采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (1): 97-107.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0308

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高构造应力区顶板深孔爆破裂纹扩展机制与应用研究

曹安业1,郝琪1,崔玉江1,2,黄书翔2,彭雨杰1,高振2,高红兵2,李东3,高峰4   

  1. 1. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116; 2. 山东能源集团西北矿业有限公司,陕西西安710018; 3. 华北科技学院矿山安全学院,河北廊坊065201; 4. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州221116
  • 出版日期:2025-01-15 发布日期:2025-01-18
  • 通讯作者: 郝琪,E-mail: haoqicumt@163.com, Tel:18205005374
  • 作者简介:曹安业(1982— ),男,江苏省盐城市人,博士,教授,博士生导师,从事冲击地压方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52274098,U21A20110);山东能源科技计划重大项目(SNKJ2022A15);江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX23_2798);中国矿业大学研究生创新计划项目(2023WLKXJ036);河北省高等学校科学技术研究青年基金项目(QN2023205)

Crack extension mechanism of deep-hole blasting in the roof of high-tectonic-stress region and its application

  • Online:2025-01-15 Published:2025-01-18

摘要: 彬长矿区受高构造应力环境和上覆坚硬岩层影响,冲击风险显著,深孔预裂爆破是降低该区域冲击地压风险的有效手段。在高构造应力区开展深孔预裂爆破,其裂纹扩展形式尚不完全清楚。因此,采用LS-DYNA数值软件模拟分析了高构造应力环境、倾向与走向爆破孔倾角对爆破裂纹扩展的影响,基于模拟结果优化了现场爆破设计。结果表明:在最大水平主应力为主导的高构造应力条件下,裂纹扩展优势面总是沿着垂直于最小水平主应力方向的平面。水平应力差对爆破裂纹的扩展起到主导作用。增大水平应力差,爆破裂纹扩展的程度越高,且越利于爆破裂纹沿着炮孔所在平面扩展。不同的倾向爆破倾角下爆破裂纹扩展的差异性显著,而不同走向爆破倾角下裂纹扩展基本无变化。倾向爆破孔倾角大于75°时,爆破裂纹扩展程度高且裂纹扩展优势面沿着炮孔倾角所在平面。优化了现场爆破设计,现场试验后工作面大能量微震发生的次数与层位显著降低,波速异常系数峰值明显降低,爆破优化有效。

关键词: 冲击地压, 高构造应力, 深孔预裂爆破, 炮孔倾角, 裂纹扩展

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