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地应力对煤层深孔聚能爆破致裂增透的作用

郭德勇  张超  朱同功  
【摘要】:针对地应力对煤层深孔聚能爆破致裂增透问题,在分析钻孔围岩应力场、爆生裂隙扩展及动态卸载效应的基础上,对不同地应力条件下聚能爆破作用过程及裂隙发育特征进行了数值模拟,并通过在不同埋深下的聚能爆破现场试验,探讨了地应力对煤层深孔聚能爆破致裂增透的作用.结果表明:在高地应力煤层进行深孔聚能爆破时,地应力在煤层深孔聚能爆破裂隙扩展不同阶段的作用存在较大区别,在未进行聚能爆破时,钻孔围岩应力状态及形变特征由钻孔形态以及地应力共同决定.在聚能爆破作用初始阶段,由于聚能爆破对围岩产生的冲击作用明显强于地应力,因此爆生裂隙在初期的扩展方向主要由聚能装药结构控制,沿聚能槽开口方向形成定向裂隙;随着裂隙向四周扩展,爆破作用逐渐减弱,地应力作用逐渐显现,钻孔围岩在地应力作用下产生切向压应力,限制了爆破径向裂隙扩展.同时,与主应力方向不同的煤体裂隙在较强的剪应力作用下逐渐沿最大主应力方向偏转.当爆破作用产生的等效动态应力无法继续使煤体进一步压缩时,钻孔围岩内积聚的弹性应变能开始朝爆破中心方向释放,形成新的裂隙.此外,不同方向上的裂隙扩展范围受侧压系数控制,当垂直主应力一定时,随着侧压系数增大,最小主应力方向的裂隙范围进一步减小.

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