浅埋工作面分形预裂爆破优化策略与LS-DYNA模拟

本文主要探讨了浅埋工作面顶板预裂爆破的分形力学特性及其对矿压显现的影响。在纳林庙二号井621-02浅埋工作面中，采用直线炮孔预裂爆破后，当基本顶初次断裂时，出现了强烈矿压显现的问题。为了优化爆破策略，作者引入了分形几何理论来分析炮孔布置的复杂性。 分形理论在此被应用到炮孔布局设计中，通过构建不同布置方式的炮孔分形维数模型，作者发现三角形布置炮孔的分形维数为1.15，相较于直线布置（分形维数1.0）具有更高的复杂性和动态响应。这表明三角形布置可能提供更好的能量分布和应力传递路径，有助于减少爆破过程中的能量损失。 基于这一发现，文章提出了一种改进的预裂爆破方案，即采用三角形布置炮孔。进一步，通过使用有限元非线性动力学软件LS-DYNA进行数值模拟分析，结果显示，这种改进方案能够更好地控制反射应力波的传播，使得应力波的衰减更缓慢，从而能够更有效地将爆炸产生的能量传递到岩石，增强岩石破碎的效果。 总结来说，该研究深入探讨了浅埋工作面爆破中的分形力学因素，为优化爆破策略提供了理论支持。通过对不同炮孔布置方式的对比分析和数值模拟，研究人员得以发现三角形布置炮孔在减轻矿压显现、提高爆破效率方面的优势，这对于提升浅埋煤层开采的安全性和经济效益具有实际意义。关键词包括浅埋深煤层、初次断裂、深孔预裂爆破以及分形力学，这些技术在煤炭开采领域具有重要的参考价值。