不耦合系数对CO_(2)相变致裂影响数值模拟及研究

作     者：贾进章 邢迎欢 李斌 赵丹 JIA Jin-zhang;XING Ying-huan;LI Bin;ZHAO Dan

作者机构：辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室(辽宁工程技术大学)辽宁葫芦岛125105 湛江科技学院建筑工程学院广东湛江524000 

出 版 物：《工程爆破》 (Engineering Blasting)

年 卷 期：2023年第29卷第6期

页      面：110-121页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52174183) 广东省高等教育学会“十四五”规划2021年度高等教育研究课题(21GYB173) 

主　　题：不耦合系数 CO_(2)相变致裂 LS-DYNA 压力时程曲线 速度峰值 

摘      要：为了提高液态CO_(2)相变致裂的增透效果,探究孔径尺寸对致裂效果的影响,采用LS-DYNA软件对“不耦合装药结构下CO_(2)致裂效果进行数值模拟,分别得到了不同径向不耦合系数下的损伤分布云图、孔壁压力时程曲线、峰值速度分布图,采用“Logistic函数对损伤分布进行描述。研究表明,随着不耦合系数的增大,压碎区范围先快速减小后缓慢减小,裂隙区呈先增大后减小的变化趋势,在K=1.46时破坏区范围最大,此时为最优不耦合系数;当K=1.60时,压碎区与裂隙区的过渡特征变得不再明显,破坏区主要由均匀的裂隙区构成;不耦合致裂结构能改变爆生气体应力波加载方式,降低应力波峰值、延长应力波作用时间,从而能有效降低CO_(2)相变致裂的振动效应,径向不耦合系数K=1.60相较K=1.07,振动强度降低2.48倍。现场试验表明:采用K=1.46致裂结构产生较小的压碎区,裂隙扩展区较K=1.07更大,裂纹发育更长,瓦斯体积分数与瓦斯纯流量较致裂前增加了4.28倍、4.89倍,相较K=1.07瓦斯抽采效果更佳。该研究结果可为CO_(2)相变致裂效果提供理论支撑。