坚硬顶板复合爆破定向造缝技术及工程应用

造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律，进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶，开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上，分析了复合爆破定向造缝切顶的工艺流程；基于AUTODYN数值计算软件，阐明了基于聚能射流和高压劈裂的复合爆破定向成缝机制；采用LS-DYNA软件构建了聚能射流及高压劈裂数值模型，优化了射孔弹尺寸及助推剂用量；开展了坚硬顶板复合爆破定向造缝地面实验，揭示了相邻孔间裂缝扩展延伸特征，验证了射孔弹尺寸和助推剂用量的合理性；在塔山煤矿8311工作面进行了坚硬顶板复合爆破造缝切顶工业实验，监测了8311工作面推进过程中2312临空巷道煤柱不同深度的垂直应力峰值，得出如下结论：(1)复合爆破技术定向造缝机制是聚能射流冲击岩石侵彻面上形成的压力远大于岩石的强度，造成岩石发生破碎，形成定向孔道；二次爆燃产生的高压气体进入射孔孔道内，在“气楔”作用下沿着孔道形成连续平整的裂隙面。(2)在射孔弹口径为40 mm、助推剂为4片时，复合爆破定向造缝技术可以实现1.5 m钻孔间距下中粒砂岩层劈裂。(3)现场...