随着开采深度的不断增大,深部金属矿山开采所面临的力学环境日益复杂。当埋深超过千米时,仅重力引起的垂向应力就有可能超过工程岩体的抗压强度。在这种高应力条件下,频繁的开采活动会对工程围岩稳定性造成强烈的扰动,尤其是药量较大的中深孔爆破,极易诱发地质灾害,严重威胁人员设备的安全。在深部回采过程中,围岩稳定性与爆破参数关系密切,开采扰动所引起的岩体动态响应特征能够充分反映爆破参数的合理性。因此,采用多种监测技术捕捉开采全过程中围岩能量、变形、破裂的时空演化信息,开展爆破扰动下岩体动态响应规律研究,揭示围岩稳定性与爆破参数之间的内在联系,为爆破参数优化提供科学依据,具有重要的理论和实际应用价值。本文依托红透山铜矿,采用数值模拟、现场原位监测和工程应用实践相结合的方式,通过构建集成多种技术的深部采场开采过程综合监测系统,捕捉开采全过程中围岩能量、变形、破裂的时空演化信息,提出爆破效果评价指标。结合基于实际采空区形态的数值模拟结果,进行深部金属矿山开采过程围岩稳定性分析。在此基础上,评价中深孔爆破效果,探讨应力分布与爆破参数之间的关系,建立基于多元信息的高应力诱导破岩爆破效果评价指标体系,形成诱导破岩效果的综合评价方法与技术,开展爆破参数优化研究。通过试验采场经济效益验证爆破参数优化方案的可行性。具体研究内容如下:(1)基于室内常规单轴、三轴加载试验和现场岩体节理裂隙调查技术,获得岩石抗压强度及岩体地质强度指标,确定岩体力学参数。以此为依据,采用FLAC软件,考虑岩体稳定性与现场施工组织特点,模拟分析不同开采方案应力变形分布规律,为监测方案的制定提供参考依据。(2)通过开展巷道收敛变形连续监测设备研发、基于D值准则的微震传感器空间布置误差分析、可回收微震传感器安装装置开发设计、采空区探测和爆破震动监测方案合理制定等研究工作,结合中深孔采场结构及井巷工程布置,完成集巷道收敛监测、爆破振动监测、空区扫描和微震监测的深部岩体综合监测系统,实现开采全过程中围岩裂纹、能量、变形信息连续采集,提出爆破效果评价指标。(3)以地震学余震序列大森衰减模型为基础,总结了深部采场开采扰动条件下微震活动衰减规律,着重分析爆破前后微震事件平均能量、b值、分形维数、空间相关长度、累计微震能量释放等参数变化规律及其作为中深孔爆破围岩稳定性评价指标的可行性,并对采场爆破时间间隔提出合理化建议。(4)基于空区扫描技术,准确获取采场空区三维形态和实际边界信息,开展依据采空区形态的开采过程数值模拟研究工作,结合微震和巷道变形监测数据,对采场各区域稳定性进行分析判断,系统研究采空区规模和微震参数之间的定量关系,揭示中深孔爆破围岩稳定性评价指标与开采活动之间的内在联系。考虑岩体应力分布和演化规律,结合现场巷道破坏特征,研究采场周围不同区域围岩劣化程度的差异性和发生不同失稳破坏的可能性,对不同区域巷道提出具有针对性的现场支护方案。(5)根据爆破振动监测结果,对影响爆破安全指标的多因素(单段最大药量、排距、孔底距、总药量、水平距、高程等)开展主成分分析,联合适用小样本的支持向量机方法建立振动速度预测模型,通过降低输入信息维数提高模型泛化能力,判断药量增大爆破试验的可行性。(6)采用微震监测所获得的应力分布规律,研究应力分布与爆破参数之间的关系,提出基于微震监测数据应力分析的深部采场开采顺序调控方法,建立基于多元信息的高应力诱导破岩爆破效果评价指标体系,评估试验采场中深孔爆破效果,形成诱导破岩效果的综合评价方法与技术。基于经济效益验证爆破优化方案的可行性。