煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟实验研究*

褚怀保，杨小林，2，侯爱军，2，余永强，梁为民

(1.河南理工大学土木工程学院，河南 焦作 454000;2.洛阳理工学院，河南 洛阳 471023)

从本质而言，煤体也属于岩石，煤体和岩体的最大不同在于煤体内含有瓦斯气体。在外部应力和瓦斯压力作用下，煤体变形和破坏在不同的作用阶段均受本体和结构有效应力的双重作用。且煤体内部裂隙更发育，强度也远低于常规岩石，因此，不能简单地将岩石爆破机理直接应用于煤体。而关于煤体爆破机理的相关理论和实验研究的报道很少，现有文献仅初步探讨了坚硬煤体中爆炸应力波传播和爆炸能量的转化及煤体爆破裂缝扩展规律等煤体爆破的基本特点［1-3］。目前的理论研究还远落后于工程实践，同时也制约了爆破技术在煤体中的应用和发展。爆炸应力波理论一直是工程爆破界的重大研究课题，掌握爆炸应力波的传播与衰减规律是了解受载介质动态应力场并进行爆破理论分析、计算及设计的基础。所以，对煤体中爆炸应力波进行实验测试，深入探讨煤体爆破作用机理，具有重要意义。

1 理论分析

1.1 煤体中爆炸应力波作用机理

炸药在煤体中爆炸后，将产生爆炸应力波和爆生气体，爆炸应力波作用先于爆生气体作用。爆破近区，爆轰波直接作用于孔壁形成爆炸冲击波，且爆炸冲击波的压力远高于煤体的动态抗压强度，煤体固体骨架发生变形破坏;孔壁产生初始裂隙的同时，部分原生裂隙被扩展，炮孔周围产生压缩粉碎区并形成爆炸空腔。……