【摘 要】
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随着国内外矿山开采深度的增加,应力集中问题已经成为巷道开挖亟需解决的问题,目前国内外专家学者就高应力巷道卸压问题进行了一系列的研究,为高应力巷道开挖卸压理论奠定了基础。由于矿山巷道掘进主要采用爆破方式进行施工作业,且巷道开挖多为独头掘进施工,仅有一个爆破自由面,槽腔的岩体破碎是影响巷道开挖爆破的重要因素。相关专家学者对掏槽爆破槽腔的形成过程,从理论分析、数值模拟和现场试验进行了详细的研究,改善掏槽
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随着国内外矿山开采深度的增加,应力集中问题已经成为巷道开挖亟需解决的问题,目前国内外专家学者就高应力巷道卸压问题进行了一系列的研究,为高应力巷道开挖卸压理论奠定了基础。由于矿山巷道掘进主要采用爆破方式进行施工作业,且巷道开挖多为独头掘进施工,仅有一个爆破自由面,槽腔的岩体破碎是影响巷道开挖爆破的重要因素。相关专家学者对掏槽爆破槽腔的形成过程,从理论分析、数值模拟和现场试验进行了详细的研究,改善掏槽爆破的效果,提高巷道掘进的效率。对于高应力巷道中超前钻孔卸压对掏槽爆破效果的影响的研究甚少,将超前钻孔卸压相关理论知识引入巷道掘进爆破开挖的施工研究中,探索钻孔卸压降低围岩挤压应力对巷道掘进掏槽爆破槽腔形成过程的影响,指导高应力巷道掘进开挖。基于掏槽爆破破岩基本理论、空孔效应理论和超前钻孔卸压理论,以兴发集团下属矿山巷道掘进施工为工程背景,利用有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA计算分析超前钻孔对巷道掘进掏槽爆破效果的影响,通过现场试验对计算分析结果进行验证,主要研究成果有以下几点:（1）研读掏槽爆破、空孔效应和超前钻孔卸压理论相关资料,分析出随着超前钻孔深度的增加高应力巷道卸除的压力会增大,且超前钻孔可以作为掏槽爆破的空孔引起空孔效应。在矿山高应力巷道掏槽爆破掘进中随着超前钻孔深度的增加,掏槽爆破的效果会得到改善。（2）采用有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA对不同超前钻孔孔深条件下的掏槽爆破进行数值模拟,根据计算结果得出:a)随着超前钻孔深度的增加,在有效应力云图上高有效应力分布面积更加广阔;b)随着超前钻孔深度的增加,装药段最大有效应力持续的时间更长,底部岩体段和堵塞段最大有效应力呈现降低的趋势,分别由44.8MPa和54.1MPa降低到43.8MPa和53.7MPa;c)随着超前钻孔深度的增加,装药段Z方向最大压应力呈上升趋势,由163MPa上升到166.6MPa,底部岩体段和堵塞段Z方向最大压应力呈下降趋势,分别由39.7MPa和61MPa降低到38.5MPa和59.2MPa。因此,随着超前钻孔孔深的增加,掏槽爆破效果会更好。（3）结合数值模拟计算结果和矿山实际工况,在现场设置310cm、340cm和370cm不同深度的超前钻孔进行试验验证。现场巷道掘进掏槽爆破试验单循环掘进进尺由255.3cm增加到268.3cm,炮孔利用率由85.1%增加到89.4%,佐证了数值模拟的结论,充分证明了高应力巷道掘进掏槽爆破效果随着超前钻孔深度的增加而改善。
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