卸压爆破下岩体损伤模拟研究

汪禹^1,2,3，张西良^1,2,3，俞海云¹，崔正荣^1,2,3，杨海涛^1,2,3

1. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司2. 金属矿山安全与健康国家重点实验室3. 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司

摘 要：深部矿床应力集中区易诱导岩爆等地质灾害,利用卸压爆破法将应力集中区多余的能量释放,使整个能量体系达到动态平衡,实现高应力向深部岩体转移,围岩应力重新分布,继而达到防治岩爆的效果。为研究深部初始地应力场对卸压爆破效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件分别模拟3种开采深度条件下岩体卸压爆破过程。结果表明,开采深度由1 000 m增加到3 000 m时,卸压爆破损伤范围变化较为显著,随初始地应力进一步加大,地应力对卸压爆破损伤抑制作用进一步加剧,导致爆炸应力波和爆生气体所形成的损伤区体积逐渐缩小,呈非单调变化;岩体卸压爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐转向为剪切破坏,地应力对拉伸破坏起进一步抑制作用,对剪切破坏起到促进作用。结果对深部矿体卸压爆破设计具有理论指导意义。

关键词：卸压爆破;开采深度;地应力分布;拉伸破坏;剪切破坏;数值模拟;