水压爆破：应力波传播与破煤机制实验深入研究

本文主要探讨了水压爆破在煤炭开采过程中的关键作用，特别是在应力波传播和破煤机理方面的实验研究。作者蔡永乐和付宏伟来自山西工程技术学院，他们利用超动态应变测试系统对模拟煤体进行爆炸应力波的采集与分析，以此来深入理解水压爆破技术在煤炭开采中的实际效果。 实验的核心关注点是水压爆破爆炸应力波在煤体内的传播特性。研究发现，当水压爆破发生时，煤体会经历三个主要阶段：首先，煤体在爆炸应力波的作用下呈现塑性压缩破坏，形成一个半径大约为炮孔半径1.5倍的粉碎区，这一过程显示出煤体局部的破碎。随后，应力波引发脆性拉伸破裂，导致大范围裂隙区的形成，裂隙区的半径大约是炮孔半径的13倍，这显示了水压爆破的强大切割能力。 实验还比较了水和空气作为炮孔填充物时，两种介质对煤体爆破效果的影响。结果显示，水压爆破相对于空气炮孔，其致裂效果更为显著，证明了水的介质优势可能在于其能更好地传递和集中能量，从而更有效地破碎煤体。 最后，当应力波衰减为地震波时，煤体质点会经历弹性震动，形成爆破松动区，这个阶段是爆破后煤体结构的重要改变，有助于改善煤炭开采的效率和安全性。整个研究不仅提供了深入的理论依据，也为优化水压爆破工艺和提升煤矿开采效率提供了实用的科学指导。 该研究的关键词包括水压爆破、爆炸应力波、破煤机理以及模拟实验，这些关键词表明了研究的焦点集中在技术应用和理论分析相结合的研究方法上。通过这篇论文，读者可以了解到水压爆破在煤炭开采过程中的重要作用以及其背后的科学原理，这对于煤炭行业的实践者和技术开发者来说具有很高的参考价值。