目前,采矿技术与凿岩设备的发展日新月异,在大规模矿山中,采矿方法基本会选择大结构高分段的采场结构参数,且其比例也越来越高,受一步回采时胶结充填体矿柱强度较低的影响,二步回采的充填体边帮经常出现垮塌现象,带来一定的安全隐患。 为了有效降低充填体垮塌现象的发生,减少充填体混入,提高回采的安全性,依托实例矿山,首先通过分析大结构高分段采场充填体边帮的主要工程特点和安全影响因素,提出减轻爆破振动可有效减弱对充填体边帮的影响程度,即减少爆破应力波在充填体内部的作用强度,可有效控制安全风险。接着利用ANSYS/LS-DYNA模拟软件对二步回采爆破作业进行模拟,获得了高强度爆破影响下充填体的破坏规律,一方面,在当前1.0 m安全保护层厚度条件下,爆破的有效应力波影响范围明显大于安全保护层厚度,其作用强度介于充填体的极限抗压强度和抗拉强度之间,在应力波的反复拉伸作用下,可造成局部破坏,但又不至于出现整体粉碎性破坏;另一方面,充填体与矿体交界面处的爆破有效应力波影响范围及应力与位移大小与爆破强度正相关,与安全保护层厚度反相关。同时,在分析研究岩石破碎机理、充填体边帮控制爆破技术及原理的基础上,提出控制充填体边帮的安全风险需从控制单段最大起爆药量、优化起爆顺序和留设合理厚度的安全保护矿柱三个方面着手。最后在依托矿山开展爆破安全控制工业试验,数码电子雷管起爆,按微差间隔时间为25 ms逐孔起爆,单段最大起爆药量控制在95 kg以下,安全保护矿柱厚度设置为2.0 m时,充填体边帮未出现大面积垮落现象,大块率约4.68%,平均充填体混入率约2.7%,取得了较好的爆破效果及充填体边帮安全控制效果。 综上,通过开展大结构采场充填体边帮爆破安全控制技术研究,可达到间接提高充填体边帮稳定性的作用,起到了降低充填体垮塌安全风险的目的,对于矿山安全生产具有重要的现实意义,同时减少了该类安全事故发生的概率,对维稳社会起到了积极的促进作用。 图[53]表[11]参[60]