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采矿巷道爆破开挖是地下矿体开采所进行的首要工序。采矿巷道开挖爆破是在只有一个临空面而其周边又受夹制的情况下进行的，为了使采矿巷道掘进炮孔爆破能在不受夹制或夹制尽可能小的情况下进行，从而使岩石得到充分的破碎，每循环都必须首先在掘进断面的适当部位布置炮孔进行掏槽，形成一个有足够尺寸的槽腔，从而为大量的继爆炮孔爆破创造补偿空间和自由面。掏槽爆破的成功与否，是采矿巷道掘进爆破成败的关键。
本文针对武钢大冶铁矿采矿巷道开挖爆破效果不理想的实际情况，在现场跟班综合调查和分析研究的基础上，认为其主要原因是：掏槽孔布置方式不合理。掏槽孔的爆炸，不能很好的形成一个有足够尺寸的槽腔，无法为后继炮孔的爆炸提供合适的自由空间。为解决上述问题，本文采用数值模拟结合现场试验的方法，先对双楔形、单螺旋、九孔三种不同掏槽方式的爆破效果进行计算机数值模拟并对计算结果进行综合研究，然后在施工现场进行试验对数值模拟的结果进行验证，从而找到一条解决采矿巷道爆破开挖掏槽方式难以确定的问题的途径。
根据爆破数值模拟的原理与要求，论文首先阐述了物理建模所需的岩石爆破破碎机理和爆破动载下岩石的特性，认同并采纳岩体破碎是应力波和爆生气体压力共同作用的结果，并以应力波作用为主的基本观点，因此本次模拟仅体现应力波的破坏作用。
随后介绍了数值模拟计算中所涉及的几个关键问题，三维动力有限元模拟的经典控制方程描述；模拟中为减少计算时间采用单点高斯积分，而这样又会引起零能模式(沙漏模态)，为此引入沙漏粘性控制来解决零能模式；炸药爆炸产生的应力波引起压力、密度、质点加速度等的跳跃，导致方程组求解的困难，为此引入人工体积粘性来平滑应力波，使得计算可以顺利进行；介绍了时间积分方式和时步控制的特点，以便在计算设置时使用较合理值；介绍了无反射边界的性质，为满足模拟边界条件建立合理有效的模型提供理论依据；模拟过程，根据现场岩性特点，假定岩石材料服从线弹性本构关系，岩石屈服条件为Mises屈服准则。
本文用 ANSYS/LS-DYNA 软件进行模拟分析，其中 ANSYS 作为前处理分析，LS-DYNA 作为计算和后处理分析。采用扫掠的方式对模型进行体网格划分，双楔形掏槽方式一共划分了40834个单元，52067个节点；九孔掏槽方式一共划分了25792个单元，30791个节点；单螺旋掏槽一共划分了37674个单元，59974个节点。计算机模拟结果，得到了三种掏槽方式的节点最大应力产生时间、有效应力作用时间、节点最大位移等相关参数的定量计算值。通过对计算结果的综合研究，确定了单螺旋掏槽方式的预期效果最为理想。根据模拟结果进行了这三种掏槽方式的现场爆破试验，对现场爆破效果进行统计和测算，从平均进尺、炮眼利用率、炸药单耗三个方面对原掏槽方式及三种试验掏槽方式的爆破效果进行分析评价，最终验证了数值模拟的计算结果。
本文通过数值模拟结合现场试验的研究方法得到了如下结论：
(1)三种不同掏槽方式的数值模拟研究均采用柱状装药形式，应力波初期在岩石介质中是以爆炸孔为中心轴以柱面波向外传播的，当受到自由面和其它条件影响时，应力波优先向自由面以及相邻两炮孔的连心线方向发展，这一结果验证了柱状装药结构时的应力波传播理论。
(2)三种不同掏槽方式的数值模拟结果 (应力-时间历程曲线)还印证了爆破过程中应力波的动压作用特点，即从炸药的爆轰到冲击波、应力波的传播及反射，作用时间极短：应力衰减也是按照指数衰减规律。
(3)在自由面附近应力波发生反射，形成拉伸波，由于岩石的抗拉强度较小，因此此处岩石破坏主要是拉伸式破坏；而在炮孔附近的小区域由于冲击波压应力大于岩石抗压强度，此处破坏以压破坏形式为主；炮孔连线中心附近压应力波已衰减至较小，只有少量单元的应力值仍大于抗压强度，大部分单元是由于环向拉应力使岩石产生破裂与自由面上裂隙贯通，再由爆生气体的气楔作用而剥离岩石。这也与现代爆破理论(拉伸式破岩论)相符合。
(4)现场试验对于获得合理的爆破开挖掏槽方式有着至关重要的作用。本文在数值模拟的基础上，在施工现场进行试验，爆破试验结束后，对现场爆破效果进行认真的观察和量测，从平均进尺、炮眼利用率、炸药单耗三个方面对原掏槽方式及三种试验掏槽方式的爆破效果进行分析评价，并与数值模拟的结果进行比较验证，最终确定了单螺旋掏槽是最适合于该巷道开挖爆破的掏槽方法。
(5)显著的实际工程使用效果表明，通过爆破技术数值模拟、现场试验的研究方法，可以成功地得到符合现场生产实际的掏槽眼布置方法，解决了制约采矿巷道掏槽爆破运用的瓶颈，为该方法在地下工程中的推广应用提供了科学合理的指导依据，具有一定的推广应用前景。