深埋矿体采场爆破对矿柱的损伤特性研究

作者：张翔宇; 严鹏^*; 卢文波; 张立新; 宋亮; 陈明

来源：振动与冲击, 2023, 42(01): 123-189.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2023.01.015

• 扇形孔
• 地应力
• 爆破损伤
• 矿柱
• 安全距离

千米级矿产资源在采用房柱法开采过程中，由于深部岩体“三高”赋存环境及爆破开采的“强扰动”性，导致深部矿体开采面临难以预测灾害事故，因此高应力岩体采场爆破对矿柱的损伤机理与效应研究对深部采场作业安全具有重要意义。以陈台沟铁矿深部采场爆破开挖为背景，建立采场扇形孔爆破的三维数值模型，研究不同地应力水平下采场爆破对矿柱的损伤特性，同时从理论角度借助数值模拟阐述并验证了地应力与爆破荷载相互作用的机理。结果表明：在炮孔近区(5倍炮孔半径内),围岩主要受压剪作用，在炮孔中远区(10倍～25倍炮孔半径),围岩受环向拉应力作用明显；炮孔近区的压剪应力峰值主要由爆炸荷载的贡献，受地应力影响较小，中远区的环向拉应力峰值受地应力的影响较大，且随地应力的增大而减小；在地应力水平较小时，矿柱不同区域的损伤深度在不同地应力水平下具有不同衰减趋势，在地应力水平较大(大于20～30 MPa)时，矿柱不同区域损伤深度的衰减趋至相同程度；地应力使矿柱损伤深度减小的原因在于地应力的存在减小了矿柱内的拉应力，同时通过对拉应力影响范围的估计，给出了不同埋深采场爆破时安全距离的建议值。

• 单位
  武汉大学; 水资源与水电工程科学国家重点实验室