循环爆破累积损伤诱发似层状铝土矿采空区群失稳机制

摘要

为了研究循环爆破累计损伤作用下似层状铝土矿采空区群的失稳机制,借鉴结构力学理论方法,构建铝土矿采空区群结构模型,建立采空区群位移函数,引入爆破应力波作用损伤因子Dn,表征爆破荷载对岩体的损伤作用,利用数值模拟和现场监测数据验证计算结果的可靠性。研究结果表明:当相邻采场爆源与采空区之间的距离和炸药当量一定时,采空区间柱的最大压应力、顶板的最大拉应力及顶板的位移均随着爆破次数增加而增加;当爆破次数小于12次时,采空区顶板、间柱最大应力均小于其极限拉、压强度,顶板位移处于允许范围内,采空区处于稳定状态;当爆破次数为13~15次时,顶板位移超过允许位移阈值6.5 mm,采空区顶板、间柱二者均处于稳定状态情况,采空区处于亚稳定状态;当爆破次数大于16次时,间柱、顶板均处于不稳定状态,采空区处于失稳状态。数值模拟结果与理论计算结果相似。相邻采场开采后期,采空区区域多次发生顶板失稳坍塌事故,验证了理论分析结果的可靠性。