露天矿炮孔堵塞对深孔台阶爆破具有重要的作用,能够提高炸药能量利用率,优化台阶上部块度分布,降低飞石、爆破噪声等危害。因此,本文开展了露天矿炮孔堵塞机理与堵塞材料改性研究。在露天矿炮孔堵塞机理研究中,本文基于冲击动力学、冲击波压缩学力学和岩石动力学,阐述了堵塞受爆轰作用产生的变形、破坏和运动。文开展了炮孔堵塞运动的数值模拟研究,揭示了散体材料在炮孔中运动的过程,提取分析了孔内堵塞的运动特征。采用高速摄影系统,拍摄了露天矿山实际台阶爆破堵塞冲孔的过程,提取、整理并分析了堵塞冲孔后的运动特征。在露天矿堵塞材料改性研究中,本文将地质聚合物引入了露天矿爆破领域,运用地质聚合物改性岩粉堵塞,将岩粉堵塞从散体变为固结体,提高堵塞性能。基于地质聚合物领域的研究成果,初步设计了水胶比、矿灰比、胶砂比等重要配比,并在此基础上进一步确定了备选方案,开展力学试验,确定了较为合适的地质聚合物改性岩粉堵塞方案。此外,本文研究了地质聚合改性岩粉堵塞的初期反应放热,开展了堵塞材料对导爆管的可靠性试验,论述了地质聚合物改性岩粉堵塞的安全性。最后,本文开展了地质聚合物改性岩粉堵塞的露天矿现场试验。以验证改性堵塞材料的优越性为目的,设计了三种方案,结合东露天矿实际作业条件,开展了在分段间隔装药下的复合结构堵塞试验研究。在对比试验的条件下,采用高速摄影,论证了改性堵塞材料能够提高炮孔堵塞能力。此外,本文运用爆破块度识别软件,对台阶上部对应的爆堆进行了块度识别,确定了堵塞改性材料的优越性。