工程科学学报.第42卷，第12期：1613-1623.2020年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.12:1613-1623,December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.19.001;http://cje.ustb.edu.cn 双孔聚能爆破煤层裂隙扩展贯通机理 郭德勇)四，赵杰超)，朱同功，张超) 1)中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京1000832)平顶山天安煤业股份有限公司十矿，平顶山467000 ☒通信作者，E-mail:kkfg@cumtb.edu.cn 摘要针对双孔聚能爆破孔间煤层裂隙扩展贯通问题，基于对双孔爆破应力波叠加效应的分析，建立双孔聚能爆破数值分 析模型，研究双孔同时起爆时应力波的传播特征、煤体的应力状态、煤体裂隙扩展贯通规律以及应力波叠加效应对裂隙扩展 的影响.结果表明，应力波叠加效应致使两爆破孔中间截面上部分区域及其邻域内形成均压区，迫使部分径向裂隙转向，主 导爆生裂隙空白带的形成：两爆破孔间的定向裂隙相互贯通后，爆生气体相互作用促进贯通区裂隙的扩展并贯穿空白带，同 时结合煤层深孔聚能爆破现场试验发现，在两爆破孔外侧，应力波叠加效应促进裂隙的扩展，该作用随着远离爆破孔呈先增 加后减小之势：在两爆破孔之间，应力波叠加效应抑制部分区域裂隙的扩展，致使两爆破孔之间不同位置处煤层增透效果有 起伏变化， 关键词聚能爆破：双孔爆破：裂隙扩展：煤层增透：瓦斯抽采 分类号TD712 Crack propagation and coalescence mechanism of double-hole cumulative blasting in coal seam GUO De-yong ZHAO Jie-chao,ZHU Tong-gong?,ZHANG Chao 1)School of Emergency Management 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 paper focuses on the radius of coal failure zones under cumulative blasting with shaped charge.Based on the analysis of the mutual superposition effect of the explosion stress waves during the simultaneous detonation of two blastholes,a numerical analysis model of the double-hole cumulative blasting with linear shaped charge was established.Additionally,the propagation characteristics of the stress wave during the simultaneous detonation of two blastholes,stress state of the coal body, mechanism of coal crack propagation and coalescence,and influence of the stress wave superposition effect on crack propagation were evaluated.Results show that the stress wave superposition effect induces the formation of a pressure equalization zone in the partial region of the middle section of the two blastholes and its adjacent regions.This occurrence forces the radial cracks of the two blastholes to turn,and they cannot connect with each other,leading to the formation of a gap blank zone between the two blastholes.After the directional cracks generated under cumulative blasting load coalesce,the collision of the explosive gases produced from the two blastholes further promotes the expansion of the cracks in the directional crack coalescence zone and eventually penetrates the gap blank zone.Field test results of deep-hole cumulative blasting in coal seams show that the explosion stress waves from the blastholes in the opposite side promotes the propagation of the blasting-induced crack on the left or right side of the two blastholes.This propagation first increases and then decreases as it moves away from the blasthole.Between the two blastholes,the stress wave superposition effect from 收稿日期：202005-19 基金项目：国家自然科学基金联合基金资助项目(U1704242):国家自然科学基金资助项目(41430640)双孔聚能爆破煤层裂隙扩展贯通机理 郭德勇1) 苣，赵杰超1)，朱同功2)，张    超1) 1) 中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京 100083    2) 平顶山天安煤业股份有限公司十矿，平顶山 467000 苣通信作者，E-mail：kjkfg@cumtb.edu.cn 摘    要    针对双孔聚能爆破孔间煤层裂隙扩展贯通问题，基于对双孔爆破应力波叠加效应的分析，建立双孔聚能爆破数值分 析模型，研究双孔同时起爆时应力波的传播特征、煤体的应力状态、煤体裂隙扩展贯通规律以及应力波叠加效应对裂隙扩展 的影响. 结果表明，应力波叠加效应致使两爆破孔中间截面上部分区域及其邻域内形成均压区，迫使部分径向裂隙转向，主 导爆生裂隙空白带的形成；两爆破孔间的定向裂隙相互贯通后，爆生气体相互作用促进贯通区裂隙的扩展并贯穿空白带. 同 时，结合煤层深孔聚能爆破现场试验发现，在两爆破孔外侧，应力波叠加效应促进裂隙的扩展，该作用随着远离爆破孔呈先增 加后减小之势；在两爆破孔之间，应力波叠加效应抑制部分区域裂隙的扩展，致使两爆破孔之间不同位置处煤层增透效果有 起伏变化. 关键词    聚能爆破；双孔爆破；裂隙扩展；煤层增透；瓦斯抽采 分类号    TD712 Crack  propagation  and  coalescence  mechanism  of  double-hole  cumulative  blasting  in coal seam GUO De-yong1) 苣 ，ZHAO Jie-chao1) ，ZHU Tong-gong2) ，ZHANG Chao1) 1) School of Emergency Management and Safety Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China 2) Pingdingshan Tian’an Coal Co. Ltd., Pingdingshan 467000, China 苣 Corresponding author, E-mail: kjkfg@cumtb.edu.cn ABSTRACT    This  paper  focuses  on  the  radius  of  coal  failure  zones  under  cumulative  blasting  with  shaped  charge.  Based  on  the analysis  of  the  mutual  superposition  effect  of  the  explosion  stress  waves  during  the  simultaneous  detonation  of  two  blastholes,  a numerical  analysis  model  of  the  double-hole  cumulative  blasting  with  linear  shaped  charge  was  established.  Additionally,  the propagation  characteristics  of  the  stress  wave  during  the  simultaneous  detonation  of  two  blastholes,  stress  state  of  the  coal  body, mechanism of coal crack propagation and coalescence, and influence of the stress wave superposition effect on crack propagation were evaluated. Results show that the stress wave superposition effect induces the formation of a pressure equalization zone in the partial region of the middle section of the two blastholes and its adjacent regions. This occurrence forces the radial cracks of the two blastholes to turn, and they cannot connect with each other, leading to the formation of a gap blank zone between the two blastholes. After the directional  cracks  generated  under  cumulative  blasting  load  coalesce,  the  collision  of  the  explosive  gases  produced  from  the  two blastholes further promotes the expansion of the cracks in the directional crack coalescence zone and eventually penetrates the gap blank zone. Field test results of deep-hole cumulative blasting in coal seams show that the explosion stress waves from the blastholes in the opposite side promotes the propagation of the blasting-induced crack on the left or right side of the two blastholes. This propagation first increases and then decreases as it moves away from the blasthole. Between the two blastholes, the stress wave superposition effect from 收稿日期: 2020−05−19 基金项目: 国家自然科学基金联合基金资助项目（U1704242）；国家自然科学基金资助项目（41430640） 工程科学学报，第 42 卷，第 12 期：1613−1623，2020 年 12 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 12: 1613−1623, December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.19.001; http://cje.ustb.edu.cn