益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析.pdf

第３４卷 第２期 ２０１７年６月 爆 破 ＢＬＡＳＴＩＮＧ Ｖｏｌ． ３４ Ｎｏ． ２  Ｊｕｎ． ２０１７ ｄｏｉ１０． ３９６３／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１ －４８７Ｘ． ２０１７． ０２． ００２ 益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析 郭东明 １，２， 王 豪 １， 李孝林３， 刘 康 １， 罗 浪 １， 李妍妍１ （１．中国矿业大学（ 北京）力学与建筑工程学院， 北京１０００８３； ２．深部岩土力学与地下工程国家重点实验室， 北京１０００８３；３．北方爆破科技有限公司， 北京１０００８９） 摘 要 为了更好的应用中心大空孔掏槽爆破技术， 根据益新煤矿爆破工况， 运用有限元软件ＬＳＤＹＮＡ， 深入分析爆破过程中应力波的传播、 有效应力和应力场的变化， 研究其扩腔过程及岩石破碎机理。结果表 明 爆炸应力波首先在炮孔连线方向相遇叠加并形成一条直线型的加强带， 然后传至空孔并发生复杂的反射 和叠加， 最后在岩体中扩散； 空孔外围的应力场分布呈现“圆形菱形圆形方形”的变化规律； 中心大空孔掏 槽爆破有利于炸药能量的均匀分布和槽腔的形成与扩展。现场验证表明 该项技术大大提高了煤矿巷道的 掘进速度， 取得了较好的经济效益。 关键词 中心大空孔；掏槽爆破；ＬＳＤＹＮＡ；扩腔过程；应力场 中图分类号 ＴＤ２３５． ３ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１ －４８７Ｘ（２０１７）０２ －０００９ －０６ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｈｏｌｌｏｗ Ｈｏｌｅ Ｃｕｔ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｎ Ｙｉｘｉｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ＧＵＯ Ｄｏｎｇｍｉｎｇ１， ２， ＷＡＮＧ Ｈａｏ１，ＬＩ Ｘｉａｏｌｉｎ３，ＬＩＵ Ｋａｎｇ １， ＬＵＯ Ｌａｎｇ１，ＬＩ Ｙａｎｙａｎ１ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ） ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｄｅｅｐ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；３． Ｎｏｒｔｈ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｈｏｌｌｏｗ ｈｏｌｅ ｃｕｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ｙｉｘｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＬＳＤＹＮＡ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｈａｍ ｂｅｒ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｓｐｒｅａｄ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｈｏｌｌｏｗ ｂｏｒｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｕｔ ｍｅｅｔｓ ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ａ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｔａｐｅ ｉｎ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｐｒｅａｄｓ ｔｏｗａｒｄｓ ｔｈｅ ｈｏｌｅ． Ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃ ｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｄｉｆｆｕｓｅｄ ｉｎ ｒｏｃｋ ｆｉｎａｌｌｙ． Ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｏｎ ｌａｒｇｅ ｈｏｌｌｏｗ ｂｏｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ“ｒｏｕｎｄｄｉａｍｏｎｄ ｒｏｕｎｄｓｑｕａｒｅ”ｐａｔｔｅｒｎ． Ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｕｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｈｏｌｌｏｗ ｂｏｒｅ ｉｓ ｉｎ ｆａｖｏｒ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｏｖｅ ｃａｖｉｔｙ． Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌａｒｇｅ ｈｏｌｌｏｗ ｂｏｒｅ；ｃｕｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ＬＳＤＹＮＡ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ；ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ 收稿日期２０１７ －０１ －２６ 作者简介郭东明（１９７４ －） ， 男， 汉族， 江西省新余市人， 博士、 教授、 博士生导师， 主要从事矿岩爆破和爆炸力学方面的研究， （Ｅｍａｉｌ）ｄｍｇｕｏｃｕｍｔｂ＠１２６． ｃｏｍ。 基金项目国家自然科学基金项目（５１２７４２０４） ； 教育部新世纪优秀 人才支持计划（ＮＣＥＴ１２０９６５） 煤炭作为中国经济快速发展的重要支撑， 其主体能源地位在相当长的时间内不会动摇， 而煤矿巷 道的掘进效率在一定程度上决定了煤炭的产量。在 我国煤矿巷道掘进中， 钻眼爆破法因简便的施工、 较 低的成本仍为主要掘进方法之一。中心大空孔掏槽 爆破为钻眼爆破提供了新的思路， 改变了传统掏槽 方式炮眼利用率低， 循环进度小， 影响单进水平的现 万方数据 状， 解决了硬岩快速掘进的技术难题［ １］。 对于在爆炸荷载作用下岩石的破碎机理， 长期 以来国内外学者进行了大量的研究［ ２５］。张奇等通 过力学模型和数值计算， 分析了直眼掏槽爆破的影 响因素以及空孔在直眼掏槽中的作用［ ６］。宗琦采 用理论分析和数值模拟相结合的方法， 探讨了深孔 直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理［ ７］。岳中文 利用新型数字激光动态焦散线试验系统， 研究了含 预制不同形状空孔对岩石定向断裂控制爆破的影响 规律［ ８］。单仁亮等提出了准直眼掏槽方式， 并在大 量实验的基础上优化了爆破参数， 取得了良好的爆 破效果［ ９］。在数值模拟方面， 郑祥滨运用三维非线 性有限元软件ＬＳＤＹＮＡ分析了单螺旋空孔直眼掏 槽的爆炸应力波的传播规律与成腔过程［ １０］。潘城 利用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳＤＹＮＡ的重启动技术， 对圆形巷道 循环进尺过程中爆破作用下的岩体累积损伤效应进 行研究， 得到了爆破损伤的累积具有非线性特性的 结论［ １１］。李启月根据空孔直眼掏槽的基本形式的 不同， 模拟了掏槽孔与三种不同直径空孔的动态破 碎贯通过程， 得到了直眼掏槽爆破应力的分布规 律［ １２］。文涛、 吴超运用数值模拟对空间距系数、 空 孔直径和炸药种类和不同起爆方式等因素进行了分 析， 探究了它们对爆破效果的影响［ １３，１４］。杨国梁对 直眼掏槽和楔形掏槽爆破进行了数值模拟， 比较分 析它们在爆破过程中应力波传播、 能量分布等方面 的不同［ １５］。然而， 由于岩体组成和爆破过程的复杂 性， 加之炸药爆炸受各种偶然因素影响比较大， 对于 中心大空孔掏槽爆破的机理研究还有待深化。通过 数值模拟详细分析了中心大空孔掏槽爆破的扩腔过 程， 对工程实践和理论研究具有重要的指导意义。 １ 数值分析模型的建立 １． １ 几何模型 ＬＳＤＹＮＡ可以建立爆破的三维模型， 由于本模 型关于Ｘ轴和Ｙ轴对称， 当炸药爆炸后应力波的传 播叠加、 围岩的应力应变以及爆腔都关于Ｘ轴和Ｙ 轴对称， 因此建立四分之一模型计算分析即可， 然后 在后处理软件ＬＳＰＲＥＰＯＳＴ进行对称还原就能得到 整个模型。 根据该煤矿实际情况， 个别部位由于计算时间 的限制做了简化处理， 建立了中心大空孔掏槽爆破 数值计算模型。模型简化为长方体， 横截面尺寸为 ２０００ ｍｍ ２０００ ｍｍ， 长度为４０００ ｍｍ； 中心大空孔 直径为４００ ｍｍ， 深度为３０００ ｍｍ； 炮孔直径４０ ｍｍ， 炮孔深度３０００ ｍｍ， 填塞长度为１０００ ｍｍ， 采用底部 反向起爆方式； 炮孔围绕中心大空孔呈方形套菱形 布置， 其中， 内层炮孔边缘与中心空孔边缘距离为 ２５０ ｍｍ，外层炮孔边缘与中心空孔边缘距离为 ５００ ｍｍ， 如图１所示。采用六面体ＳＯＬＩＤ１６４实体 单元建立有限元模型。围岩可以看作是处在夹制条 件下的无限体中， 在模型上、 下、 左、 右和底面施加无 反射边界条件， 前面为自由面。在网格划分时， 靠近 炸药的部分应力应变比较复杂， 因此网格划分的细 密， 远离炸药的网格部分相对稀疏， 在对结果影响不 大的同时节省计算时间。 图１ 几何模型示意图（ 单位ｍｍ） Ｆｉｇ． １ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ｍｏｄｅｌ（ｕｎｉｔｍｍ） １． ２ 材料模型 应用ＬＳＤＹＮＡ提供的炸药本构， 同时使用ＪＷＬ 状态方程模拟炸药爆轰过程中压力与比容的关系， 其函数关系为［ １６］ Ｐ ＝ Ａ １ － ω Ｒ１ Ｖ ｅ－Ｒ１Ｖ＋ Ｂ １ － ω Ｒ２ Ｖ ｅ－Ｒ２Ｖ＋ ωＥ Ｖ 式中Ａ、Ｂ、Ｒ１、Ｒ２和ω为材料常数；Ｐ为压力； Ｖ为相对体积；Ｅ０为初始比内能。 岩石材料选择模型ＭＡＴ＿ＰＬＡＳＴＩＣ＿ＫＩＮＥ＿ ＭＡＴＩＣ， 其物理力学参数为 密度２． ６１ ｇ／ ｃｍ３， 弹性 模量２８． ６４ ＧＰａ，泊松比０． ２４，单轴抗压强度 １４９． ５ ＭＰａ， 抗拉强度７． ０２ ＭＰａ， 空气密度取１． ２９ ０１爆 破 ２０１７年６月 万方数据 １０ －３ ｇ／ ｃｍ３。炸药在ＪＷＬ状态方程中的参数见表１。 根据赋值的材料模型， 进行数值计算和分析。 表１ 炸药物理力学参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ 密度／（ｇｃｍ －１） 爆速／（ ｍｓ －１） ＰＣＪ／ ＧＰａＡ／ ＧＰａＢ／ ＧＰａＲ１Ｒ２ ω １． ２４２００１０． ８２２５０． ２４． ２５１． １０． ３０ ２ 数值模拟分析 ２． １ 爆炸应力波传播过程分析 为了清晰观察爆炸应力波的传播过程， 取模型 的四分之一。如图２（ａ）所示， 炸药起爆后， 爆炸冲 击波沿药柱向前传播， 波面锋利陡峭， 呈近似三角形 分布， 炸药周围的岩体在瞬时巨大的爆轰压力作用 下开始破坏。爆炸冲击波在传播的过程中也快速衰 减， 波面逐渐变缓， 受影响的岩体体积也逐渐增加， 在模型中表现为三角形顶角的变大和面积的增加， 如图２（ｂ）所示。同时， 由于空孔的导向作用， 可看 到衰减后的应力波向周围传播， 在中心空孔附近尤 为明显。 随后， 在图２（ｃ） 中可以看到， 炸药爆炸完成后， 在炮孔周围形成了一条圆柱形的腔体， 这是岩体在 瞬时巨大的爆炸力的挤压作用下形成的。此时， 爆 炸冲击波也全部衰减为应力波， 在岩体中传播扩展。 由于空孔的存在， 爆炸应力波传播至空孔周围发生 反射拉伸， 并与其后的应力波发生叠加， 岩体中的应 力发生复杂的变化， 这也是岩石破碎甚至抛掷的主 要原因。随着爆破过程的进行， 爆炸应力波进一步 衰减成地震波， 一部分传播到自由面变成瑞利波。 图２ 不同时段应力波传播过程 Ｆｉｇ． ２ Ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ ２． ２ 扩腔过程数值模拟分析 炸药爆炸到形成爆腔是一个十分复杂的过程， 由于中心大空孔的存在， 应力波发生强烈的反射和 叠加。取Ｚ ＝ －３００ ｍｍ处的一层网格， 从正面更加 直观的观察应力波的传播、 反射和叠加以及爆腔的 形成过程。炸药起爆后， 应力波开始向周围岩体传 播。如图３（ａ）所示，１９． ９８ μｓ时， 在炮孔周围产生 强烈冲击波， 然后爆炸冲击波向外扩散并迅速衰减 为应力波， 爆炸冲击波和应力波从内到外以同心圆 的形式围绕在炮孔周围， 这也验证了柱形药包爆炸 产生的应力波是圆柱形这一结论。随着时间的增 加， 形成的柱面波向外传播， 如图３（ｂ） 所示， 圆形作 用区域变大。从图３（ｃ） 可以看出， 应力波在炮孔连 线上首先相遇， 进而发生叠加并在各炮孔连线上形 成了一条方形的闭合加强带。随着应力波的继续传 播， 应力波逐渐向空孔方向扩散， 如图３（ｄ） 所示。 随着应力波向中心空孔处传播， 内层菱形布置炮 孔处炸药爆炸产生的应力波到达空孔， 然后发生均匀 反射， 在中心空孔外围形成一个圆形的应力场， 如 图４（ａ） 。反射的应力波呈圆形向周围扩散， 在扩散的 过程中遇到内层菱形炮孔产生的后续应力波， 由于距 离的差异导致应力波到达的时间不同， 所以在象限点 附近区域的应力波首先相遇并且叠加， 空孔外围的应 力场变成了菱形， 如图４（ｂ） 所示。在内层菱形炮孔处 炸药爆炸产生的爆炸应力波传至空孔并发生反射之 后， 外层方形炮孔处炸药爆炸产生的应力波也到达空 孔， 此时， 内层炮孔炸药爆炸产生的爆炸应力波已经衰 减， 外层炮孔炸药爆炸产生的应力波占主导地位， 经过 空孔的均匀反射后， 在空孔外围再次出现了圆形的应 力场， 如图４（ｃ） 所示。同样， 由于距离的不同， 应力波 在空孔中心与外层炮孔中心的连线方向上首先相遇并 发生叠加， 所以空孔外围的应力场又变成了正方形， 如 图４（ｄ） 所示。综上所述， 炸药爆炸后， 应力波在空孔周 围发生复杂的反射、 叠加等过程， 并由于炮孔布置的原 因， 空孔周围的应力场随着时间的增长而变化， 呈现 “ 圆形菱形圆形方形” 的变化规律。圆形应力场 １１第３４卷 第２期 郭东明， 王 豪， 李孝林， 等 益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析 万方数据 比较均匀， 而菱形、 方形则应力集中明显， 正是由于这种变化， 加剧了岩体的破碎， 更加有利于爆腔的形成。 图３ 不同时段应力波传播过程 Ｆｉｇ． ３ Ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ 图４ 有效应力场分布图 Ｆｉｇ． ４ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ２１爆 破 ２０１７年６月 万方数据 为了使扩腔过程数据化， 选取模型特殊位置上 的单元， 观察爆破过程中岩体有效应力历史曲线。 选取的单元均为自由面上的单元， 其位置分别如下 空孔附近单元（Ａ） 、 空孔和炮孔之间单元（Ｂ） 、 炮孔 附近单元（Ｃ） 、 炮孔和边界之间单元（Ｄ） 、 边界边缘 单元（Ｅ） 。从图５中可以看出５００ μｓ时， 应力波传 递到自由面， 各单元体的有效应力以趋向于无穷大 的斜率迅速增加， 达到峰值点后又直线下降到最低 点， 这样反复震荡。同时， 也可以看出空孔附近的单 元Ａ震荡的激烈程度和震荡持续时间明显高于其 他四个单元， 这也再次验证了空孔的反射拉伸作用。 当炸药起爆后， 应力波从起爆点到自由面传递的过 程中伴随着反射和叠加， 所以自由面上的各单元体 的有效应力趋向于均匀。在应力波的主要作用时间 （０． ５ ～１． ０ ｍｓ）内， 各单元体在对应时刻的有效应 力数值相差较小， 并且有效应力曲线的震荡频率和 幅度也大致相似。由此可以验证， 空孔的存在， 使爆 腔内的能量更加均匀， 有利于降低大块率， 减小对围 岩的扰动， 节省支护成本。 图５ 单元体有效应力历时曲线 Ｆｉｇ． ５ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔ ３ 现场验证 益新煤矿巷道围岩以石英长石为主， 主要为白 沙岩、 细砂岩， 围岩完整性较差。益新四水北翼轨道 大巷，设计工程量２１２７ ｍ，该巷道断面尺寸为 １９． １４ ｍ２（宽为５． １ ｍ，高为４． １７ ｍ） ，距离地表 ７３８ ｍ， 标高为－ ４４５ ｍ。为了提高巷道的掘进速 度， 在现场进行爆破试验后， 决定采用中心大空孔掏 槽爆破技术。中心大空孔掏槽爆破技术和传统掏槽 爆破技术对比情况见表２。 表２ 不同掏槽方式对比 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｙｐｅ 掏槽方式打眼设备 空孔直径／ ｍｍ 炸药总量／ ｋｇ 单循环 进尺／ ｍ 月进尺／ ｍ 中心大空孔掏槽 ＣＭＳ１６０００／５５型 煤矿用掏槽钻车 ４００１０７． ８３． １ 围岩好时能达１５２ ｍ， 围岩差时９０ ｍ。 传统掏槽 ＣＭＺＹ１２０／１８煤矿 用岩巷钻装机组 ４２６５． ８１． ５ ～１． ７平均６０ ｍ左右。 从现场试验数据得出， 采用中心大空孔掏槽爆 破， 炮眼利用率大大提高，比原有掏槽方式提高 ２０％。在围岩条件好的情况下， 使用中心大空孔掏 槽方法加方形套菱形掏槽布置方式比传统掏槽方式 单循环进尺提高８２． ４％ ～ １０６． ７％，月进尺提高 ５０％ ～１００％， 炸药单耗最高提高４２． ８％。同时， 现 场试验的岩石破碎相对均匀， 大大的降低了大块率， 而且爆堆集中， 有利于装岩。 ４ 结论 （１） 由于空孔的导向作用， 中心大空孔掏槽爆 炸应力波首先在炮孔连线方向相遇叠加并形成一条 直线型的加强带， 然后传至空孔发生复杂的反射叠 加， 最后在岩体中扩散。 （２） 当应力波传递到空孔后， 空孔外围的应力 场呈现“ 圆形菱形圆形正方形”的变化规律。 经分析， 符合方形套菱形炮孔布置的特点。正是这 种应力场的变化， 产生了应力集中效应。这种应力 场的变化规律可为实验以及工程实际提供一定的指 导价值。 （３） 中心大空孔掏槽爆破中， 岩体有效应力变 化剧烈， 上下震荡， 伴随着岩体的损伤破坏。中心大 空孔的存在使炸药能量分布的更加均匀， 有利于爆 腔的形成和扩展， 大大提高煤矿巷道的掘进速度。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］ 郭东明， 李旭鹏， 王汉军， 等．益新煤矿中心大空孔掏 槽爆破现场试验研究［Ｊ］．中国矿业，２０１６，２５（４） ８２ ８６． ［１］ ＧＵＯ Ｄｏｎｇｍｉｎｇ，ＬＩ Ｘｕｐｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈａｎｊｕｎ，ｅｔ ａｌ． Ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｏｎ ｃｅｎｔｅｒ ｂｉｇ ｅｍｐｔｙ ｈｏｌｅ ｉｎ ｃｕｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｎ ｙｉｘｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ［Ｊ］． Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｉｎｇ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２０１６，２５（４） ８２８６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［２］ 林大能， 陈寿如．空孔直眼掏槽成腔模型理论与实践 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ｂｌａｓｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ， ２０１１，２８（４） ５８６１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１４］ 吴 超， 周传波， 路世伟， 等．柱状装药不同起爆方式 的数值模拟研究［Ｊ］．爆破，２０１６，３３（２） ７３７７． ［１４］ ＷＵ Ｃｈａｏ，ＺＨＯＵ Ｃｈｕａｎｂｏ，ＬＵ Ｓｈｉｗｅｉ，ｅｔ ａｌ． Ｎｕｍｅｒｉ ｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃｈａｒｇｅｄ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆ ｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１６，３３（２） ７３７７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１５］ 杨国梁， 冯栋凯， 冀文欢， 等．不同掏槽形式成腔过程 比较数值分析［Ｊ］．爆破，２０１５，３２（２） ５９６３． ［１５］ ＹＡＮＧ Ｇｕｏｌｉａｎｇ，ＦＥＮＧ Ｄｏｎｇｋａｉ，ＪＩ Ｗｅｎｈｕａ，ｅｔ ａｌ． Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎｓ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１５，３２（２） ５９ ６３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１６］ 白金泽． ＬＳＤＹＮＡ理论基础与实例分析［Ｍ］．北京 科学出版社，２００５． ４１爆 破 ２０１７年６月 万方数据