浅埋工作面顶板预裂分形爆破力学与模拟分析

左建平^1,2，孙运江¹，姜广辉¹，王金涛¹，陈岩¹

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：针对纳林庙二号井621-02浅埋工作面采用"直线"炮孔预裂爆破后,在基本顶初次断裂时产生强烈的矿压显现现象,基于对顶板预裂爆破机理和炮孔布置的分形几何理论分析,给出了不同炮孔布置方式的分形维数表达式,计算出"三角形"布置炮孔的分形维数为1.15,显著大于"直线"布置炮孔的分形维数1.0。据此提出了"三角形"布置炮孔预裂爆破的改进方案,利用有限元非线性动力学软件LS-DYNA对2种爆破方案的Mises应力演化规律进行数值模拟分析,结果表明:改进方案反射应力波的做功效果更好,应力波的衰减更慢,有利于爆炸产生的能量更充分地去破碎岩石。

关键词：浅埋深煤层;初次断裂;深孔预裂爆破;分形力学;