煤巷快速掘进爆破参数模拟
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基于上述特点，煤体是用 Ｌａｇｒａｎｇｅ，炸药用 Ｅｕｌ ｅｒ、Ａｌｅ分 别 和 煤 体 建 成 爆 破 模 型 求 解，对 炸 药 用 Ｅｕｌｅｒ求解器比用 Ａｌｅ求解器更为合适。 ２．２．２ 网格的选取
１） 软煤的网格。用 Ａｌｅ建立煤体的单元数为 １６０×１６０。炸药的单元数为 ４０×４０。装药半径和煤 体半径比为 １∶６００。为了能让模拟持续运算至结 束，防止出现时间步过小或者计算能量过大而停止运 算，炸药和煤体接触的地方单元边长比最好为 １∶１。
０．５ｍｓ内随时间变化的关系图，可以清晰地看出压 力在此时间段内急剧下降。图 ４反应出了煤体材料 所受压力的区域，同软煤一样因冲击波的速度极快， 所以在此影响区域作用时间极短，可认为裂纹是爆 生的尖裂区的生成是在 ４ｍｓ以后，此时冲击波早已 过去，所以此区域的裂纹是爆生的尖劈作用形成的。 爆腔的增长则依靠冲击波冲击作用和爆生气体的膨 胀作用，后者占据主导地位。在同等压力下硬煤不 能产生变形或破坏，而软煤却仍可变形或破坏，所以 硬煤受爆破影响的作用时间比软煤短。
［５］ 潘井澜．爆破破岩机理的探讨［Ｊ］．爆破，１９９４（４）：１－ ６．
［６］ 魏 学 虎．不 同 炮 孔 间 距 下 隧 道 爆 破 特 性 与 工 程 研 究 ［Ｊ］．广东土木与建筑，２０２１（２）：５１－５４，５８．
［７］ 张凤鹏，闫 广 亮，郝 琪 琪，等．单 向 压 应 力 对 砂 岩 漏 斗 爆破过 程 的 影 响 ［Ｊ］．东 北 大 学 学 报：自 然 科 学 版， ２０２１（２）：２２０－２２５．
［８］ 闫长斌，张 彦 昌，陈 艳 国，等．考 虑 爆 破 累 积 损 伤 效 应 的含泥化夹层边坡滑移分析［Ｊ］．水利水运工程学报， ２０２１（１）：１０４－１１３．
［９］ Ａ．Ｈ．哈努卡耶夫 刘殿中，译．矿岩爆破的物理过程 ［Ｍ］．北京：北京冶金工业出社，１９８０：３３－３７．
［１０］ 东兆星．爆破工程［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社， ２００５．
由于势能的积累，被压缩的煤体开始向爆源移 动，因为径向惯性拉应力的结果，在药包附近将产生 大量的切向裂缝。动力过程结束后，煤体中会残留 下一个爆腔，爆腔周围依次有 ３个区：破碎区、破裂 区、弹性区，如图 １所示。
１ 爆破理论及机理
１．１ 炸药爆炸 煤是一种孔隙和裂隙结合的结构体，不同的煤
在孔隙尺寸、裂隙尺寸、发育程度、结构形式等方面 都不同。在一定的压力梯度下气体或液体能在煤体 内流动，这就表明煤具有渗透性。
２） 硬煤压力变化。硬岩煤体的半径为 ４ｍ， 炸药的爆速为 ３２００ｍ／ｓ，所以应力波到达边界只需
２０２１年 ７月 池 磊：煤巷快速掘进爆破参数模拟 第 ３０卷第 ７期
要 １．２５ｍｓ。图 ４为 ０．０５～１．５ｍｓ的压力云图。 图 ３（ｂ）为 硬 煤 爆 腔 内 一 高 斯 点 的 压 力 在
爆炸变化过程中，瞬时放出内含能量，并借助系 统内原有气体或爆炸生成的气体膨胀对周围介质做
１—炸药；２—爆腔；３—破碎区；４—裂隙区；５—弹性区
图 １ 爆破损伤区域
２ 数值模拟模型建立
２．１ 软件简介 Ａｕｔｏｄｙｎ是 ＡＮＳＹＳ子公司研发的产品，通过显
收稿日期：２０２１?０３?１０ 作者简介：池 磊（１９９５－），男，山西五台人，助理工程师，从事采矿技术工作。
Ａｕｔｏｄｙｎ二 维 建 模 中 提 供 了 Ｌａｇｒａｎｇｅ、Ｅｕｌｅｒ、 Ａｌｅ、ｓｈｅｌ１、ＳＰｈ这 几 类 求 解 器。 本 试 验 中 采 用 了 前 ３种。Ｌａｇｒａｎｇｅ求解器在计算时物质质点和坐标是 固定在一起的，也就是说当物质受到作用力而发生 变形时，网格也会随之变形；Ｅｕｌｅｒ网格在空间上固 定，材料在 网 格 内 流 动，所 有 变 量 都 定 义 在 网 格 中 心，适合于描述流体和气体动力学行为，采用欧拉求 解器计算的优点是材料在单元网格中流动，不会存 在由于计算网格的畸变而导致的计算终止问题；Ａｌｅ 能通过移动涉及到流体计算的网格来改善网格的大 变形混乱，Ａｌｅ重分区会更精确和有效率，当重分区 的节点不包含有大的流动时，时间步的强烈约束会 确保 Ａｌｅ计算没有大的流动。
２） 硬煤的网格。用 Ａｌｅ计算时硬煤的网格和 软煤的基本一致，除了半径比，炸药半径和煤体半径 比为 １∶４００。炸药的单元数为 １２０×１２０，煤体的单 元数为 ８００×８００，半径比仍为 １∶４００。
３） 封孔的网格。取合理的封孔长度，让炸药 不至于击穿顶板。工程上的乳化炸药为圆筒状，所 以此处的炸药用条形炸药，单元数为 １２０×２４０。因 此两者的网格为方形。
［２］ 刘志忠．深孔预裂爆破强化抽放瓦斯的研究［Ｊ］．黑龙 江矿业学院学报，１９９７，６（５）：２３－３５．
［３］ 张 震．深孔预裂爆破技术在松软突出煤层井筒揭煤 中的应用研究［Ｊ］．煤炭技术，２０１１，３０（７）：７７－７９．
［４］ 郑福良．深孔预裂爆破技术在煤矿井下的应用［Ｊ］．爆 破，１９９７，１４（４）：５８－６１．
［责任编辑：常丽芳］
３９
瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和瓦斯窒息都是瓦斯 威胁煤矿安全生产的重要形式［１－２］。煤与瓦斯突出 会导致井下瓦斯浓度的局部增高，极易引起瓦斯和 煤尘爆炸，其 产 生 的 有 毒、有 害 气 体 会 导 致 人 员 窒 息，严重威胁着井下工作人员的生命和矿井设施的 安全［３－４］。预裂爆破作为一种提高煤层透气性的技 术，在矿井瓦斯灾害的治理工作中得到了广泛应用。 利用爆炸的 冲 击 和 气 楔 作 用，使 煤 体 发 生 破 碎、破 裂、松动等物理力学性质变化，使工作面前方煤体中 的应力集中区和高瓦斯区转移到煤体深部，实现煤 体卸压和瓦斯抽放的目的，进而预防瓦斯突出［５］。
３７
２０２１年 ７月 池 磊：煤巷快速掘进爆破参数模拟 第 ３０卷第 ７期
式有限元分析程序，通常解决固体、气体、流体的动 力学问题，以及三者相互作用的非线性动力学问题。 具有完整、独 特 的 分 析 能 力，自 带 丰 富 的 模 型 材 料 库，同时包括本构模型和热力学等多种状态方程，可 以提供金属、玻璃、陶瓷、水泥、炸药、岩土、空气、水 以及其他气体、流体和固体的数据和材料模型。 ２．２ 建立模型 ２．２．１ 求解器的设定
３ 模拟结果及分析
３．１ 煤体压力变化 在整个爆破中，冲击波和爆生气体均对煤体压
缩，各处的煤体受到大小不等的压力。本文中炸药 的爆轰速度为 ３２００ｍ／ｓ，冲击波在煤中的传播速度 为 １２００～１６００ｍ／ｓ，所以冲击波的作用过程很短。 爆生气体的整个膨胀过程持续较长，点压力
表 １ 密度变化
高斯点距离 ／ｍｍ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００
Ａ １．５６ １．４８５１．４２２１．３６７１．３４３１．３２２１．３１８
密度
Ｂ １．５６ １．４８５１．４２７１．３６５１．３４１１．３２５１．３１９ Ｃ １．５６ １．４６１１．３８０１．３４１１．３１６１．３０４１．３００
和煤体的强度有关。通过爆腔的生成过程可看出， 在软煤中爆破时间较长，在硬煤中较短。
１） 软煤压力变化。软岩煤体的半径为 ６ｍ， 炸药的爆速为 ３２００ｍ／ｓ，所以应力波到达边界只需 要 １．８７５ｍｓ。图 ２为 ０．１～２ｍｓ的压力云图。
图 ２ 压力云图
图 ３（ａ）为 软 煤 爆 腔 内 一 高 斯 点 的 压 力 在 ０．５ｍｓ内随时间变化的关系图，可以清晰地看出压 力在此时间段内急剧下降。图 ２反应出了煤体材料 所受压力的区域，因冲击波的速度极快，所以在此影 响区域作用时间极短，可以认为在软煤中冲击波起 到了使煤体破碎的作用，爆腔的增长则依靠冲击波 冲击作用和爆生气体的膨胀作用，爆生气体的膨胀作 用占据主导地位。且煤体材料强度低，冲击波衰减得 快，在同等压力下硬煤不能产生变形或破坏，而软煤 却仍可变形或破坏，所以软煤受爆破影响的时间长。
实用技术
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２１．０７．０１２
煤巷快速掘进爆破参数模拟
总第 ２６３期
池 磊
（西山煤电矿建一公司，山西 吕梁 ０３００２４）
摘 要：针对不同强度煤体部分爆破参数优化问题，采用 Ａｕｔｏｄｙｎ分析软件，研究了不同强度的煤预裂爆破 时爆腔和裂纹的扩展，基于 Ｅｕｌｅｒ、Ｌａｇｒａｎｇｅ、Ａｌｅ计算方法建立煤层爆破二维模型，对煤中爆破进行了数值 模拟，结果表明：软煤和硬煤的密度在一定区域内得以提高，破坏了煤体结构，降低了孔隙率，软煤的密度 有效影响范围是药包的 ８０倍，硬煤的密度有效影响范围是药包的 ６５倍。 关键词：数值模拟；爆炸理论；煤体压力变化 中图分类号：ＴＤ２６３．５７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０２１）０７?００３７?０３
国内外都有关于爆炸作用在介质中引发的爆腔 及裂纹扩展情况的研究。以岩石为研究对象，指出 空腔半径与岩石密度相关，二者成反比，通常压缩粉 碎区为药包半径的 ２～７倍，消耗了爆炸总能量的 ６０％～８０％，破裂区为药包半径的 ８～１５０倍［６－７］，爆 破形成的压碎区半径为装药半径的 ２～３倍，破坏区 半径为装药半径的 １０～１５倍［８－９］。但现有研究并未 针对不同强度煤体进行爆破研究，本文采用 Ａｕｔｏｄｙｎ 分析软件，研究了不同强度的煤预裂爆破时爆腔和 裂纹的扩展。
Ｄ １．５６ １．４６１１．３８３１．３４３１．３１４１．３０５１．３００
４ 结 语
１） 在模拟软煤试验中，对炸药用 Ｅｕｌｅｒ求解 器比用 Ａｌｅ求解器更为合适，爆腔半径是药包半径 的 ２８倍，破碎区半径约为药包半径的 ４０倍；在硬煤 模拟中，用 Ａｌｃ求解器模拟得的结果和理论值误差 更小，爆腔半径约为药包半径的 １２倍，破碎区半径 约为药包半径的 ２６倍，破裂区半径约为药包半径的 ２５０倍。
图 ５ 密度云图
从图 ５的密度云图上得出软煤的密度变化范围 为 ８０３ｍｍ，硬煤的密度变化 ６５０ｍｍ。两种计算方 法得到的结果一致。从表 １可以看出在相同的爆破 条件下软煤体更容易被挤密，且材料的密度变化影 响范围也更大，随着煤体密度的增大，其强度也会相 应地增加。
［１］ 李博章．瓦斯抽放钻孔合理封口深度的确定［Ｊ］．江西 煤炭科技，２０１２（２）：１０９－１１１．
功，产生巨 大 破 坏 效 应 并 伴 有 强 烈 的 发 光 和 声 响。 爆炸做功的原因为系统原有的高压气体或爆炸瞬间 产生的高压、高温气体急剧膨胀。爆炸的一个最重 要的特征是压力在爆炸点周围的介质中急剧增大， 导致周围介质的破坏或周围生命体的摧毁 。 ［１０］ １．２ 爆破机理
药包中心起爆后，爆轰波以相同的速度向各个 方向传播，其速度一般在 ２０００～７０００ｍ／ｓ，通常大 于煤体应力波的传播速度。
２） 爆破对煤体材料具有挤密的效应，在高压 的作用下提高了煤的强度，在软煤表现较明显，在软 煤中密度影响范围是药包半径的 ８０倍，在硬煤中密 度影响范围是药包半径的 ６５倍。
参考文献：
图 ４ 压力云图
３．２ 煤体密度变化 模拟试验的密度云图如图 ５所示。
取 ６个高斯点观察密度变化，这 ６个高斯点爆 破前距药包距离分别为 １００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、 ４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍ、７００ｍｍ，其密度具体值见 表 １。
１） 软煤的网格。用 Ａｌｅ建立煤体的单元数为 １６０×１６０。炸药的单元数为 ４０×４０。装药半径和煤 体半径比为 １∶６００。为了能让模拟持续运算至结 束，防止出现时间步过小或者计算能量过大而停止运 算，炸药和煤体接触的地方单元边长比最好为 １∶１。
０．５ｍｓ内随时间变化的关系图，可以清晰地看出压 力在此时间段内急剧下降。图 ４反应出了煤体材料 所受压力的区域，同软煤一样因冲击波的速度极快， 所以在此影响区域作用时间极短，可认为裂纹是爆 生的尖裂区的生成是在 ４ｍｓ以后，此时冲击波早已 过去，所以此区域的裂纹是爆生的尖劈作用形成的。 爆腔的增长则依靠冲击波冲击作用和爆生气体的膨 胀作用，后者占据主导地位。在同等压力下硬煤不 能产生变形或破坏，而软煤却仍可变形或破坏，所以 硬煤受爆破影响的作用时间比软煤短。
［５］ 潘井澜．爆破破岩机理的探讨［Ｊ］．爆破，１９９４（４）：１－ ６．
［６］ 魏 学 虎．不 同 炮 孔 间 距 下 隧 道 爆 破 特 性 与 工 程 研 究 ［Ｊ］．广东土木与建筑，２０２１（２）：５１－５４，５８．
［７］ 张凤鹏，闫 广 亮，郝 琪 琪，等．单 向 压 应 力 对 砂 岩 漏 斗 爆破过 程 的 影 响 ［Ｊ］．东 北 大 学 学 报：自 然 科 学 版， ２０２１（２）：２２０－２２５．
［８］ 闫长斌，张 彦 昌，陈 艳 国，等．考 虑 爆 破 累 积 损 伤 效 应 的含泥化夹层边坡滑移分析［Ｊ］．水利水运工程学报， ２０２１（１）：１０４－１１３．
［９］ Ａ．Ｈ．哈努卡耶夫 刘殿中，译．矿岩爆破的物理过程 ［Ｍ］．北京：北京冶金工业出社，１９８０：３３－３７．
［１０］ 东兆星．爆破工程［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社， ２００５．
由于势能的积累，被压缩的煤体开始向爆源移 动，因为径向惯性拉应力的结果，在药包附近将产生 大量的切向裂缝。动力过程结束后，煤体中会残留 下一个爆腔，爆腔周围依次有 ３个区：破碎区、破裂 区、弹性区，如图 １所示。
１ 爆破理论及机理
１．１ 炸药爆炸 煤是一种孔隙和裂隙结合的结构体，不同的煤
在孔隙尺寸、裂隙尺寸、发育程度、结构形式等方面 都不同。在一定的压力梯度下气体或液体能在煤体 内流动，这就表明煤具有渗透性。
２） 硬煤压力变化。硬岩煤体的半径为 ４ｍ， 炸药的爆速为 ３２００ｍ／ｓ，所以应力波到达边界只需
２０２１年 ７月 池 磊：煤巷快速掘进爆破参数模拟 第 ３０卷第 ７期
要 １．２５ｍｓ。图 ４为 ０．０５～１．５ｍｓ的压力云图。 图 ３（ｂ）为 硬 煤 爆 腔 内 一 高 斯 点 的 压 力 在
爆炸变化过程中，瞬时放出内含能量，并借助系 统内原有气体或爆炸生成的气体膨胀对周围介质做
１—炸药；２—爆腔；３—破碎区；４—裂隙区；５—弹性区
图 １ 爆破损伤区域
２ 数值模拟模型建立
２．１ 软件简介 Ａｕｔｏｄｙｎ是 ＡＮＳＹＳ子公司研发的产品，通过显
收稿日期：２０２１?０３?１０ 作者简介：池 磊（１９９５－），男，山西五台人，助理工程师，从事采矿技术工作。
Ａｕｔｏｄｙｎ二 维 建 模 中 提 供 了 Ｌａｇｒａｎｇｅ、Ｅｕｌｅｒ、 Ａｌｅ、ｓｈｅｌ１、ＳＰｈ这 几 类 求 解 器。 本 试 验 中 采 用 了 前 ３种。Ｌａｇｒａｎｇｅ求解器在计算时物质质点和坐标是 固定在一起的，也就是说当物质受到作用力而发生 变形时，网格也会随之变形；Ｅｕｌｅｒ网格在空间上固 定，材料在 网 格 内 流 动，所 有 变 量 都 定 义 在 网 格 中 心，适合于描述流体和气体动力学行为，采用欧拉求 解器计算的优点是材料在单元网格中流动，不会存 在由于计算网格的畸变而导致的计算终止问题；Ａｌｅ 能通过移动涉及到流体计算的网格来改善网格的大 变形混乱，Ａｌｅ重分区会更精确和有效率，当重分区 的节点不包含有大的流动时，时间步的强烈约束会 确保 Ａｌｅ计算没有大的流动。
２） 硬煤的网格。用 Ａｌｅ计算时硬煤的网格和 软煤的基本一致，除了半径比，炸药半径和煤体半径 比为 １∶４００。炸药的单元数为 １２０×１２０，煤体的单 元数为 ８００×８００，半径比仍为 １∶４００。
３） 封孔的网格。取合理的封孔长度，让炸药 不至于击穿顶板。工程上的乳化炸药为圆筒状，所 以此处的炸药用条形炸药，单元数为 １２０×２４０。因 此两者的网格为方形。
［２］ 刘志忠．深孔预裂爆破强化抽放瓦斯的研究［Ｊ］．黑龙 江矿业学院学报，１９９７，６（５）：２３－３５．
［３］ 张 震．深孔预裂爆破技术在松软突出煤层井筒揭煤 中的应用研究［Ｊ］．煤炭技术，２０１１，３０（７）：７７－７９．
［４］ 郑福良．深孔预裂爆破技术在煤矿井下的应用［Ｊ］．爆 破，１９９７，１４（４）：５８－６１．
［责任编辑：常丽芳］
３９
瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和瓦斯窒息都是瓦斯 威胁煤矿安全生产的重要形式［１－２］。煤与瓦斯突出 会导致井下瓦斯浓度的局部增高，极易引起瓦斯和 煤尘爆炸，其 产 生 的 有 毒、有 害 气 体 会 导 致 人 员 窒 息，严重威胁着井下工作人员的生命和矿井设施的 安全［３－４］。预裂爆破作为一种提高煤层透气性的技 术，在矿井瓦斯灾害的治理工作中得到了广泛应用。 利用爆炸的 冲 击 和 气 楔 作 用，使 煤 体 发 生 破 碎、破 裂、松动等物理力学性质变化，使工作面前方煤体中 的应力集中区和高瓦斯区转移到煤体深部，实现煤 体卸压和瓦斯抽放的目的，进而预防瓦斯突出［５］。
３７
２０２１年 ７月 池 磊：煤巷快速掘进爆破参数模拟 第 ３０卷第 ７期
式有限元分析程序，通常解决固体、气体、流体的动 力学问题，以及三者相互作用的非线性动力学问题。 具有完整、独 特 的 分 析 能 力，自 带 丰 富 的 模 型 材 料 库，同时包括本构模型和热力学等多种状态方程，可 以提供金属、玻璃、陶瓷、水泥、炸药、岩土、空气、水 以及其他气体、流体和固体的数据和材料模型。 ２．２ 建立模型 ２．２．１ 求解器的设定
３ 模拟结果及分析
３．１ 煤体压力变化 在整个爆破中，冲击波和爆生气体均对煤体压
缩，各处的煤体受到大小不等的压力。本文中炸药 的爆轰速度为 ３２００ｍ／ｓ，冲击波在煤中的传播速度 为 １２００～１６００ｍ／ｓ，所以冲击波的作用过程很短。 爆生气体的整个膨胀过程持续较长，点压力
表 １ 密度变化
高斯点距离 ／ｍｍ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００
Ａ １．５６ １．４８５１．４２２１．３６７１．３４３１．３２２１．３１８
密度
Ｂ １．５６ １．４８５１．４２７１．３６５１．３４１１．３２５１．３１９ Ｃ １．５６ １．４６１１．３８０１．３４１１．３１６１．３０４１．３００
和煤体的强度有关。通过爆腔的生成过程可看出， 在软煤中爆破时间较长，在硬煤中较短。
１） 软煤压力变化。软岩煤体的半径为 ６ｍ， 炸药的爆速为 ３２００ｍ／ｓ，所以应力波到达边界只需 要 １．８７５ｍｓ。图 ２为 ０．１～２ｍｓ的压力云图。
图 ２ 压力云图
图 ３（ａ）为 软 煤 爆 腔 内 一 高 斯 点 的 压 力 在 ０．５ｍｓ内随时间变化的关系图，可以清晰地看出压 力在此时间段内急剧下降。图 ２反应出了煤体材料 所受压力的区域，因冲击波的速度极快，所以在此影 响区域作用时间极短，可以认为在软煤中冲击波起 到了使煤体破碎的作用，爆腔的增长则依靠冲击波 冲击作用和爆生气体的膨胀作用，爆生气体的膨胀作 用占据主导地位。且煤体材料强度低，冲击波衰减得 快，在同等压力下硬煤不能产生变形或破坏，而软煤 却仍可变形或破坏，所以软煤受爆破影响的时间长。
实用技术
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２１．０７．０１２
煤巷快速掘进爆破参数模拟
总第 ２６３期
池 磊
（西山煤电矿建一公司，山西 吕梁 ０３００２４）
摘 要：针对不同强度煤体部分爆破参数优化问题，采用 Ａｕｔｏｄｙｎ分析软件，研究了不同强度的煤预裂爆破 时爆腔和裂纹的扩展，基于 Ｅｕｌｅｒ、Ｌａｇｒａｎｇｅ、Ａｌｅ计算方法建立煤层爆破二维模型，对煤中爆破进行了数值 模拟，结果表明：软煤和硬煤的密度在一定区域内得以提高，破坏了煤体结构，降低了孔隙率，软煤的密度 有效影响范围是药包的 ８０倍，硬煤的密度有效影响范围是药包的 ６５倍。 关键词：数值模拟；爆炸理论；煤体压力变化 中图分类号：ＴＤ２６３．５７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０２１）０７?００３７?０３
国内外都有关于爆炸作用在介质中引发的爆腔 及裂纹扩展情况的研究。以岩石为研究对象，指出 空腔半径与岩石密度相关，二者成反比，通常压缩粉 碎区为药包半径的 ２～７倍，消耗了爆炸总能量的 ６０％～８０％，破裂区为药包半径的 ８～１５０倍［６－７］，爆 破形成的压碎区半径为装药半径的 ２～３倍，破坏区 半径为装药半径的 １０～１５倍［８－９］。但现有研究并未 针对不同强度煤体进行爆破研究，本文采用 Ａｕｔｏｄｙｎ 分析软件，研究了不同强度的煤预裂爆破时爆腔和 裂纹的扩展。
Ｄ １．５６ １．４６１１．３８３１．３４３１．３１４１．３０５１．３００
４ 结 语
１） 在模拟软煤试验中，对炸药用 Ｅｕｌｅｒ求解 器比用 Ａｌｅ求解器更为合适，爆腔半径是药包半径 的 ２８倍，破碎区半径约为药包半径的 ４０倍；在硬煤 模拟中，用 Ａｌｃ求解器模拟得的结果和理论值误差 更小，爆腔半径约为药包半径的 １２倍，破碎区半径 约为药包半径的 ２６倍，破裂区半径约为药包半径的 ２５０倍。
图 ５ 密度云图
从图 ５的密度云图上得出软煤的密度变化范围 为 ８０３ｍｍ，硬煤的密度变化 ６５０ｍｍ。两种计算方 法得到的结果一致。从表 １可以看出在相同的爆破 条件下软煤体更容易被挤密，且材料的密度变化影 响范围也更大，随着煤体密度的增大，其强度也会相 应地增加。
［１］ 李博章．瓦斯抽放钻孔合理封口深度的确定［Ｊ］．江西 煤炭科技，２０１２（２）：１０９－１１１．
功，产生巨 大 破 坏 效 应 并 伴 有 强 烈 的 发 光 和 声 响。 爆炸做功的原因为系统原有的高压气体或爆炸瞬间 产生的高压、高温气体急剧膨胀。爆炸的一个最重 要的特征是压力在爆炸点周围的介质中急剧增大， 导致周围介质的破坏或周围生命体的摧毁 。 ［１０］ １．２ 爆破机理
药包中心起爆后，爆轰波以相同的速度向各个 方向传播，其速度一般在 ２０００～７０００ｍ／ｓ，通常大 于煤体应力波的传播速度。
２） 爆破对煤体材料具有挤密的效应，在高压 的作用下提高了煤的强度，在软煤表现较明显，在软 煤中密度影响范围是药包半径的 ８０倍，在硬煤中密 度影响范围是药包半径的 ６５倍。
参考文献：
图 ４ 压力云图
３．２ 煤体密度变化 模拟试验的密度云图如图 ５所示。
取 ６个高斯点观察密度变化，这 ６个高斯点爆 破前距药包距离分别为 １００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、 ４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍ、７００ｍｍ，其密度具体值见 表 １。