第36卷第10期 北京科技大学学报 Vol.36 No.10 2014年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2014 断层对深孔聚能爆破煤层增透的影响 郭德勇”四，张慧杰”，吕鹏飞”，张革伟) 1)中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京1000832)平顶山天安煤业股份有限公司，平顶山467000 ☒通信作者，E-mail:kikfg(@cumtb.cdu.cn 摘要针对断层构造对煤层深孔聚能爆破增透效果和安全性的影响，本文在理论分析、数值模拟和现场试验研究基础上， 分析了断层对爆破增透煤体裂隙生成和发育的影响，从瓦斯赋存和爆破能量传播探讨了断层对爆破安全性的影响。数值模拟 结果验证了断层对爆破裂隙扩展和应力波传播的影响.现场试验表明，断层影响区爆破孔增透效果是未受断层影响区域的 2.60倍，断层构造带容易造成冲孔现象，对爆破安全性有重要影响 关键词断层：爆破：瓦斯：煤层：渗透性：安全 分类号TD712 Effect of fault on deep-hole cumulative blasting to improve coal bed permeability GUO De-yong,ZHANG Hui-jie,LU Peng fei,ZHANG Ge-wei) 1)School of Resource and Safety Engineering,China University of Mining and Technology (Beijing),Beijing 100083,China 2)Pingdingshan Tian'an Coal Co.,Ltd.,Pingdingshan 467000,China Corresponding author,E-mail:kjkfg@cumtb.edu.cn ABSTRACT This article aims at the influence of fault structure on permeability-improved effect and coal-bed deep-hole cumulative blasting safety.The dependence of crack generation and growth upon fault was analyzed on the base of theoretical analysis,numerical simulation and field test.The effect of fault on blasting safety was discussed from two aspects of gas occurrence and blasting energy propagation.Numerical simulation results demonstrate that fault affects blasting crack growth and stress wave propagation.Field test shows that permeability-improved effect in the fault-affected zone is 1.6 times better than that in no fault-affected zone,and that the fault zone,which easily causes punching phenomena,has important influence on blasting safety. KEY WORDS fault:blasting:gas:coal beds;permeability:safety 爆破技术已在煤矿中得到了广泛应用·-，煤 合矿井实际煤体中断层构造的特点，通过理论分析、 层深孔聚能爆破增透技术逐渐成熟6-，现有侧重 数值模拟和现场试验研究了煤层地质条件对爆破增 于提高炸药能量爆破效果的研究，但关于煤层地质 透性的影响. 条件对爆破增透的影响研究较少.国内外的岩体爆 1煤体爆破作用原理 破理论大都建立在均匀、连续介质力学基础上，实际 上煤体多为不连续介质，遵循爆破结构控制原 煤与岩石在物理力学性质上的差异性十分显 理D-,即煤体结构边界条件控制着不连续煤体介 著：一是煤的强度比岩石低，脆性特征更明显；二是 质的爆破规律，另外，煤体中的爆破是在煤与瓦斯 煤中裂隙发育显著，渗透性更好：三是煤属于多孔介 固流耦合介质中进行的，煤体爆破是应力波、爆生气 质，煤体中可赋存瓦斯，影响其在三轴应力状态下和 体和瓦斯气体共同作用的过程，瓦斯压力在爆破裂 爆破载荷作用下的力学特性0-山 隙产生与扩展的整个过程中起重要作用回.本文结 煤层深孔聚能爆破属于井下爆破，根据岩体爆 收稿日期：20140109 基金项目：国家自然科学基金资助项目(41072118)：教育部科学技术研究重大项目(311022) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.10.001:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 10 期 2014 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 10 Oct． 2014 断层对深孔聚能爆破煤层增透的影响 郭德勇1) ，张慧杰1) ，吕鹏飞1) ，张革伟2) 1) 中国矿业大学( 北京) 资源与安全工程学院，北京 100083 2) 平顶山天安煤业股份有限公司，平顶山 467000  通信作者，E-mail: kjkfg@ cumtb． edu． cn 摘 要 针对断层构造对煤层深孔聚能爆破增透效果和安全性的影响，本文在理论分析、数值模拟和现场试验研究基础上， 分析了断层对爆破增透煤体裂隙生成和发育的影响，从瓦斯赋存和爆破能量传播探讨了断层对爆破安全性的影响． 数值模拟 结果验证了断层对爆破裂隙扩展和应力波传播的影响． 现场试验表明，断层影响区爆破孔增透效果是未受断层影响区域的 2. 60 倍，断层构造带容易造成冲孔现象，对爆破安全性有重要影响． 关键词 断层; 爆破; 瓦斯; 煤层; 渗透性; 安全 分类号 TD 712 Effect of fault on deep-hole cumulative blasting to improve coal bed permeability GUO De-yong1)  ，ZHANG Hui-jie1) ，L Peng-fei1) ，ZHANG Ge-wei2) 1) School of Ｒesource and Safety Engineering，China University of Mining and Technology ( Beijing) ，Beijing 100083，China 2) Pingdingshan Tian’an Coal Co． ，Ltd． ，Pingdingshan 467000，China  Corresponding author，E-mail: kjkfg@ cumtb． edu． cn ABSTＲACT This article aims at the influence of fault structure on permeability-improved effect and coal-bed deep-hole cumulative blasting safety． The dependence of crack generation and growth upon fault was analyzed on the base of theoretical analysis，numerical simulation and field test． The effect of fault on blasting safety was discussed from two aspects of gas occurrence and blasting energy propagation． Numerical simulation results demonstrate that fault affects blasting crack growth and stress wave propagation． Field test shows that permeability-improved effect in the fault-affected zone is 1. 6 times better than that in no fault-affected zone，and that the fault zone，which easily causes punching phenomena，has important influence on blasting safety． KEY WOＲDS fault; blasting; gas; coal beds; permeability; safety 收稿日期: 2014--01--09 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 41072118) ; 教育部科学技术研究重大项目( 311022) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 10． 001; http: / /journals． ustb． edu． cn 爆破技术已在煤矿中得到了广泛应用［1 － 4］，煤 层深孔聚能爆破增透技术逐渐成熟［5 － 6］，现有侧重 于提高炸药能量爆破效果的研究，但关于煤层地质 条件对爆破增透的影响研究较少． 国内外的岩体爆 破理论大都建立在均匀、连续介质力学基础上，实际 上煤体多为不连续介质，遵循爆破结构控制原 理［7 － 8］，即煤体结构边界条件控制着不连续煤体介 质的爆破规律． 另外，煤体中的爆破是在煤与瓦斯 固流耦合介质中进行的，煤体爆破是应力波、爆生气 体和瓦斯气体共同作用的过程，瓦斯压力在爆破裂 隙产生与扩展的整个过程中起重要作用［9］． 本文结 合矿井实际煤体中断层构造的特点，通过理论分析、 数值模拟和现场试验研究了煤层地质条件对爆破增 透性的影响． 1 煤体爆破作用原理 煤与岩石在物理力学性质上的差异性十分显 著: 一是煤的强度比岩石低，脆性特征更明显; 二是 煤中裂隙发育显著，渗透性更好; 三是煤属于多孔介 质，煤体中可赋存瓦斯，影响其在三轴应力状态下和 爆破载荷作用下的力学特性［10 － 11］． 煤层深孔聚能爆破属于井下爆破，根据岩体爆