设计模拟了煤体爆破损伤断裂试验,对模拟煤体中的超声波波速、应变和裂纹扩展速度进行测试,综合试验结果和损伤断裂力学理论揭示了煤体爆破损伤断裂过程与机理。煤体爆破损伤断裂过程可分为快速发展、稳态发展和缓慢发展3个阶段,首先是爆炸应力波引起并促进径向裂纹快速扩展,随后是爆生气体和远场应力共同作用驱动裂纹稳态扩展,最后是爆生气体与瓦斯气体准静态应力场和远场应力共同作用促使裂纹缓慢扩展,该阶段是煤体爆破损伤断裂的主要阶段。瓦斯对煤体爆破损伤断裂全过程均有积极作用,但主要体现在缓慢损伤断裂阶段。

液态CO2相变致裂增透原理是利用加热药卷瞬间加热液态CO2,受热后的液态CO2击破定压泄能片,产生的高压空气和冲击波作用于煤岩体,对煤体产生拉伸破坏作用。液态CO2相变属于物理爆炸过程,具有安全、可靠的特性。利用高压气体爆炸能量模型计算了液态CO2相变TNT当量,结合爆破理论、损伤断裂力学理论分析了高压CO2作用下煤体致裂过程。现场试验的结果表明,液态CO2相变致裂可以提高钻孔抽采有效影响半径1.5倍,并在此基础上合理确定了布孔方式。