多元线性回归地应力场反演方法研究

工程岩体地应力场分布受多种因素影响,难以直接获取.基于多元线性回归原理,对地应力场基本影响因素进行了分析,推导和建立了多元线性回归地应力场反演计算模型,并利用Fortran语言编写了相关程序,实现了基于工程有限测点实测应力的地应力场的自动反演,发展和完善了地应力场反演方法.实例验证表明：利用多元线性回归方法进行地应力场反演,得到的计算应力与实际观测值极其吻合,回归效果理想,地应力场反演方法可行,计算程序可靠.     

基于偏最小二乘法的地应力场拟合

采用偏最小二乘回归分析方法分析矿区地应力场分布.以乌鞘岭隧道岭脊地段的有限测点的地应力测量结果为样本,使用商业有限元软件ANSYS对岭脊地段区域的地应力场进行数值模拟.利用地应力实测数据与计算结果进行偏最小二乘回归计算,得到拟合的地应力场数据.与传统最小二乘分析方法相比,本文的方法通过主成分分析,可以有效解决多因变量回归计算时由于响应变量之间较高的相关性而导致的回归计算误差,并可以有效地反映变量间的关系,为地应力场的建立提供有效的数据支持.      

套孔应力解除法与声发射法在新城矿区深部地应力测量中的对比研究

为得到新城金矿深部区域的准确地应力分布,分别采用应力解除法和声发射法对该矿区深部进行了地应力测试,得到了不同测量方式下深部地应力的分布规律。采用定向扰动最小二乘法多元回归来提高套孔应力解除法的6个应力分量的求解精度,并采用空间坐标变换公式和LUT-str三维地应力计算程序对地应力大小和方向进行了计算。使用应力解除法测量了-830～-1 030 m之间4个水平6个测点的地应力,使用声发射法测量了-950～-1 150 m之间3个水平3个测点的地应力,计算得到相应的地应力及其分布规律。2种方法测量结果对比表明:深部地应力以水平应力为主,最大水平主应力为NWW-SEE向,二者测得的最大水平主应力、垂直主应力和最小水平主应力具有较好的一致性。     

空芯包体地应力测量方法简介

本文主要介绍Kx—81型空芯包体式三轴应力计在地应力测量、构造应力场分析以及矿山稳定性研究等方面的测量及使用方法，并在此基础上进行应力场研究分析，揭示出最符合当前实际状况的地应力分布状态，为矿山巷道和采场的设计、支护方法的选择以及充填体强度选择提供了科学依据。     

混合型应力强度因子的光弹性多参数测定

提高裂纹尖端应力强度因子值的计算精度,对于准确分析受力结构的起裂条件和破坏模式具有重要意义.本文采用3D打印技术获得了不含残余应力的平板模型,高精度打印预置裂纹避免了传统加工过程产生残余应力的缺点;综合考虑奇异场和非奇异场对裂纹尖端区域应力场的影响,引入远场边界控制的三个常数项应力,提出了光弹性多参数法;采用三点弯曲试验,运用最小二乘法计算了不同载荷下纯I型和I-Ⅱ混合型应力强度因子值,并与理论解对比分析.结果表明:对于纯I型应力强度因子,计算结果的平均误差为6.1%,对于I-Ⅱ混合型应力强度因子,计算结果的平均误差分别为6.4%和5.5%,多参数法与理论解相比较小的计算误差验证了该方法的可靠性和准确性,可为精确计算应力强度因子的光弹性实验研究提供借鉴.      

平煤十矿地应力测量及其应用

平煤十矿采用三维套孔应力解除地应力测量技术和具有温度补偿功能的空心包体应变计,完成了矿区6个水平、11个测点的现场地应力实测,最大测点深度达到1123 m.这是我国煤矿首次采用应力解除法进行系统的矿区地应力测量并且测量深度超1100 m.通过测量获得了矿区11个测点的三维地应力状态,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型.针对平煤十矿是我国典型的高瓦斯矿井、深部采矿存在引发煤(岩)爆和瓦斯爆炸的高危险性,本文提出:根据实测地应力数据,采用数值模拟技术,定量计算开挖扰动引起的开采煤层和围岩中能量聚集状况及其随采矿过程的变化规律,借助地震学的知识,根据能量聚集状态对未来开采可能引发煤(岩)爆的时间、地点和震级进行预测.      

地应力场与地质构造运动关系研究

初始地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数。文中详细介绍了地应力计算原理 ,并根据矿区实测地应力资料 ,分析了区域初始地应力场与地质构造运动的关系。为进一步研究本地区地质构造运动的演化规律提供了依据。     

地应力测量在新城金矿采矿设计中的应用

本文介绍新城金矿地应力场测量的方法和结果。现场地应力实测资料为该矿进行定量的采矿设计计算提供了可靠的依据。本文根据二维非线性能限元计算的结果，从有利于提高彩场稳定性，增加矿石产量出发，提出了改进和优化采矿设计的有关建议。     

陕西省宁强锰矿矿柱参数优化研究

采用三维有限元数值计算方法,以陕西省宁强锰矿矿柱参数为对象,研究处于地应力场中的标准矿房在保留8根矿柱和2根矿柱情况下的应力分布特点,并对两种留矿方式进行对比计算,所得结论为同类矿层开采方案提供了优化途径。     

西周岭隧道地应力测量及岩爆预测分析

为指导施工,提高施工的安全性和经济性,对西周岭隧道进行了钻孔水压致裂法地应力测量.测试结果表明:西周岭隧道深埋段地应力场以水平应力为主,在测试深度内最大水平主应力值为10.57～19.39MPa,具中等偏高应力水平;最大水平主应力方向为近N33°W,与隧道走向的夹角较小,即地应力对隧道围岩稳定性较为有利.基于地应力实测结果,本文采用Hoek判据、Turchaninov判据、Russenes判据和工程岩体分级标准等4种判别方法进行岩爆预测,并分析了发生岩爆的临界深度,认为西周岭隧道深埋段有发生轻微-中等岩爆的可能,发生岩爆的临界埋深厚度约为397m.因此,在施工过程中应采取合理的开挖方式及防岩爆安全措施,防止岩爆灾害的发生.     

由光应力计显示的应力条纹计算围岩应力及灵敏度分析

光应力计是研究矿山压力问题的一种重要手段,它作为围岩应力的转化元件能显示出应力条纹,但是,由应力条纹如何定量确定围岩应力的问题尚未得到妥善解决。应用弹性力学理论,得出光应力计的应力条纹与围岩应力的关系式,并对有关围岩力学参数与光应力计灵敏度的关系作了初步分析     

滥泥坪铜矿三维地应力测量及巷道布置优化研究

随着矿山开采深度的持续增加，深部高地应力作用下矿区的地压灾害发生率逐渐增长。为使矿区能够安全合理地开展生产工作，准确测量区域内的地应力分布情况，并在此基础上进行巷道布置优化研究很有必要。采用套孔应力解除法对滥泥坪深部3个中段进行三维地应力测试，并对三维应力场分布特征进行分析。测量结果表明：滥泥坪矿区应力随深度基本呈线性增长，实测的各中段最大主应力值在28.62~43.10 MPa之间，原岩应力场以水平构造应力为主，总体表现为NNW-SSE向，根据测量结果调整巷道布置方向并建立三维地质模型对巷道稳定性进行分析，研究结果对巷道布置和矿山安全生产具有重要的指导意义。     

深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的方法.      

高应力破碎巷道锚注补强支护技术

某矿山运输巷道在地应力、地质条件及开采工艺等因素的综合影响下,出现严重的应力集中,导致片帮及垮冒现象频发。通过对巷道破坏形式的现场调研,同时结合组合拱原理,提出了锚注(砂浆锚杆+注浆加固)补强支护技术。基于普氏理论及注浆原理,对支护参数进行了设计,介绍了相关的施工工艺。实际应用效果显示:锚注支护技术对高应力破碎巷道具有较好的适用性,有效提高了巷道的稳定性,具有广阔的推广应用前景。     

董东矿沿空留巷切顶卸压对底板受力影响分析

以董东矿50107工作面为研究对象,通过数值模拟软件FLAC3D建立模型,对比分析窄矿柱、宽矿柱以及切顶沿空留巷情况下围岩及底板受力特征,确定切顶沿空留巷切顶对围岩的卸压作用。对比分析围岩受力情况,表明切顶沿空留巷卸压效果比较明显,对比分析围岩塑性区的底板破坏深度,表明有利于切顶沿空留巷卸压效果明显,切顶沿空留巷有很好的卸压效果,有利于矿山巷道围岩控制。     

分段崩落法回采顺序对进路受力状态影响分析

某金矿主要开采 7-2# 矿脉,矿体及围岩节理裂隙发育,且矿体赋存深度超过 500m,在较大地应力条件下围岩受采动影响极易冒落。该矿浅部资源采用干式嗣后充填采矿法时岩层不易控制,且留设矿柱造成高品位矿石损失率较高,冒落的围岩混入矿石中使贫化率居高不下。为解决上述问题,在开采深部资源时变更为进路式无底柱分段崩落法开采,而不同进路的回采顺序对与之相邻的回采进路受力状态影响较大,为提高进路内凿岩、出矿作业的安全性,需深入分析回采顺序与进路稳定性之间的关系。结合实际,本文提出了 5 种进路回采顺序,并通过 FLAC3D 数值模拟对各回采顺序条件下进路的受力进行了分析,结果表明采用双翼阶梯式回采方式,进路周边围岩应力分布较为均匀,回采进路一定时期内能够保持稳定,可大幅提高进路内作业安全性。     

滨海矿区地应力与岩石力学参数随埋深的变化规律及其相互关系

三山岛金矿西岭矿区是我国首个进行滨海开采的金属矿区,研究埋深对该区域地应力和岩石力学性质的影响,对于滨海岩石工程开挖设计及灾害防控具有重要意义。通过对该矿区3个地质钻孔ZK88-21、ZK88-14和ZK94-2的不同埋深岩芯进行取样,获取埋深300~1 900 m范围内的岩石标准试样。采用MTS815和声发射系统测试不同埋深岩石的力学参数与不同方向的声发射Kaiser效应点,进而获得不同埋深岩石的力学参数和地应力特征。以此为基础,分析滨海矿区不同埋深地应力、岩石力学参数及其之间的相互关系。结果表明：随着埋深的增加,滨海矿区岩石力学参数、自重应力、垂直应力、最大水平应力和最小水平应力均呈近似对数函数趋势增加,垂直应力的增幅逐渐小于自重应力。岩石力学参数与地应力大致呈对数关系,最大水平应力对岩石力学参数的影响大于最小主应力。埋深对岩石抗拉强度的影响大于其对抗压强度的影响。     

动力扰动下深部出矿巷道围岩的变形特征

以冬瓜山铜矿井下900 m深处的出矿巷道作为研究对象，基于“隔一采一充一”阶段凿岩、分段崩落的回采方案，利用FLAC^3D数值模拟软件研究了静动态开挖过程中出矿巷道围岩的变形特征。模拟相关岩体力学参数由三轴压缩及频繁冲击扰动试验数据折减获得，采用Mohr-Coulomb模型进行静态开挖分析，结合Strain-Softening模型进行动态扰动影响模拟分析。研究结果表明：爆破产生的扰动促使围岩变形加剧，但不会改变静态开挖时围岩变形演化的规律；开挖时巷道周边产生应力卸荷现象，且顶板出现拉应力，靠近采场巷道两帮应力离散性大，造成顶板易产生拉伸破坏，靠近采场巷道两帮易发生片帮；结合深部出矿巷道实际稳定情况，推测巷道顶板及靠近采场部位易产生破坏，需加强支护，其余部位稳定性相对较好。     

单向受限应力下镐型截齿破岩特性及其影响因素分析

基于刀具破岩的非爆机械化开采有望成为深部矿山开采的主要替代方法之一。矿岩可切割性是制约刀具破岩的关键因素,其受到受限应力条件和岩石性质的影响。因此,研究不同种类岩石在不同受限应力条件下的可切割性,可为机械刀具破岩提供理论依据和关键技术参数支撑。首先在不同受限应力条件下,对花岗岩、大理岩、红砂岩和磷矿石进行了截齿破岩试验。然后,以试验结果为基础,对脆性指数、受限应力条件与截齿破岩峰值载荷和破岩比能之间的关系分别进行了回归分析。最后,利用熵权法评价了岩石强度特性和受限应力条件对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响权重。结果表明：所建立的回归模型具有良好的预测精度,单向受限应力和脆性指数对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响均呈非线性变化;单向受限应力和岩石强度特性对截齿破岩性能均有显著影响,且单向受限应力的影响权重略大于岩石强度特性。研究结果可为深部矿山非爆机械化开采可行性判别以及破岩参数设计提供理论依据。     

基于AHP和熵权TOPSIS模型的岩爆预测方法

为了准确预测地下金属矿的岩爆情况,建立了AHP和熵权TOPSIS模型。运用AHP和熵权法的基本原理,从岩性条件、应力条件和围岩条件3个方面选取预测指标,最终确定的指标为岩石的单轴抗压强度〖σ〗_c、压拉比〖σ〗_c/σ_t、弹性变形指数〖W〗_et、切应力与单轴抗压强度的比值〖σ〗_θ/σ_c和完整性系数〖K〗_v,分别为各预测指标分配合理的权重。然后,运用TOPSIS的基本原理,结合AHP和熵权法得到的权重来计算各岩爆等级临界值和实际矿山数据的贴近度,通过对比这2个贴近度来预测岩爆是否发生。实例研究表明：所建模型得到的预测结果与工程实际情况相一致,因此认为AHP和熵权TOPSIS模型可用于准确预测地下矿山的岩爆问题。