基于SF6气体示踪的爆破孔致裂半径确定方法
贾东旭
中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122;煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁 抚顺 113122
摘要：致裂半径作为表征矿山爆破能量传递与岩体破碎效应的关键指标,其精准测定直接关系着爆破工程的安全性与能效性,然而受制于复杂地质构造的非均质性、动态裂纹演化机理的不可逆性及原位监测技术的局限性,当前致裂半径的原位检测仍存在显著技术瓶颈.针对这一工程难题,基于六氟化硫(SF6)气体独特的化学惰性、强扩散特性与高灵敏检测优势,提出 1 种基于SF6 气体示踪原理的原位动态检测方法,并研制了多模块耦合的致裂半径检测系统,结合三维空间气体扩散浓度运移规律,识别SF6 扩散场与裂隙发育定量关系.该系统集成供气单元(SF6 储罐及稳压控制)、自适应封孔组件(耐压 2.5 MPa)与分布式气体检测阵列(检测精度±0.1×10-6),通过气密管路、爆破孔、观测孔构建形成封闭式示踪气体循环监测系统.在雨汪煤矿 10102 顶抽巷掘进工作面开展爆破致裂原位试验,采用空间浓度梯度分析法,建立SF6 扩散场与致裂半径的定量评价模型.结果表明:当SF6 体积分数阈值设定为 150×10-6 时,爆破孔有效致裂半径达 1.0 m(置信区间±0.15 m),其非对称分布特征与地质构造具有显著相关性.工程验证显示,基于该检测结果优化爆破参数后,单孔装药量降低 17%,仍可满足裂隙扩展要求,验证了系统的工程适用性.
关键词：爆破致裂爆破孔致裂半径SF6气体示踪原理煤岩裂隙发育煤层气储层改造
分类号：TD235.39(矿山设计与建设)
资助基金：国家自然科学基金(U23B2094)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 69-77 )
英文信息