论文部分内容阅读
煤矿中瓦斯突出与瓦斯爆炸是危害矿业生产的“杀手”,深孔预裂爆破技术在瓦斯抽采中应用广泛,但其机理目前尚未有统一的认识。本文利用二维离散元软件中的fish语言建立了UDEC (Universal Distinct Element Code)岩体爆破模型,数值模拟计算了距爆源不同距离处岩体质点爆炸应力波的变化规律。数值模拟与理论推导结果表明:用二维离散元软件UDEC计算得到的岩体中爆炸应力波衰减规律与理论公式计算结果基本符合,误差在爆破工程应用许可的范围之内,因此UDEC适合用于数值模拟爆炸荷载下岩体的动态响应。验证了UDEC动力模块在爆炸计算中的有效性。通过GENERATE命令划分有限差分网格,BOUNDARY xvisc和BOUNDARY yvisc设置边界条件,DAMP命令确定Rayleigh阻尼参数中的最小中心频率和最小临界阻尼比,选用高斯脉冲函数作为动力激励输入爆炸动力荷载,利用fish语言定义煤体爆破损伤本构模型,建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型,得出以下结论:1、数值计算表明煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展而呈非线性衰减规律,通过曲线回归求得煤体中爆炸应力波符合指数衰减规律P_m=11.25e-r/0.95+90.58e-r/0.1+1.14在距炮孔中心1m范围内衰减速度最快,在距炮孔中心1-4m范围内,衰减速度变慢,在距炮孔中心4m以外衰减速度趋于稳定。2、煤体损伤破坏在5.11ms时间内完成,在此之后煤体内虽仍有应力产生,但应力不足以导致煤体损伤,主要爆破作用已结束,损伤区最大半径为3m。3、通过计算最优炮孔间距为6m,当炮孔间距为6m时,预裂爆破增加煤层中裂隙密度,炮孔之间裂隙贯通,增加瓦斯抽采通道,增大煤层透气性,进而提高煤层瓦斯抽采率。