论文主要为了精确控制超深孔扩裂爆破效果,解决掘进机在掘进岩石强度大于其切割强度时,截齿的损耗、小溜槽和大链磨损、整机的震动以及粉尘等方面的问题,优化爆破方案,进行了半无限岩体中柱状药包爆破扩裂数值模拟研究,获得了装药半径与爆破扩裂半径之间的定量关系。在现场试验爆破设计中,应用此研究成果确定了相关爆破参数,爆破试验效果达到了预期目标,验证了本研究中选用的理论计算模型和各参数取值是合理的,是能为类似工况条件下的爆破设计提供定量设计依据的。论文主要从以下五个方面进行了研究工作:第一,查阅研究了国内外岩石爆破数值模拟的研究成果,发现这些研究中得到的装药半径与裂隙区半径比值范围较大,对现场爆破设计指导针对性不强,有需要根据现场实际进一步研究的必要。第二,对现场待掘岩体的特性、赋存状况进行了仔细调查与研究,确定了细砂岩就是制约掘进机掘进的代表性岩体,并对其进行了静、动力学参量的测定,且研究了细砂岩在冲击载荷下的破裂特性,为数值模拟理论模型的选择和参数取值提供了依据。第三,根据试验研究成果确定了数值模拟的理论计算模型和动态抗拉强度为判据。第四,是利用数值模拟软件,以现场掘进工作面为对象,分别建立了扩裂爆破裂纹发育模型和装药半径与扩裂区半径定量化模型,得出了裂隙发展规律及装药半径与扩裂半径之间的定量关系。第五,根据数值模拟成果进行了爆破方案设计,试验爆破效果达到了预期目标,验证了数值模拟成果的可靠性,且截齿消耗降低了59%,粉尘浓度降低了49.9%,每米巷道掘进成本降低了3500元左右。本研究成果可以为类似工程提供有益的参考。