浅埋大采高工作面顶板初次断裂爆破机理与力学分析

摘要

纳林庙二号井621-02工作面实施“等深炮孔”预裂爆破后,顶板垮落效果不理想,初次来压时产生巨大冲击波,工作面片帮严重,30 ～ 90号支架安全阀开启.针对此,对浅埋大采高工作面顶板预裂爆破机理进行断裂力学分析,提出了“阶梯炮孔”预裂爆破新方案,理论计算出爆破后基本顶初次断裂步距和合理炮孔间距,并利用有限元非线性动力学软件LS-DYNA对两种爆破方案进行数值模拟,对比分析爆破岩体的Mises应力演化规律,得知“阶梯炮孔”爆破效果更好.现场实践表明,621-03工作面采取“阶梯炮孔”爆破后,初次来压步距约为60 m,支架压力约为38.5 MPa,比621-02工作面的初次来压步距(70 m)和来压强度(42.0 MPa)均显著减小,且未出现切顶、飓风等现象,实现了浅埋大采高工作面安全高效开采.