矿柱是决定采场稳定的重要部分,初始稳定的矿柱在流变及爆破扰动作用下产生损伤,可能导致失稳而引发安全事故。通过室内力学试验、理论分析、现场实测与数值模拟相结合的方法对石膏矿矿柱的损伤演变规律进行研究,本文主要研究内容及结论如下:(1)通过室内试验对石膏矿石试样进行力学测试,结合摩尔-库伦强度准则得到石膏矿石试样的基本力学参数,用应力、应变对全应力应变曲线阶段进行划分,为后续研究以及数值模拟提供依据。(2)利用RSM-SY5(T)非金属声波检测仪对试件蠕变试验进行波速监测,从强度、变形量和波速大小等方面对石膏试件的损伤变化规律进行研究。根据不同应力水平下试件蠕变曲线的斜率大小,将应力水平分为三个区间;获得试件破坏时的强度、波速大小,利用黏塑性应变率法得到石膏试件的长期强度。在蠕变试验基础上加入不同时间间隔的扰动条件,对扰动因素在试件损伤变化中的作用进行分析。扰动对试件变形量的贡献突出,中低应力水平内,单位载荷的增加,稳定扰动造成轴向上的蠕变增量约为无扰动蠕变增量的6.2倍,连续扰动造成的轴向蠕变增量约为稳定扰动条件下的1.5倍。(3)为研究不同应力水平和不同强度扰动对石膏试件损伤变化的影响进行流变扰动试验。在低、中、高三种应力水平下,对石膏试件分别进行0.4、0.6和0.8MPa强度的扰动,损伤增量随扰动次数的增加逐渐降低,100次扰动的损伤量约为375次扰动损伤量的二分之一,采用一元三次函数对试件损伤演变规律进行拟合,相关性系数为0.982。(4)利用声波检测手段对现场小爆破和生产爆破作用下矿柱的稳定性进行监测。采用多项式对围岩深度的波速进行拟合,相关系数在0.93以上。根据波速变化率和降低率变化规律得到爆破扰动主要影响范围在125cm至225cm之间。并非每次爆破都会造成损伤,三次爆破后围岩损伤变化显现出增长趋势,矿柱产生损伤,根据室内试验结果判断矿柱开采阶段30次爆破后处于稳定状态。(5)采用ANSYS workbench对采场生产爆破进行数值模拟,从位移、应力方面分析三个不同方向上爆破扰动对矿柱造成的力学响应。单次爆破造成顶板下沉量和应力增加量较小,30次爆破扰动后,石膏矿矿柱应力和应变值低于破坏临界值,仍处于稳定状态。