發(fā)布時間：2020-04-09 21:22

【摘要】：煤礦井下綜采工作面在推進(jìn)過程中會遭遇復(fù)雜多變的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域,其中工作面內(nèi)部存在的堅硬巖墻、陷落柱、斷層、侵入巖體等都會阻礙綜采工作面的正常推進(jìn),如果割煤機(jī)強(qiáng)行通過會對綜采割煤機(jī)刀具造成嚴(yán)重磨損,不僅降低回采效率,影響工作面正常生產(chǎn),還會增加礦山生產(chǎn)成本。為了綜采割煤機(jī)正常通過地質(zhì)構(gòu)造區(qū),考慮采用爆破法破壞巖墻完整性。如果在工作面直接進(jìn)行爆破作業(yè)預(yù)裂巖墻,可能會對綜采設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷且影響工作面的正常推進(jìn),所以采用在材料巷或回風(fēng)巷中提前打水平超深孔爆破弱化巖墻的方法,在不影響工作面正�；夭傻那闆r下預(yù)處理堅硬巖墻,破壞其完整性,保證工作面綜采設(shè)備正常通過巖墻影響區(qū)。本文以王坪煤電集團(tuán)8308工作面在回采過程中遭遇堅硬巖墻阻礙工作面正常生產(chǎn)為工程研究背景,根據(jù)巖石爆破弱化基本理論結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)開展爆破方案設(shè)計并現(xiàn)場實施。針對王坪煤礦工作面的具體地質(zhì)條件,利用模擬軟件建立物理模型,對炮孔在耦合及不耦合裝藥結(jié)構(gòu)下的合理孔間距、巖墻頭排炮孔與煤巖交界面之間的最佳距離以及不耦合裝藥結(jié)構(gòu)下的裝藥不耦合系數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬計算,得出以下結(jié)論:(1)分析炸藥爆破后在巖石內(nèi)部的作用過程,探討各作用區(qū)的形成機(jī)理和影響范圍;(2)分析巖石在動靜載荷作用下的破壞機(jī)理和力學(xué)響應(yīng)和爆炸應(yīng)力波的傳播過程,探討在爆炸動荷載下的巖石破壞形式與靜載破壞時的區(qū)別;(3)利用ANSYS/LS-DYNA對炮孔在耦合裝藥下的合理孔間距、不耦合裝藥下的合理孔間距、距煤巖交界面最近炮孔與煤巖交界面的最佳預(yù)留距離以及不耦合裝藥下的不耦合系數(shù)四種爆破參數(shù)優(yōu)化工作進(jìn)行數(shù)值模擬計算,得出在不同的裝藥結(jié)構(gòu)(耦合、不耦合)下的兩炮孔間距的最優(yōu)孔間距為1.0m;不耦合系數(shù)為1.7是符合本工程背景的最優(yōu)值;巖墻頭排炮孔與煤巖交界面之間的最佳距離為0.8m;(4)在王坪煤礦8308工作面實施以模擬結(jié)果為參考優(yōu)化之后的爆破方案后,綜采割煤機(jī)順利通過巖墻影響區(qū)域。
【圖文】：

用理論破壞理論[35]認(rèn)為炸藥在爆炸后將能量轉(zhuǎn)移至爆脹壓縮炮孔壁破壞圍巖。炸藥在炮孔內(nèi)起爆后的爆生氣體在炮孔原始空間內(nèi)被強(qiáng)烈擠壓后對外藥卷距臨空面的距離在藥包徑向上的區(qū)別，引起與臨空之間的垂線距離最短，所受到的巖石內(nèi)部石質(zhì)點擾動程度最大。由于相鄰質(zhì)點的擾動程度向巖石圈受到剪切力的作用，當(dāng)巖石所受剪切強(qiáng)裂發(fā)生破壞。隨后，被切碎的巖塊在爆生氣體的，該氣體作用理論示意圖如圖 2-1。在炸藥工業(yè)運(yùn)用早期階段的實驗基礎(chǔ)上提出的點只考慮了爆生氣體的在靜壓作用對炸藥爆后

而后續(xù)產(chǎn)生的爆生氣體只是在前期應(yīng)力波破壞的基礎(chǔ)上對巖石破壞作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，具體作用示意圖如圖2-2 所示。圖 2-2 應(yīng)力反射拉伸波破壞作用圖Fig.2-2 Diagram of the effect of reflection tensilestress wave damage2.2.3 爆炸氣體和應(yīng)力波綜合作用理論該理論認(rèn)為，在爆破過程中炸藥能量以沖擊波和爆炸氣體兩種形式釋放。炸藥起爆后所產(chǎn)生的爆炸氣體在有限空間內(nèi)迅速膨脹和在巖石內(nèi)部激起的爆炸應(yīng)力波二者都對巖石的破壞起作用，巖石破碎是在應(yīng)力波和爆炸氣體的協(xié)同作用的成果。兩種不同作用分別在巖石破碎的不同階段起作用，首先爆炸應(yīng)力波對巖體的作用在內(nèi)部炮孔壁周圍形成最初裂隙并將巖體原生裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，而后續(xù)產(chǎn)生的爆炸高能氣體楔入原生和次生裂隙促使其向深部繼續(xù)延伸。正因為爆炸氣體和爆生應(yīng)力波的協(xié)同作用，才將巖石內(nèi)的裂隙擴(kuò)展交叉將巖體切割成塊，，使其從原生巖體脫離，兩者緊密配合不能簡單的分開，
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD235

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本文編號：2621278