浅埋大采高工作面顶板初次断裂爆破机理与力学分析

左建平^1,2，孙运江¹，刘文岗³，胡本¹

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室3. 中国煤炭科工集团有限公司北京天地华泰矿业管理股份有限公司

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,30⁹0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38.5MPa,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。

关键词：浅埋深;大采高;初次断裂;深孔爆破;数值模拟;力学分析;