收稿日期: 2016-01-12
修回日期: 2016-08-25
网络出版日期: 2017-05-12
基金资助
国家自然科学基金项目“深部采动下地质结构体跨尺度时变力学行为试验及机理”（编号：41672298）、国家科技支撑计划课题“深部多层重叠矿体高效开采与灾害控制关键技术研究”（编号：2015BAB12B01）和中南大学研究生创新项目“深地环境下超临界二氧化碳射流冲击破岩机理的数值表征”（编号：2016zzts451） 联合资助
Simulation of Fracture Propagation and Optimization of Parameters for Smooth Blasting of Coping in Roadway
Received date: 2016-01-12
Revised date: 2016-08-25
Online published: 2017-05-12
为了优化爆破孔网参数，采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA，建立光面爆破的炮孔爆破数值仿真模型，以压顶光面爆破孔网参数变量控制模拟爆破裂纹扩展。研究结果表明：巷道压顶光面爆破孔网中设置诱导控制孔，能够有效诱导爆生裂纹的定向扩展，有利于提高光面爆破的巷道壁光滑平整度；在压顶光面爆破中，诱导控制孔的应力时程曲线拉应力表现突出，有利于诱导裂隙的扩展演化，单元受压时诱导控制孔表现为卸压应力状态；以裂隙的演化扩展曲线为评价指标，在孔网参数中添加诱导控制孔，周边孔间距取900 mm时裂隙形成的巷道壁光滑整齐，可提高光面爆破在此类地质条件下的适应性；当光爆层的爆破孔网参数采用间隔布置诱导控制孔时，工程中爆破孔间距以900 mm左右为宜。
胡建华 , 杨春 , 周炳任 , 周科平 , 张绍国 . 巷道压顶光面爆破裂隙扩展模拟及参数优化[J]. 黄金科学技术, 2017 , 25(2) : 45 -53 . DOI: 10.11872/j.issn.1005-2518.2017.02.045
In order to optimize net parameters of holes by means of controlling the propagation of simulative blasting fracture with controlling variable method，the dynamic explicit software ANSYS/LS-DYNA is used to establish a numerical simulation model of the smooth blasting holes.The results show that：Induction-control hole in the holes net of the coping smooth blasting in roadway can not only induce the propagation of blasting fracture in orientation effectively，but also is beneficial to improve the ratio of smoothness in the wall of the roadway.In the smooth blasting of coping，tensile stress is obvious in the time-history curve of induction-control holes and beneficial to induce the propagation of blasting fracture.Also，the unloading stress state is expressed when induction-control hole is compressed in the key cell area.When the evolution-propagation curve is used as evaluation index，under the condition that the spacing of peripheral holes is 900 mm，the adaptability of smooth blasting is improved in these geological conditions with smooth wall.When an induction-control hole is set between two adjacent peripheral holes，the optimal blasting hole spacing is advised to be about 900 mm in engineering.
［1］ Fu Yuhua，Li Xibing，Dong Longjun.Analysis of smooth blas- ting parameters for tunnels in deep damaged rock mass［J］.Rock and Soil Mechanics，2010，31（5）：1420-1426.［付玉华，李夕兵，董陇军.损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数研究［J］.岩土力学，2010，31（5）：1420-1426.］
［2］ Zhang Jichun，Liu Haowu.Damage mechanism and numerical simulation of the microcrack zone resulting from rock blasting［J］.Explosion and Shock Waves，1996，16（3）：250-258. ［张继春，刘浩吾.岩体爆破松裂区的损伤机制及其数值模拟［J］.爆炸与冲击，1996，16（3）：250-258.］
［3］ Zhang Kai，Huang Wenyao，Chen Qiuyu，et al.Mechanism research of directional fracturing of control hole and application［J］.Blasting，2014，31（1）：16-19.［张凯，黄文尧，陈秋宇，等.诱导控制孔定向致裂机理的研究及应用
［J］.爆破，2014，31（1）：16-19.］
［4］ Liu Jianpo，Xu Shida，Li Yuanhui，et al.Studies of AE time-space evolution characteristics during failure process of rock specimens with prefabricated holes［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2012，31（12）：2538- 2547.［刘建坡，徐世达，李元辉，等.预制孔岩石破坏过程中的声发射时空演化特征研究［J］.岩石力学与工程学报，2012，31（12）：2538-2547.］
［5］ Tian J S，Qu F F.Model experiment of rock blasting with single borehole and double free-surface［J］.Mining Science and Technology，2009，19（3）：395-398.
［6］ Yang Youkui，Zhang Zhicheng，Qiu Xiande，et al.Principles of fracture control blasting and its field［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2004，12（3）：265-274.［阳友奎，张志呈，邱贤德，等.断裂控制爆破原理及其现场应用［J］.岩石力学与工程学报，2004，12（3）：265-274.］
［7］ Yang Renshu，Zhang Zhaoran，Yang Liyun，et al.Cumulative blasting experiment study of slotted cartridge based on hard-rock rapid driving technology［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2013，32（2）：317-323.［杨仁树，张召冉，杨立云，等.基于硬岩快掘技术的切缝药包聚能爆破试验研究［J］.岩石力学与工程学报，2013，32（2）：317-323.］
［8］ He Manchao，Cao Wufu，Shan Renliang，et al.New blasting technology——bilateral cumulative tensile explosion［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22（12）：2047-2051.［何满潮，曹伍富，单仁亮，等.双向聚能拉伸爆破新技术［J］.岩石力学与工程学报，2003，22（12）：2047-2051.］
［9］ Zhang Chengliang，Li Xinping，Mi Jian，et al.Numerical analysis and parameters option based on damage in smooth blasting［J］.Journal of Wuhan University of Technology，2006， 28（7）：86-89.［张成良，李新平，米健，等.损伤光面层爆破参数确定及数值分析［J］.武汉理工大学学报，2006，28（7）：86-89.］
［10］ Ma G W，An X M.Numerical simulation of blasting-induced rock fractures［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2008，45（6）：966-975.
［11］ Han Liang，Li Pengyi.Method of smooth blasting parameters selection in excavation of shaft by numerical simulation［J］.Blasting，2013，30（2）：73-78.［韩亮，李鹏毅.基于数值方法的竖井光面爆破参数确定方法［J］.爆破，2013，30（2）：73-78.］
［12］ Chen Qiuyu.Research on Functional Mechanism and App- lication of Control Hole Under Blasting load［D］.Hefei：Anhui University of Science and Technology，2012.［陈秋宇.爆炸载荷下诱导控制孔作用机理及应用研究［D］.合肥：安徽理工大学，2012.］
［13］ Bernard T，Dozolme P.The digital simulation of blasts：A major challenge for mines in the 21st century［J］.Procedia Enginee- ring，2014，83：100-110.
［14］ Fakhimi A，Lanari M.DEM-SPH simulation of rock blasting ［J］.Computers and Geotechnics，2014，55：158-164.
［15］ Shi Dangyong，Li Yuchun，Zhang Shengmin.Explicit Dynamic Analysis Based on ANSYS/LS-DYNA 8.1［M］.Beijing：Tsinghua University Press，2005：199-216.［时党勇，李裕春，张胜民.基于ANSYS/LS-DYNA 8.1进行显式动力分析［M］.北京：清华大学出版社，2005：199-216.］
［16］ Wang Z L，Li Y C，Shen R F.Numerical simulation of tensile damage and blast crater in brittle rock due to underground explosion［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2007，44（5）：730-738.
［17］ Shi Xiuzhi，Zeng Zhilin，Tian Jianjun，et al.Numerical simu- lation and analysis of influence of deep mining blasting on roadway［J］.Engineering Blasting，2010，16（2）：10-14.［史秀志，曾志林，田建军，等.深井开采爆破对巷道影响的数值模拟分析［J］.工程爆破，2010，16（2）：10-14.］
［18］ Wang Peng，Zhou Chuanbo，Geng Xuefeng，et al.Numerical simulation of formation mechanism of multi hole and same delay time of blasting crater［J］.Rock and Soil Mechanics，2010，31（3）：993-997.［王鹏，周传波，耿雪峰，等.多孔同段爆破漏斗形成机理的数值模拟研究［J］.岩土力学，2010，31（3）：993-997.］
［19］ Zhao Zheng，Tao Gang，Du Changxing.Application research on JWL equation of state of detonation products［J］.Chinese Journal of High Pressure Physics，2009，23（4）：277-282.［赵铮，陶钢，杜长星.爆轰产物JWL状态方程应用研究［J］.高压物理学报，2009，23（4）：277-282.］
［20］ Hu Jianhua，Lei Tao，Zhou Keping，et al.Effect of blasting vibration on pre-splitting crack in filling-environment［J］. Journal of Central South University（Science and Technology），2011，42（6）：1704-1709.［胡建华，雷涛，周科平，等.充填环境下预裂缝的爆破动力响应分析［J］.中南大学学报 （自然科学版），2011，42（6）：1704-1709.］
［21］ Zhou Keping.Analogue Simulation in Mining Process［M］. Changsha：Central South University Press，2012：166-167.［周科平.采矿过程模拟与仿真［M］.长沙：中南大学出版社，2012：166-167.］
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