爆破作用下影響礦柱穩定性的多因素聯合分析

胡剛 費鴻祿 郭玉新 王振達

[摘要]為了保證爆破載荷下礦柱的穩定性，采用現場監測試驗和數值模擬分析相結合的方法，基于ANSYS/LS-DYWA有限元軟件建立了礦體開采模型。通過對比試驗與模擬的振速時程曲線，確定了數值模型的可靠性。研究爆破作用下礦柱的應力峰值和作用范闈的變化規律，以及兩者聯合作用對礦柱穩定性的影響。結果表明：地下礦山采用平行排列布孔進行爆破施工時，礦柱受水平方向振動作用強烈；當礦柱與爆源的距離小于10 m時，礦柱的拉應力峰值為9.03 MPa，疊加空氣沖擊波的作用容易導致礦柱發生破壞；隨著應力作用范圍的遞減，應力主要集中在礦柱的頂部或底部。建議保留礦柱為雙曲面型，且增加礦柱的防護。

[關鍵詞]爆破；礦柱；應力；穩定性；數值模擬；房柱采礦法

[分類號]TD235

０ 引言

房柱采礦法是我國金屬、非金屬礦山水平或緩傾斜礦體開采的主要施工方法[１]，作為房柱采礦法的關鍵組成部分，礦柱的穩定性是維系礦山安全生產的重要因素[２]，針對礦柱穩定性的問題，國內外學者進行了大量研究[３￣５] 。劉洪強等[６] 運用斷裂力學和突變理論建立了礦柱失穩模型，分析了空場法采礦時礦柱的破壞規律，李夕兵等[７] 采用ＦＬＡＣ３Ｄ 有限差分程序分析了深部礦柱在承受高靜載應力時的力學響應特