充填采矿法是地下金属矿山广泛采用的采矿方法之一,在充填采矿爆破落矿过程中,既要使岩石充分破碎,减少大块率,又要保证充填体稳定不被破坏。因此,研究岩石与充填体耦合条件下相互作用机理及变形演化规律成为充填采矿法爆破落矿的关键问题。为确保矿山生产安全,评判与分析爆破开采中充填体与岩石接触带的稳定性至关重要。当前亟需研究岩石与充填体在爆破作用下的相互作用机理及变形演化规律,寻求充填体不被破坏保持稳定条件下最优的岩石爆破效果。利用霍普金森杆冲击实验对岩石充填体耦合体开展单轴冲击实验,研究岩石充填体耦合体在爆破作用下的动力学特性。研究表明,单轴冲击荷载下耦合体的平均应变率、入射应力幅值均与冲击速度,入射能与冲击速度、平均应变率之间具有良好的线性正相关关系。耦合体的动态抗压强度随着平均应变率的增加先增大后减小,最后趋于稳定,在应变率为20～45s-1时存在显著的应变率效应。耦合体的应力应变曲线随平均应变率变化明显。平均应变率在60s-1以下时,应力应变曲线为“应力跌落”型,平均应变率在60s-1以上时,呈现“应力回弹”型,反射波对耦合体破坏造成较大影响。对四种不同耦合形式的岩石充填体耦合体开展霍普金森实验数值模拟,建立了岩石与充填体轴向耦合、径向耦合以及有自由面径向耦合时的四种耦合体模型,利用GDEM数值模拟方法进行数值模拟计算,分别得到了他们的轴向方向振速、位移,不同时刻的轴向方向与径向方向应力数据。自由面对充填体所受应力应变影响很大,有自由面的存在,充填体可以得到很好地保护。应尽量为岩石爆破创造更多更大的自由面,只要自由面控制合理,可以实现岩石充分破碎而充填体不受损伤。结合矿山实际建立了上向水平充填分层进路开采侧向爆破模型并进行数值模拟,研究矿山实际开采中侧向爆破时岩石的破碎与充填体的损伤情况,模拟结果表明,侧向爆破后岩石破碎较充分,充填体基本完好,爆破振动对前方采空区充填体不构成破坏作用。图73幅;表8个;参51篇。