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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
高地应力巷道掏槽爆破的应力演化与损伤破裂研究
  • 111
  • 作者

    丁晨曦梁欣桐杨仁树郭啸杨阳周俊朱心广

  • 单位

    北京科技大学土木与资源工程学院北京科技大学数理学院中国科学院力学研究所

  • 摘要
    近年来,矿产资源的开采状态由露天转地下,由浅部转深部,在深部岩体的钻爆法施工中,地应力对爆破效果有显著影响。有关掏槽爆破机理和应用的研究主要是针对浅部地层中的巷道爆破施工,没有考虑地应力对爆破效果的作用。文章采用一种考虑爆破荷载下粉碎区能量耗散的改进型连续-非连续单元法(Continuum-discontinuum element method, CDEM),基于二维平面应变模型,分别研究了普通直眼掏槽爆破和大空孔直眼掏槽爆破在不同地应力条件下的应力演化过程和破裂损伤特征。数值结果表明,大空孔的存在增强了爆炸应力波的反射拉伸作用,削弱了地应力对爆炸裂纹扩展的抑制作用,促进了爆炸主裂纹的扩展,增加了掏槽爆破的分形损伤和损伤面积,提高了掏槽爆破的岩体破碎程度。双向等压地应力对爆炸裂纹的扩展有抑制作用,对径向爆炸裂纹的扩展尤为显著。较大的地应力削弱了孔间爆炸应力波的相互作用,相邻炮孔对爆炸主裂纹扩展的导向效应减弱。随着地应力的增加,爆炸裂纹的分形维数和分形损伤整体上呈逐渐减小的趋势,但是大空孔直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积均显著大于普通直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积。说明在高地应力环境下,大空孔直眼掏槽爆破依然能够显著增加岩石破碎程度和破碎范围,提高爆破效果和破碎效率。
  • 关键词

    地应力掏槽爆破CDEM应力演化损伤破裂

  • 文章目录
    0 引言
    1 数值模拟与计算模型
    1.1 改进CDEM方法简介
    1.2 计算模型基本参数
    2 掏槽形式对掏槽爆破应力演化和裂纹扩展的影响
    2.1 普通直眼掏槽爆破
    2.2 大空孔直眼掏槽爆破
    3 地应力对掏槽爆破应力演化和裂纹扩展的影响
    3.1 炮孔受力分析
    3.2 普通直眼掏槽爆破
    3.3 大空孔直眼掏槽爆破
    4 地应力对掏槽爆破裂纹分布与损伤特征的影响
    4.1 分形损伤理论
    4.2 普通直眼掏槽爆破
    4.3 大空孔直眼掏槽爆破
    4.4 对比分析
    5 结论
  • 引用格式
    丁晨曦,梁欣桐,杨仁树等.高地应力巷道掏槽爆破的应力演化与损伤破裂研究[J/OL].煤炭科学技术:1-10[2023-07-25].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20230721.1634.002.html
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