爆破扰动构造带地质弱面煤岩动力演化机理研究

For the reality background that coal-rock in tectonic belt geological weak plane disturbed by blasting is likely to cause gas dynamic disaster, the method of combining laboratory experiments with theoretical analysis is used to adopt the simulation equipment which is independently developed, integrate with micro dose controlled blasting technology, based on the thoughts of similar simulation test and geomechanical model test, and study on dynamic evolution mechanism of coal-rock in tectonic belt geological weak plane disturbed by blasting. The project firstly made experiment of different coal bodies on the mechanical property under the effect of the impulsive load, analyzing the effect mechanism of structural belt mechanical characteristics of coal on the coal-rock damage under the blasting disturbance; Secondly, studing on the similar conditions of blasting simulation experiment, making similar simulation test on the coal-rock in tectonic belt geological weak plane disturbed by blasting, exploring the effect mechanism of the spreading law of blasting stress wave on the geological weak plane and its adsorption and desorption on gas, analyzing the role of gas and detonation gas in the damage process of coal and rock on geological weak plane, revealing the dynamic evolution process and essential law of blasting dynamics, gas pressure and stress under the conditions of complex geological structural belt blasting disturbance. The research achievements have important theoretical significance for the understanding of occurring mechanism of blasting causing gas dynamic disaster and the prevention of structural belt gas dynamic disaster and optimization of controlling blasting technology.

针对爆破扰动构造带地质弱面煤岩容易诱发瓦斯动力灾害的现实背景，综合运用实验室试验和理论分析相结合的方法，采用自主研制的模拟试验装置，结合微药量控制爆破技术，基于相似模拟试验思想和地质力学模型试验思路，研究爆破扰动构造带地质弱面煤岩动力演化机理。项目首先进行冲击载荷作用下煤的力学特性实验，分析构造带煤体力学特征对爆破扰动下煤岩破坏的影响作用机制；其次，研究爆破模拟试验的相似条件，进行爆破扰动构造带地质弱面煤岩体的相似模拟试验，探索爆破应力波在地质弱面煤岩中的传播规律及其对瓦斯吸附解吸的影响机理，分析瓦斯和爆生气体在地质弱面煤岩损伤破坏过程中的作用，揭示复杂地质构造带爆破扰动条件下爆破动力、瓦斯压力和地应力的动态演化过程和本质规律，研究成果对认识爆破诱发瓦斯动力灾害发生机理、预防构造带瓦斯动力灾害和优化控制爆破技术具有重要的理论意义。

针对爆破扰动构造带地质弱面煤岩容易诱发瓦斯动力灾害的现实背景，综合运用实验室试验和理论分析相结合的方法，采用自主研制的模拟试验装置，结合微药量控制爆破技术，基于相似模拟试验思想和地质力学模型试验思路，研究爆破扰动构造带地质弱面煤岩动力演化机理。. 项目首先进行了不同煤体微孔结构、含瓦斯煤力学特性和冲击载荷作用下煤的力学特性实验，分析了构造带瓦斯赋存及煤体力学特征对爆破扰动下煤岩破坏的影响作用机制；其次，研究了爆破模拟试验的相似条件，进行了爆破扰动构造带地质弱面煤岩体的相似模拟试验，揭示了爆破应力波在地质弱面煤岩中的传播规律及其对瓦斯吸附解吸的影响机理；分析瓦斯和爆生气体在地质弱面煤岩损伤破坏过程中的作用，得到了复杂地质构造带爆破扰动条件下爆破动力、瓦斯压力和地应力的动态演化过程和本质规律，提出了煤与瓦斯突出机理的分类研究构想，在此基础上构建了爆破扰动构造煤岩突出的物理模型。研究发现，“地质弱面体”为突出的发生提供了松软煤体、瓦斯赋存空间、异常应力和突出启动的弱面环境；爆破应力波传播到逆断层构造区域时，在煤岩交界面发生波的透射和反射，爆破振动的累积损伤使不同煤岩介质交界面的破坏最为严重，加大了煤岩体的损伤程度和破坏范围，为瓦斯动力灾害的发生提供了弱面，有利于突出的发生；定向聚能爆破可以使爆破作用集中在岩体方向，减少应力波对构造区域煤岩体的扰动。研究成果对认识爆破诱发瓦斯动力灾害发生机理、预防构造带瓦斯动力灾害和优化控制爆破技术具有重要的理论意义。. 发表标注国家自然科学基金项目资助编号(51604010)的学术论文14篇，其中EI收录7篇，出版学术专著1部，申请国家发明专利2项。协助培养毕业博士生1名，硕士生1名，招收并培养指导在读硕士2名，完成了项目的研究目标和预期研究成果。