煤体高压空气爆破模拟试验研究

高压空气爆破(high-pressure air blasting, HPAB)是通过瞬间释放高压气体冲击煤体达到增加煤体渗透性的一种物理爆破技术，该研究通过自主研发的高压空气爆破试验系统开展模拟煤体高压空气爆破试验，试验过程中对试块的超声波波速、应变和裂纹扩展速度进行测试，基于试验结果和损伤断裂力学理论揭示了煤体高压空气爆破应力波传播与衰减规律和损伤断裂过程与机理。煤体中高压空气爆破应力波和炸药爆炸应力波的波形特征相同，但高压空气爆破应力波峰值小、作用时间长、脉宽长、衰减慢(α=2-μ/(1-μ))。煤体首先在高压空气爆破应力波作用下产生初始径向裂纹，初始径向裂纹以0.15～0.40倍应力波波速扩展。随后，高压气体、瓦斯气体和远场应力共同作用驱动初始裂纹以0.12～0.14倍应力波波速度稳态扩展，最后远区煤体内部的一系列周期性原生裂纹在弹性应力波、原岩应力和瓦斯气体的共同作用下在小范围内缓慢扩展。