采场爆破对充填体损伤破坏与控制技术研究

摘要

矿山爆破作业在提高开采效率的同时，会对相邻充填体产生显著动力损伤，进而影响采场稳定性，这一问题在二步骤回采过程中尤为突出。为揭示爆破作用下充填体的损伤演化机制，优化爆破参数以实现充填体防护，对边孔距、预留保护层厚度进行优化以实现爆破能量的有效控制，基于爆炸动力学理论，采用LS-DYNA开展数值模拟研究，数值模型分别设计了四种边孔距方案(0.2 m、0.4 m、0.6 m、0.8 m)与四种预留保护层厚度方案(0.3 m、0.4 m、0.5 m、0.6 m)，系统分析了不同参数下充填体的损伤分布、破坏机制及应力波在岩-充界面的传播衰减规律，以损伤变量≥0.6作为充填体损伤判定标准。结果表明:应力波通过岩-充界面时因两种介质弹性模量差异显著而大幅衰减，随着边孔距与预留保护层厚度增加，充填体损伤范围呈指数级减小。当平行边孔距充填体≥0.8 m或扇形孔预留保护层厚度≥0.6 m时，充填体损伤程度很小，整体稳定性显著提升。在谦比希铜矿1040-1-4采场开展现场工业试验，采用优化后的爆破参数进行作业，进一步证实了参数的工程适用性。研究成果为井下爆破参数优化、充填体保护提供了理论依据与实用技术参考。

关键词

爆破损伤 / 充填体 / 爆炸作用理论 / 边孔距 / 保护层厚度

基金资助

国家自然科学基金面上项目(52374152); 广西重点研发项目(2022AB31023)