第6期 龚敏等：多层煤一岩介质中扇形深孔爆破应力场特性 ·619· 的平均值比较.其中，在距孔口最近的第一层煤的 seam.Coal Sci Technol,2008,36(8):31 抽放孔孔壁，复合介质较单一煤层介质有效应力提 (王兆丰，王林，陈向军.深孔预裂爆破在高瓦斯特厚煤层回 采中的应用.煤炭科学技术，2008,36(8)：31) 高更多，范围在17%~42%，距孔底最近的煤层复 [4]Cai F,Liu Z G,Zhang C J,et al.Numerical simulation of impro- 合介质第二层煤段所受有效应力极值较单一煤层提 ving permeability by deep-hole presplitting explosion in loose-soft 高6%~24%. and low permeability coal seam.J China Coal Soc,2007,32(5): 499 3结论 (蔡峰，刘泽功，张朝举，等.高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆 (1)采用本实验矿井煤层条件时，根据计算结 破增透数值模拟.煤炭学报，2007,32(5)：499) [5] Cheng J S,Geng Y H,He Q.Study on numerical simulation of 果，穿层扇形抽放孔距爆破孔孔口的最近距离不小 permeability increase by long-hole pre-plitting controlled blast 于1.4m,距孔底不小于1.8m,可以保证良好的爆 Min Saf Enriron Prot,2008,32 (5):499 破效果且不被爆破击穿泄压 (程建圣，耿延辉，何清.深孔预裂控制爆破增透数值模拟研 (2)在复合介质穿层孔口起爆条件下，孔底爆 究.矿业安全与环保，2008,35(2)：8) 破破坏效果优于孔口部位.应力大小不能简单地只 Gong M,Wang D S,Huang Y H,et al.Study of numerical simu- lation on action of control hole for deep-hole blasting in outburst 以与爆破孔的距离来衡量，还需综合考虑孔底应力 coal seam.Explos Shock Wares,2008,28(4):310 波反射、锥形波叠加加强的作用.在孔口、孔底与炮 (龚敏，王德胜，黄毅华，等。突出煤层深孔控制爆破时控制孔 孔距离相同情况下，孔底有效应力较孔口平均大 的作用.爆炸与冲击，2008,28(4)：310) 73%,因此孔底距离适当增大不影响爆破效果. 7]Gong M,Huang Y H,Wang D S,et al.Numerical simulation on (3)在相同的岩石、煤层地质条件下，穿层复合 mechanical characteristics of deep-hole presplitting blasting in soft coal bed.Chin J Rock Mech Eng,2008,27(8)1674 介质中煤层爆破效果好于单煤层爆破效果.这是由 (龚敏，黄毅华，王德胜，等.松软煤层深孔预裂爆破力学特性 于爆破主破坏方向向弱面方向加强所造成，并且距 的数值分析.岩石力学与工程学报，2008,27(8)：1674) 孔口较近的煤层效果优于距孔底较近的煤层.从定 8] Wang M,Wang Y W.Coal heading excavation protected by con- 量角度分析，距孔口较近煤岩复合介质煤层较单一 trolled penetration-hole blasting.China Coal,2011,37(7):67 煤层有效应力极值增加17%~42%，距孔底较近复 (王满，王英伟.穿层控制卸压爆破掩护煤巷掘进技术探讨 合介质煤层较单煤层有效应力极值增加6%~ 中国煤炭，2011,37(7)：67) 9]Li Z Y,Guo ZQ,Wang Z G,et al.Effect analysis of experimen- 24%. tal stage on Mohaupt blasting with drilling through coal seams in (4)在三个抽放孔孔口处，距炮孔2m以内抽 Cuimiao Coal Mine.Coal Technol,2009,28(6):99 放孔孔壁所受应力最强烈，2.9m位置抽放孔所受 (李宗远，郭志强，王之贵，等.崔庙煤矿穿层钻孔聚能爆破实 动态应力减小了23%，到5.4m处减了43%.抽放 验阶段效果分析.煤炭技术，2009,28(6)：99) 孔底以距炮孔3.4m所受有效应力最大，达到23.87 [10]Li D H.Study on Column Charge Deep-Hole Pre-splitting Blasting to Improve the Methane Draining Efficiency [Dissertation].Bei- MPa,在距炮孔为.5、9.7m的抽放孔则减小67% jing:University of Science and Technology Beijing,2007 和78%. (黎东海.柱状药包深孔预裂爆破提高瓦斯抽放率的研究 [学位论文].北京：北京科技大学，2007) 参考文献 [11]Qiu J D,Gong M.Application of technology of deep-hole pres- [Zhao Q Y,Xu Y W.Study on improving gas drainage volume of plitting blasting for gas control in Baijiao Mine//Prevention and coal seams with low gas permeability.Min Saf Entiron Prot, Control Technology of Gas Disaster in Coal Mine.Beijing:Sci- 2002,29(1):17 ence Press,2009:638 (赵青云，许英威.提高低透气性煤层抽排瓦斯量的试验研 12] LS-DYNA Keyword User's Manual.California:Livermore Software 究.矿业安全与环保，2002,29(1)：17) Technology Corporation,2003 2]Gong M,Liu W B,Wang D S,et al.Controlled blasting tech- [13]Yang R,Bawden W F,Katsabanis P D.A new constitutive mod- nique to improve gas pre-drainage effect in a coal mine.J Unis Sci el for blast damage.Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr, Technol Beijing,2006,28 (3)223 1996,33(3):245 (龚敏，刘万波，王德胜，等.提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆 14] Yu YL Theory and Technology of Engineering Blasting.Beijing: 破技术.北京科技大学学报，2006,28(3)：223) Metallurgical Industry Press,2004 3]Wang Z F,Wang L,Chen X J.Application of deep borehole pre- (于亚伦.工程爆破理论与技术.北京：治金工业出版社， cracking blasting to coal mining in high gassy and ultra thick 2004)第 6 期 龚 敏等: 多层煤--岩介质中扇形深孔爆破应力场特性 的平均值比较． 其中，在距孔口最近的第一层煤的 抽放孔孔壁，复合介质较单一煤层介质有效应力提 高更多，范围在 17% ～ 42% ，距孔底最近的煤层复 合介质第二层煤段所受有效应力极值较单一煤层提 高 6% ～ 24% ． 3 结论 ( 1) 采用本实验矿井煤层条件时，根据计算结 果，穿层扇形抽放孔距爆破孔孔口的最近距离不小 于 1. 4 m，距孔底不小于 1. 8 m，可以保证良好的爆 破效果且不被爆破击穿泄压． ( 2) 在复合介质穿层孔口起爆条件下，孔底爆 破破坏效果优于孔口部位． 应力大小不能简单地只 以与爆破孔的距离来衡量，还需综合考虑孔底应力 波反射、锥形波叠加加强的作用． 在孔口、孔底与炮 孔距离相同情况下，孔底有效应力较孔口平均大 73% ，因此孔底距离适当增大不影响爆破效果． ( 3) 在相同的岩石、煤层地质条件下，穿层复合 介质中煤层爆破效果好于单煤层爆破效果． 这是由 于爆破主破坏方向向弱面方向加强所造成，并且距 孔口较近的煤层效果优于距孔底较近的煤层． 从定 量角度分析，距孔口较近煤岩复合介质煤层较单一 煤层有效应力极值增加 17% ～ 42% ，距孔底较近复 合介质 煤 层 较 单 煤层有效应力极值增加 6% ～ 24% ． ( 4) 在三个抽放孔孔口处，距炮孔 2 m 以内抽 放孔孔壁所受应力最强烈，2. 9 m 位置抽放孔所受 动态应力减小了 23% ，到 5. 4 m 处减了 43% ． 抽放 孔底以距炮孔 3. 4 m 所受有效应力最大，达到 23. 87 MPa，在距炮孔为 5. 5、9. 7 m 的抽放孔则减小 67% 和 78% ． 参 考 文 献 ［1］ Zhao Q Y，Xu Y W． Study on improving gas drainage volume of coal seams with low gas permeability． Min Saf Environ Prot， 2002，29( 1) : 17 ( 赵青云，许英威． 提高低透气性煤层抽排瓦斯量的试验研 究． 矿业安全与环保，2002，29( 1) : 17) ［2］ Gong M，Liu W B，Wang D S，et al． Controlled blasting tech￾nique to improve gas pre-drainage effect in a coal mine． J Univ Sci Technol Beijing，2006，28( 3) : 223 ( 龚敏，刘万波，王德胜，等． 提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆 破技术． 北京科技大学学报，2006，28( 3) : 223) ［3］ Wang Z F，Wang L，Chen X J． Application of deep borehole pre￾cracking blasting to coal mining in high gassy and ultra thick seam． Coal Sci Technol，2008，36( 8) : 31 ( 王兆丰，王林，陈向军． 深孔预裂爆破在高瓦斯特厚煤层回 采中的应用． 煤炭科学技术，2008，36( 8) : 31) ［4］ Cai F，Liu Z G，Zhang C J，et al． Numerical simulation of impro￾ving permeability by deep-hole presplitting explosion in loose-soft and low permeability coal seam． J China Coal Soc，2007，32( 5) : 499 ( 蔡峰，刘泽功，张朝举，等． 高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆 破增透数值模拟． 煤炭学报，2007，32( 5) : 499) ［5］ Cheng J S，Geng Y H，He Q． Study on numerical simulation of permeability increase by long-hole pre-splitting controlled blast． Min Saf Environ Prot，2008，32( 5) : 499 ( 程建圣，耿延辉，何清． 深孔预裂控制爆破增透数值模拟研 究． 矿业安全与环保，2008，35( 2) : 8) ［6］ Gong M，Wang D S，Huang Y H，et al． Study of numerical simu￾lation on action of control hole for deep-hole blasting in outburst coal seam． Explos Shock Waves，2008，28( 4) : 310 ( 龚敏，王德胜，黄毅华，等． 突出煤层深孔控制爆破时控制孔 的作用． 爆炸与冲击，2008，28( 4) : 310) ［7］ Gong M，Huang Y H，Wang D S，et al． Numerical simulation on mechanical characteristics of deep-hole presplitting blasting in soft coal bed． Chin J Rock Mech Eng，2008，27( 8) : 1674 ( 龚敏，黄毅华，王德胜，等． 松软煤层深孔预裂爆破力学特性 的数值分析． 岩石力学与工程学报，2008，27( 8) : 1674) ［8］ Wang M，Wang Y W． Coal heading excavation protected by con￾trolled penetration-hole blasting． China Coal，2011，37( 7) : 67 ( 王满，王英伟． 穿层控制卸压爆破掩护煤巷掘进技术探讨． 中国煤炭，2011，37( 7) : 67) ［9］ Li Z Y，Guo Z Q，Wang Z G，et al． Effect analysis of experimen￾tal stage on Mohaupt blasting with drilling through coal seams in Cuimiao Coal Mine． Coal Technol，2009，28( 6) : 99 ( 李宗远，郭志强，王之贵，等． 崔庙煤矿穿层钻孔聚能爆破实 验阶段效果分析． 煤炭技术，2009，28( 6) : 99) ［10］ Li D H． Study on Column Charge Deep-Hole Pre-splitting Blasting to Improve the Methane Draining Efficiency ［Dissertation］． Bei￾jing: University of Science and Technology Beijing，2007 ( 黎东海． 柱状药包深孔预裂爆破提高瓦斯抽放率的研究 ［学位论文］． 北京: 北京科技大学，2007) ［11］ Qiu J D，Gong M． Application of technology of deep-hole pres￾plitting blasting for gas control in Baijiao Mine / / Prevention and Control Technology of Gas Disaster in Coal Mine． Beijing: Sci￾ence Press，2009: 638 ［12］ LS-DYNA Keyword User's Manual． California: Livermore Software Technology Corporation，2003 ［13］ Yang R，Bawden W F，Katsabanis P D． A new constitutive mod￾el for blast damage． Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr， 1996，33( 3) : 245 ［14］ Yu Y L． Theory and Technology of Engineering Blasting． Beijing: Metallurgical Industry Press，2004 ( 于亚伦． 工程爆破理论与技术． 北京: 冶 金 工 业 出 版 社， 2004) ·619·