本文通过对聚能携砂爆破的裂隙演化研究,试验原型为中煤新集刘庄煤矿5煤为研究对象,针对其煤层透气性差,瓦斯抽采困难,为提高抽采效率,开展携砂聚能爆破增透技术的试验研究。采用理论分析方法研究聚能爆破增透的机理,同时通过在实验室搭建相似模拟试验平台进行携砂聚能爆破试验;对比分析研究确立了携砂聚能爆破卸压增透技术应用于低透气高瓦斯突出煤层的可行性与优异性。取得了如下结论。首先,通过对国内外研究现状以及经典理论的研究总结,从理论上分析携砂聚能爆破增透机理,裂隙生成的影响因素包含爆破冲击波与应力波、聚能装药结构、爆生气体在爆破裂纹扩展过程中不同阶段的作用。得出聚能携砂爆破定向致裂的作用机理,分析了携砂聚能爆破中支撑颗粒的阻止裂隙闭合作用,聚能爆破具有的能量定向传播的特征,使得炸药能量能主要在聚能方向上作用。其次,基于相似理论、爆炸力学以及断裂力学,通过对刘庄煤矿5煤层地质条件调研在实验室搭建相似模拟试验系统,并根据煤岩体强度确定模拟材料及相似配比。通过材料配比实验得到模拟顶板配比为:砂子;水泥:石膏:水=5.6:1.2:0.6:1.1,模拟煤层材料配比为:砂子;水泥:石膏:煤粉:水=3.6:0.5:1.0:1.8:0.9,模拟底板材料配比为:砂子;水泥:石膏:水=6.1:0.9:0.4:1.1。最后,采用上述相似材料配比进行浇筑模型养护28d后进行爆破试验,爆破前后采用网络并行电法仪测试爆破前后模型内部的电阻率,得出聚能携砂爆破较普通爆破所产生的裂隙更集中于聚能方向,非聚能方向产生的电阻率变化小;采用高速摄影可以看到表面裂隙演化的过程,在爆炸过程中产生的裂隙由于自重以及加载的作用会变小;另外聚能携砂爆破产生了集中于聚能方向上的一系列主裂隙,普通爆破产生的主裂隙则是分散于四个均匀分布的主裂隙;爆破采用超动态应变仪检测到爆破聚能方向上的应变率峰值是非聚能方向的1.16～1.2倍,说明了聚能方向上试块内部产生了更多的裂隙。这三种监测方法共同印证了聚能携砂爆破产生的裂隙集中于聚能方向上的一个范围区域,在达到增透目的的同时,可以保护顶底板的完整性,并且提高炸药的利用率,能够为工程实际应用提供参考。图[59]表[12]参[94]