岩巷二阶二段掏槽破岩机制与试验研究

摘要

为研究二阶二段掏槽技术破岩机制和技术优势,应用数值模拟对比研究二阶二段掏槽和普通楔形掏槽的应力波传播、有效应力峰值和岩石破坏形式,开展实验室试验和现场试验分析2种掏槽技术的优劣。研究结果表明:2种掏槽技术均具有2次应力峰值,但掏槽区炸药能量释放顺序不同,导致掏槽破岩机制存在明显差异。普通楔形掏槽一次应力峰值是掏槽孔爆破产生的,以"压缩"破岩为主,二次应力峰值由中心孔爆破形成,以"压缩"破坏槽腔底部岩石为主,并"抛掷"破碎的岩石;二阶二段掏槽一次应力峰值由中心孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,形成预裂区,二次应力峰值由掏槽孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,辅以新自由面的"拉伸"破岩,形成压(碎)裂区和拉伸破坏区,与预裂区构成"三区"耦合破坏。模型试验和数值模拟均表明,普通楔形掏槽槽腔形状近似"喇叭口"状,破裂面与炮孔走向成30°,而二阶二段掏槽近似"棱台"状,破裂面与炮孔走向成0°;模型试验和工程实践表明,二阶二段掏槽技术在爆破进尺、炮孔利用率、大块率等指标方面明显优于普通楔形掏槽技术,具有良好的适用性。