目前,在我国钻爆法依然作为岩巷掘进开采最常见的方法之一,其中掏槽爆破技术是钻爆过程中最重要的一个环节,对于加快岩巷掘进速度起关键作用,决定了整个爆破工程的爆破效果和掘进效率。在直眼菱形掏槽爆破中常常使用空孔作为辅助自由面和爆破岩石的补偿空间,且空孔对爆破破岩过程及振动规律的影响较大。本文通过对直眼菱形掏槽基本理论研究与岩石爆破破岩机理的分析,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对实际爆破施工中的布孔方式、空孔个数、空孔的布置位置及空孔直径的大小进行数值模拟和物理模型试验研究,分析其不同时刻的应力波传播、裂纹扩展及振动规律。主要研究内容与结论如下:(1)在LS-DYNA岩石材料的本构模型中,选用H-J-C模型能较为准确的描述岩石在大变形及高应变下的物理性能;在HJC本构方程中,定义了岩体在不同条件作用下的应力波传播和裂纹扩展,从数值计算结果上表现出了单元的破坏与失效,得出了岩体中爆炸应力波的传播和裂纹扩展规律不是规则的柱状传播和环向分布,验证了选取得本构模型的正确性。(2)利用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,将布置不同布孔方式、空孔个数及不同空孔位置的直眼菱形掏槽爆破模型应用到数值模拟计算中,分析其对应力波传播、裂纹扩展及振动规律的影响。模拟结果表明:菱形布孔掏槽爆破形成的裂纹较密集且扩展范围比方形布孔更广,并且完成岩体裂纹发育的时间快,岩体发育更完全,成腔效果更好;空孔具有导向裂隙及反射拉伸的作用,空孔能为岩石破碎瞬间提供足够的补偿空间,使岩石充分破碎;空孔距离炮孔太近容易形成再生岩,造成能量损耗,导致炸药利用率低;空孔与炮孔距离太大则会使孔间裂纹减少,槽腔内岩体发育不完全,导致大块率高,本文提出了药孔与空孔距离为24cm时,爆破效果最好,炮孔利用率高。(3)通过数值模拟与物理模型试验相结合的方法,分析空孔直径大小对直眼菱形掏槽爆破破岩过程的影响。结果表明:空孔直径越大空孔的应力集中效应及对裂纹的导向作用越明显,其空孔处应力值就越大,最终形成的槽腔内裂隙就越密集;并得出空孔直径为8mm时,掏槽深度小,但破坏直径、范围大,导致最终掏槽腔体积大;空孔直径为16mm时,掏槽的深度增大,但破坏直径减小,导致最终的槽腔体积小,但炮孔利用率高,掏槽效果好。测点距离爆心位置越远测的振速越小,测点振速的大小与空孔直径呈线性关系且空孔直径越大各测点振速越小。