考虑矿房开采爆破损伤影响的矿柱稳定性及控制研究

摘要

由于地下矿山房柱法爆破开采体积与装药量大，保留矿柱爆破损伤严重，不利于其整体的稳定，甚至会演化为严重的灾害事故。鉴于此，推导了考虑爆破损伤影响的矿柱预留安全宽度与矿柱高度之间的数学关系，并分析了忽略损伤时矿柱预留安全宽度与承载能力易被高估的风险。以某矿区20 m×80 m×80 m矿柱结构为例，基于室内单轴压缩与巴西劈裂试验参数，采用ANSYS/LS-DYNA建立扇形中深孔爆破模型，对比同时起爆与25 ms、50 ms微差起爆等工况下的矿柱损伤与振动响应。结果表明:同时起爆因应力波叠加导致单侧损伤深度可达4～5 m，而微差起爆可将损伤深度降低至约3～3.5 m(25 ms)和约2 m(50 ms)。进一步提出“50 ms间隔微差并优化起爆顺序”的实施方案，通过优先形成局部自由面促进能量向矿房空间耗散，使围岩平均损伤深度降至1～1.5 m，矿柱表面峰值振动降低约16.6%，可为矿柱宽度设计与爆破损伤控制提供参考。

关键词

爆破损伤 / 矿房矿柱 / 损伤控制 / 爆破方案优化

基金资助

水资源工程与调度全国重点实验室开放研究基金(2025SGG08); 国家自然科学基金(NO.52379108、52509179)