地应力对岩体爆破影响的数值模拟

张凤鹏 彭建宇 张 鑫 李元辉

(1.深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳110819;2.山东省黄金工程建设监理中心，山东 烟台264002)

随着人们对能源需求量的增加和矿山开采强度的不断增大，浅部资源日益减少，国内外多矿山相继进入深部资源的开采状态。深部岩体处于较高的地应力环境中，在深部岩体中进行开采爆破时，岩体处于高地应力和爆炸冲击波的共同作用，两种载荷相互影响，导致岩体爆破破坏过程比较复杂。目前，高应力条件下岩石的爆破日益受到国内外学者的重视［1-3］，国内外学者从实验、理论分析和数值模拟等方面对高应力深部岩体爆破过程进行研究。肖正学等［4］通过对存在不同初始应力场的几种材料的室内试验，认为初始应力场的存在可改变爆轰波的传播规律以及对裂纹发展起着导向作用。谢源［5］对高应力条件下岩石爆破裂纹扩展规律的模拟进行了试验研究，研究表明介质爆破裂纹的方向及大小与附加的主应力有关。白羽等［6］研究了地应力对双孔爆破的影响。戴俊等［7］以柱装药爆破漏斗理论为基础，对高地应力巷道崩落爆破标准漏斗形成进行研究。刘艳等［8］通过隐式—显式连续求解进行了地应力作用下岩体爆炸的数值模拟。

尽管国内外学者对高应力条件下岩石爆破进行了大量研究，但多局限在定性分析层面上，相关定量研究成果比较少。本研究将采用ANSYS/LS －DYNA对不同地应力条件下岩石爆破破坏特征进行数值模拟，研究破坏区范围和静应力之间的定量关系。……