地下磷矿开采岩爆机理及防治对策

随着地下工程的不断发展,岩爆成为严重影响施工安全的地质灾害,为了研究岩爆发生机理及防治措施,以宜昌后坪磷矿岩爆灾害为工程背景,现场采取后坪磷矿岩爆区域岩样,运用GCTS系统岩石三轴仪进行室内岩石三轴试验,分析围岩物理力学参数,通过岩爆预测深度判据,预测岩爆发生的深度,并利用三轴试验下的声发射三维定位技术,分析岩爆发生机理,并为工程岩爆预防及处理提供对应措施。     

某煤矿主巷道应力集中规律及冲击灾害研究

为了研究煤矿地下巷道的应力重分布规律、围岩变形及破坏特征,进而探讨冲击灾害发生规律。通过现场地应力测量、室内岩石力学实验、数值计算等方法,对矿区巷道内3个测点处冲击灾害的基本类型和潜在规律进行了模拟研究,得知测点2所在的巷道具有显著的岩爆倾向,而测点3所在的巷道冲击地压发生的可能性最大。现场调查得知,计算结果与实际情况吻合。研究表明,现场精确测量与室内岩石力学试验相结合,能客观准确地反映现场实际情况,可为巷道冲击灾害的预测和防治提供可靠的一手资料。     

金属矿深井硬岩岩爆倾向井巷支护研究

随着矿井开采越来越深,岩爆已成为引发矿山工程灾害的主要原因之一,也是岩石力学工程界共认的重大工程灾害之一。金属矿深井硬岩井巷工程环境具有地应力高、围岩坚硬、岩体储能高、开挖应力易集中、受扰动影响大等诸多特点,具备诱发岩爆的多个条件,具有较高的岩爆倾向性。本文分析了岩爆发生机制及影响因素,客观研究分析了南非、美国、中国三座深井矿山岩爆支护控制案例,归纳提出了应对岩爆倾向井巷应遵从超前分析、减弱能量、避让时空、加固围岩、吸能单元、多次支护的综合防治原则,研究内容能够为相关研究提供理论与实践借鉴。     

超深竖井快速施工

随着竖井直径的增大、深度的加深,井筒施工难度逐渐加大。结合云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业3号竖井(井深1 526.5m,净直径6.5m)施工实践,对大直径深竖井的劳动组织、掘砌施工、防治水、岩爆治理以及通风、排水、供电系统等方面做了分析研究,阐述了大直径深竖井施工应注意的问题,对施工关键环节提出了新的方法和思路,对大直径深竖井施工具有借鉴意义。     

基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望

深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保真取芯的三维动静组合加载岩石力学试验。     

基于损伤理论的某超深竖井围岩岩爆倾向性分析

岩爆是高地应力环境条件下一种常见的地质灾害,对施工人员安全存在着极大的威胁.为对某超深竖井围岩岩爆倾向性做出预测,以单轴压缩试验得到的力学参数为前提,引入基于损伤的岩爆应力解析解,从应力、岩性、能量储放条件三方面对岩爆倾向性做出分析,并通过损伤力学理论解释岩爆倾向性.结果表明,该竖井围岩无岩爆倾向性,结合实验所得到的应...     

基于模糊物元理论的深井开采岩爆倾向性评价与防治

针对甘肃某铅锌矿开采深度已达800～1 000 m,部分巷道出现片帮冒顶等现象及岩爆活动剧烈的现状,利用模糊物元理论,选取岩石脆性系数、巴顿岩爆判据、弹性变形能指标和冲击能指数4个指标作为评价依据,通过岩爆倾向性评价隶属函数构建岩爆倾向性评价模糊物元,得到不同中段各类岩石的岩爆倾向性综合评价结果;该矿区岩爆以水平应力型和综合应力型为主,自重应力随开采深度逐渐增大,将占主导;岩爆破坏为板状劈裂向块状剪切及片状弹射发展的过程;提出了软化围岩、改变围岩应力状态、支护与加固、优化爆破参数等深井岩爆防治措施,为类似条件深井开采岩爆评价及防治工作提供了理论指导依据。     

开卸压槽防治岩爆的数值模拟研究

随着人类岩石工程逐渐向深部发展,高地应力导致的岩爆灾害日益凸显,而开卸压槽或是主动降低围岩高地应力、防治岩爆的有效措施之一。为研究开卸压槽对岩爆的防治效果,本文利用离散元数值模拟方法对巷道中不同开槽卸压方案进行了对比分析。研究结果表明：开挖后的巷道围岩环向应力增大、易发生岩爆,在围岩中开槽可在卸压槽周围形成三角形的应力降低区,并将高应力区转移到卸压槽底部,从而达到防治岩爆的效果。但开槽卸压的效果会受其具体位置影响,且在地应力较高（≥50MPa）时,单独开卸压槽会造成局部围岩破碎,破坏围岩的完整性、进而诱发岩爆。此外,水平侧压力系数较小时,在不同位置开槽释放的弹性应变能近似相等,水平侧压力系数较大时,在巷道顶板处开槽能量释放效果要优于巷道侧帮开槽。因此,在实际工程中,应根据巷道围岩的地应力条件（地应力大小、侧压力系数等）和围岩稳固性选择合适的开槽方式、开槽位置和支护方式来防治岩爆。     

三山岛金矿西岭矿区深部岩体岩爆倾向性熵权法综合预测

为准确预测三山岛金矿西岭矿区深部岩体岩爆倾向性,本文综合考虑岩爆发生的内因和外因,选取岩石本身力学性质条件、围岩应力状态、围岩地质条件3个方面8项评价指标,通过地质钻孔岩芯岩爆倾向性试验,获得岩爆倾向性单指标评价结果,同时引入熵权-TOPSIS法建立岩爆多指标综合评价体系,对钻孔区域岩体进行了岩爆倾向性综合预测。研究表明:3个钻孔各测点深度岩体均具有一定岩爆倾向性,尤其是ZK88-18钻孔1 200m、1 500m和2 300m深度岩爆倾向性为强岩爆。对于深部完整性较好的岩层,在工程施工时需加强岩爆灾害的控制和管理工作。     

通渝隧道岩爆问题的探讨与研究

根据在通渝隧道中记录大量的岩爆资料，结合现场实际和岩石力学试验、声发射试验和岩石微观分析对岩爆产生机理进行了分析与研究，总结了岩爆的一些特征和规律，提出一些防治岩爆的有益措施，对以后施工中出现类似的问题具有重要的指导意义。     

深部开采高地应力区钻孔卸压数值模拟及应用

为防治三山岛金矿深部开采高应力作用下诱发的岩爆灾害,设计卸压钻孔方案减小水平地应力对围岩的影响。运用FLAC3D建立深部高应力巷道钻孔卸压的数值模型,分析了巷道钻孔卸压过程中采场周围岩体的应力和弹性应变能的变化。结果显示:钻孔卸压后,巷道水平和垂直方向最大应力有效转移,使巷道顶板和两帮应力均有显著下降,巷道围岩整体变形量减小,对缓解岩爆等地压灾害具有明显效果。现场布设的围岩应力监测系统显示,随着卸压钻孔的推进,围岩应力明显减小,证实钻孔卸压方案达到了卸压效果,提高了围岩稳定性。     

某矿山深部开采岩石力学特性研究

本文以某矿山深部开采为工程背景,针对可能出现的工程灾害问题,如围岩大变形、岩爆等,采用岩石力学试验方法,对矿山深部具有代表性的岩石的脆-延特性和流变特性等进行了研究,并为矿山深部开采过程中围岩变形控制等提出了科学合理的建议。     

凡口矿深部高应力区岩爆防治研究

岩爆的预防和控制对深部高应力区矿床的安全开采具有十分重要的意义。根据凡口铅锌矿深部矿岩体的物理力学性质及地应力场特性,对凡口矿深部矿床开采的岩爆防治措施进行了研究,并应用三维弹塑性有限元程序对各种防治措施引起的应力分布进行了数值模拟分析,以期为凡口铅锌矿深部矿床开采的岩爆控制提供决策依据。     

基于多种判据和能量聚集的岩爆倾向性研究

岩石具有存储高应变能的能力、围岩具有聚集高应变能的环境是岩爆发生的两个必要条件。论文以三山岛金矿深部开采为研究背景,基于室内物理力学试验,采用脆性系数、线弹性能及冲击性能评价等三种判据指标对三山岛金矿深部赋存的主要岩石的岩爆冲击倾向性进行定性分析;然后依据FLAC3D数值模拟计算深部采场围岩的弹性应变能积聚与分布特征,以及采场围岩最大线弹性能圈定范围内的总能量;并依据地震学理论,对岩爆的地震级别进行定量预测。研究成果对深部开采设计优化,控制岩爆发生、保证高效安全开采具有重要的指导意义。     

某磷矿巷道岩爆机理及倾向性预测

随着地下开采的不断发展,岩爆已经成为影响安全和效益的工程难题。为了研究岩爆发生机理及预测巷道岩爆活动,以宜昌后坪磷矿为工程背景,现场采取巷道围岩及矿层岩样,首先进行室内单轴试验以及GCTS系统下的岩石三轴试验,获取围岩及矿样的物理力学参数,并利用岩石脆性系数分析围岩和矿样的岩爆倾向性。在此基础上,通过三轴试验下的声发射三维定位技术,分析岩爆发生机理,并用三维快速拉格朗日差分分析法对巷道开挖进行数值模拟,利用岩爆判据预测岩爆活动。结果表明:巷道围岩及矿层均具有岩爆倾向,巷道开挖后底板两侧有可能发生岩爆,这与现场情况相符合。该研究结果为深部磷矿开采的岩爆防治对策提供了理论依据。     

岩石剪切破坏过程的能量耗散和释放研究

地下工程的特殊地质环境和岩石自身的构造(存在微裂隙)决定了岩石的破坏主要以压剪破坏为主.而地下硐室的破坏如岩爆等也以剪切型破坏为主.剪切型裂纹与张性裂纹的不同使得岩石破坏时释放出较大的能量.岩石破坏过程中自身力学参数的弱化,使得应力应变关系并不能准确反映岩石变形破坏的本质.因此,以能量的耗散和释放原理,分析了岩石变形破坏过程中的能量变化,并以单轴压剪破坏为例研究了岩石破坏过程的各种能量的传递、转化关系,计算了压剪破坏后岩石释放的各种能量所占总变形能的比例,对认识硐室围岩应力重分布后积聚的可释放变形能的能量分配,硐室发生岩爆时动能大小及岩爆的量级,具有一定指导意义.     

东海煤矿深部岩爆倾向性评价

在矿井深部开采过程中,遇到的主要地压灾害之一是岩爆。通过岩石力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法。利用RMT-150B岩石力学实验系统对东海煤矿深部的岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、应力—应变测试用脆性系数(R法和Ku法)、能量判据法、动态(DT)法等方法评价了东海煤矿深部岩石的岩爆倾向性。实验结果表明,该矿岩石均具有明显的岩爆倾向性。     

超千米竖井岩爆防控对策研究

针对深竖井施工中的岩爆问题,以弹性应变能、平均能量释放率、塑性区体积为评价指标,研究不同掘进速率、竖井掌子面实施不同应力释放孔方案及井壁有无锚喷支护情况下围岩的能量释放与聚集情况等,得出降低掘进速率可以降低施工中的平均能量释放率;掌子面周边均匀布置应力释放孔,可以更好降低掌子面后方的应力集中,引导掌子面在主动释放较少能量的情况下在其周围形成较大的低压破碎区;对井壁进行锚喷支护,可减小井壁的位移,降低开挖后井壁围岩的能量释放速率。以上三种方式相辅相成,各自从不同的角度、位置出发,整体对岩爆的发生进行调控,可为深竖井的顺利施工提供有益指导。     

箕斗卸载硐室下行式安全快速施工技术

箕斗装(卸)栽硐室是竖井主要硐室,由于其断面大、结构复杂,是竖井施工的主要部分工程,也是竖井施工的重点、难点之一~([1])。本文介绍云南会泽铅锌矿3~#竖井+1810m箕斗卸载硐室安全、快速施工方法。     

深部岩体工程岩爆灾害的事故树分析

通过深入分析深部岩体工程发生岩爆灾害的各种影响因素,利用事故树分析方法找出导致岩爆灾害的最小割集,并对其结构重要度进行分析。结果表明,岩爆灾害是基于高地应力完整硬脆岩体中发生的,岩爆灾害的发生受多因素影响,具有易发性。在目前岩爆机理的研究基础上,通过增强施工安全意识,对防治岩爆灾害的发生起主导作用。研究结果为进一步提高岩爆灾害防治与控制措施提供依据。