一、概述
煤礦無掏槽爆破技術具有顯著降低巖體約束力和增加炸藥最有效破壞力的作用，從而達到很好的中深孔光面要求，并具有較好的工藝穩定性，但研究成果較少且在煤炭行業沒有應用。我們以ANSYS有限元分析軟件中的LS-DYNA顯示動力分析模塊為依托，進行了煤礦巷道無掏槽爆破巖石損傷數值模擬分析，建立了煤礦井下巖石爆炸破碎損傷模型，進行了無掏槽爆破時炮孔壁和炮孔內巖石連續損傷演化累積過程模擬，為煤礦巷道進行無掏槽爆破設計及參數選取提供了科學依據；進行了無掏槽爆破機理研究及無掏槽與掏槽爆破的實驗室模擬對比試驗，對比分析了爆破效果和爆炸在巖石內部產生應變波形差異，通過高速攝影觀察了無掏槽爆破的分段爆破現象，確定了無掏槽爆破的優越性及關鍵技術參數。
二、關鍵技術
1.煤礦巷道無掏槽爆破巖石損傷數值模擬分析。為提供煤礦巷道鉆爆工程中進行無掏槽爆破設計及參數選取的科學依據，通過有限元分析軟件，建立井下巖石爆炸破碎損傷模型，進行無掏槽爆破時炮孔壁和炮孔內巖石連續損傷演化累積過程模擬，研究不同炮孔布置參數時巖體破碎過程和發育情況。
2.無掏槽爆破與掏槽爆破效果的對比試驗研究。對比分析兩種爆破工藝的爆破效果，確定無掏槽掘進爆破的關鍵技術參數。
3.煤礦巷道無掏槽爆破掘進技術工業試驗研究。選擇煤礦巷道進行放大試驗，對相關技術進行驗證。
三、創造性和先進性
1.在進行無掏槽爆破理論分析的基礎上，進行了煤礦巷道無掏槽爆破巖石損傷數值模擬分析，并得到以下結論：初始地應力增大將會減小爆破損傷區半徑，增加損傷衰減速度，削弱炮孔作用范圍；無掏槽孔爆破形成的破裂區以孔口為端點呈類似橢圓體分布，在孔底形成超挖；上段爆破易影響下段爆破效果。該分析為確定炮孔間距、堵塞體質量及長度和合適炸藥裝填線密度提供了理論依據。
2.系統進行了無掏槽、直眼掏槽與錐形掏槽爆破的實驗室模擬對比試驗研究，無掏槽爆破模擬實驗裝置如圖1所示，對比試驗結果如圖2所示。通過高速攝影及超動態應變測試系統進行了觀測，得出了無掏槽爆破較之掏槽爆破槽腔體積更大、炸藥循環消耗量節約5%～6%、應變峰值和能量衰減率相當的結果，為無掏槽爆破在煤礦巷道應用提供了實驗依據。
圖1 無掏槽爆破模擬實驗裝置圖
圖2 無掏槽爆破與錐形掏槽爆破模擬試驗爆破效果圖
3.進行了煤礦巷道無掏槽爆破掘進技術現場試驗
聲明：
“煤礦巷道無掏槽爆破掘進技術” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：
來源：北京智宏科信科技發發展有限公司
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2025年08月05日 ~ 07日 
