第33卷第3期Volume33Number32023年3月March2023中国有色金属学报TheChineseJournalofNonferrousMetals开挖卸荷−射孔压裂下高应力硬岩的应力分布与裂纹扩展陈正红1，陈秋南1，李夕兵2，吴秋红3，黄小城1(1.湖南科技大学土木工程学院，湘潭411201；2.中南大学资源与安全工程学院，长沙410083；3.湖南科技大学资源环境与安全工程学院，湘潭411201)摘要：本文以深部硬岩矿山中射孔压裂辅助机械开挖为背景，推导了开挖卸荷−射孔压裂下应力分布理论模型，并基于离散元法建立了开挖卸荷−射孔压裂的流固耦合数值模型。通过与理论模型对比，验证了数值模型的准确性，并进一步研究了开挖卸荷下单射孔位置x0、注液压力pt、射孔长度hf以及双射孔压裂对裂纹扩展规律的影响。结果表明：开挖卸荷−单射孔压裂下不同射孔压裂参数x0、pt、hf对应力分布规律的影响不同。随x0、pt、hf的增大，开挖卸荷−单射孔压裂下裂纹数量均有所增多，但裂纹扩展规律存在明显差异。在开挖卸荷−双射孔压裂下，压裂效果优于单射孔压裂，随hf的增大，裂纹数量增多，双射孔中间区域裂纹贯通。关键词：开挖卸荷；射孔压裂；应力分布；裂纹扩展文章编号：1004-0609(2023)-03-0952-17中图分类号：TU45文献标志码：A引文格式：陈正红,陈秋南,李夕兵,等.开挖卸荷−射孔压裂下高应力硬岩的应力分布与裂纹扩展[J].中国有色金属学报,2023,33(3):952−968.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42819CHENZheng-hong,CHENQiu-nan,LIXi-bing,etal.Stressdistributionandcrackpropagationofhighstresshardrockunderexcavationunloading-perforationfracturing[J].TheChineseJournalofNonferrousMetals,2023,33(3):952−968.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42819目前，地下硬岩金属矿山开挖仍以传统的钻爆法为主导，随着2021−2025年“十四五”期间大批硬岩金属矿山进入1000m以深的高应力开采环境[1]，钻爆法在深部高应力环境中日益暴露出作业危险、生产效率低、衍生破坏大，智能化受限等弊端[2]。同时，开挖实践证明，较之钻爆法，机械开挖法将减少作业区的人员数量，可以降低人员伤亡事故的发生概率；机械开挖法也意味着工艺流程上的连续化和矿山管理的系统化，可以有效提高生产效率；并且，随着信息技术的发展，对机械设备的无人控制已成为现实，机械开采有利于后续为智能化开采的升级。因此，为实现深部硬岩矿山的现代工业化生产目标，同时适应深部高应力开挖环境，有必要打破目前钻爆法...
