基于非线性混沌理论的岩爆预测方法分析

为了提高岩爆预测的准确性,作者分析了非线性理论在岩爆研究中的应用,发现岩爆围岩系统发展具有混沌特性。因此,提出了应用非线性混沌理论对岩爆监测数据进行重构,并分析混沌吸引子的平衡,以建立岩爆预测模型的研究思路,以期进一步提高岩爆预测的准确性。     

应用神经网络对矿岩的倾向性进行模糊分类

应用神经网络可以模拟复杂的非线性系统的特性，借鉴冬瓜山铜矿岩爆研究的成果，通过利用神经网络，综合多种岩爆判据，对冬瓜山铜矿的几种主要岩石进行了岩爆倾向性预测，同时提出了在冬瓜山岩爆和地压监测系统中运用神经网络处理监测数据的设想。     

RBF神经网络在岩爆预测上的运用

岩爆是煤矿生产中常见的动力灾害,岩爆的预测一直是矿井灾害预测中的难点。由于岩爆的发生突然、机理复杂、干扰和影响因素多,因此很难对岩爆进行有效的预测。人工神经网络具有并行分布处理与存储、高度容错、自组织、自适应和自学习功能,能分析较为复杂的非线性系统。文中以MATLAB7.0为开发环境,利用其神经网络工具箱的RBF网络,通过一套权值和阀值来仿真模拟岩爆对岩爆进行预估。通过实际模拟表明利用RBF神经网络对岩爆进行预估是一种成功的的方法,其预测结果与实际情况相一致,说明利用该网络模型对岩爆的预测是可靠的。     

流变性岩层下矿柱岩爆的发生条件与滞后时间

针对厚层状粘弹性顶板下煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型，并据此讨论了岩爆的非稳定机制，建立了这种条件下岩爆发生的判别准则，对岩爆滞后现象给出了一种理论解释，并推出了岩爆滞后时间ｔｃ与岩爆最大滞后时间ｔｃｍａｘ的表达式。     

岩爆预测的理论与实践

文章介绍了在天生桥二级水电站隧硐中用有限元方法进行的岩爆数值预测研究工作。数学模型是在实地分析岩爆破坏机制基础上，经过岩爆强度理论及稳定理论分析，并经过物理模型试验验证后建立的。预测结果与后来隧硐中发生的岩爆实际情况接近。     

深部岩爆演化机制的耗散结构理论分析

从能量分析的角度,利用系统科学中的耗散结构理论与尖点突变模型研究深埋地下空间围岩体系统岩爆等岩体突然失稳破坏的演化机制。通过分析深埋地下空间局部围岩体系统的开放性、远离平衡态和非线性,符合耗散结构理论要求的3个特征,说明发生岩爆等岩体突然失稳破坏的深埋局部围岩体系统是一种典型的耗散结构,符合耗散结构从无序向有序发展的一般规律。通过建立尖点突变模型,解释了深部岩爆发生的"突发"机制;通过建立深埋地下空间力学模型及其本构方程,得到深部岩爆等围岩体突然失稳破坏危险性的评价指标。     

深埋矿床开采中的岩爆问题

岩爆机理和岩爆防洽措施的研究在我国还刚起步。本文在借鉴国外深井开采岩爆防治经验和理论研究成果的基础上，做了一些有益的探讨。     

岩爆发生的随机共振机制

将随机共振理论应用于岩爆形成机制的分析，建立了周期力和随机动力扰动影响下的岩板结构演化方程，采用势函数方法探索了随机共振诱导岩爆发生的机制，并讨论了动力扰动能量向周期力能量的转移现象．研究表明，岩爆的发生机制可通过随机共振理论得到很好的解释．     

非对称开采时矿柱岩爆的准则与前兆

本文建立了非对称开来时矿柱岩爆问题的简化力学模型，用计算机符号运算求出了模型的理论解。在此基础上讨论了岩爆准则与前兆，并进一步讨论了岩爆发展过程与前兆规律。文献[1]、[2]、[3]及本文的工作表明，各种条件下的矿柱岩爆问题都具有非恒定变形速率的特点，因此顶板下沉速率趋于无穷作为矿技岩爆前兆具有普遍性。     

地下采矿岩爆原因的新认识

深部采矿有时会发生岩爆。简述了传统的岩爆预测方法。以实际工程资料为基础，通过理论分析，提出了采矿洞窟周边各向应力均达到或超过洞窟周边岩体极限压碎强度时就会发生岩爆的结论，并根据此结论总结出了可有效预测岩爆的极限应力均衡法，并给出了一种洞窟周边各向应力计算新方法。用此新方法预测岩爆的结果，与实际情况有较好的吻合性。     

加拿大矿山具有岩爆倾向的硬岩支护技术

系统介绍了加拿大近年来在岩爆及具有岩爆倾向硬岩支护技术领域的研究结果，总结了控制岩爆的支护设计原理和方法，建立在经验统计和理论分析的基础上，可实现对潜在破坏机制、破坏水平的判别，选择合理的抵抗岩爆破坏的支护系统。     

用微重力法进行煤矿岩爆预报及其成因的研究

微重力法可以用来预测岩爆.首次记录到了与岩爆有关的重力异常.用所研究的微重力法首次获得了成功的预测.岩爆源的深度可以根据有关重力异常向下解析延拓的结果来确定:岩爆源可以看作是重力势及其导数的奇特点.岩爆重力异常可根据假定的引起岩爆的膨胀过程来解释.有岩爆危险的岩体的平均密度变化,可通过相应的岩爆重力异常来判断.     

基于Info-gap理论的巷(隧)道围岩岩爆稳健可靠性预测

鉴于岩爆倾向性围岩对其参数变化的强敏感性,考虑巷(隧)道围岩物理、力学、环境等参数的变化幅度,建立了基于Info-gap理论的Info-gap模型、稳健函数及评价模型,定义了具有明确含义的安全系数。采用抗力—荷载模型,基于岩爆烈度分级标准,建立了岩爆预测的功能函数。通过工程实例验证了基于Info-gap理论的岩爆预测模型的可靠性,并探讨了各参数对岩爆预测结果的影响。结果表明:基于Info-gap理论的岩爆预测模型是合理和适用的;通过岩爆预测评价模型,可实现对强烈岩爆、中等岩爆、弱岩爆和无岩爆的连续评价预测;若评价结果为强烈岩爆,则中等岩爆和弱岩爆必发生,若评价结果为中等岩爆,则弱岩爆必发生;随支护力的增加,稳健可靠度指标增加,支护对岩爆烈度降低及岩爆发生与否有重要控制性作用;对于巷(隧)道围岩内部而言,所处位置不同,稳健可靠度指标不同,代表其岩爆烈度不同,通过稳健可靠性分析可得出不同岩爆烈度的岩爆深度;地应力值的变化对岩爆烈度及岩爆发生与否有重要影响。研究结果可为岩爆预测及控制提供依据。     

基于博弈-灰靶模型的岩爆烈度等级评价

岩爆一直是深部高应力地下工程面临的一大难题，为了有效预测和评价地下岩体工程的岩爆灾害，建立了基于博弈论组合赋权-灰靶决策的岩爆烈度等级评价模型。首先，选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度的比值σ_c/σ_t、切向应力与单轴抗压强度的比值σ_θ/σ_c、弹性变形能指数W_et和完整性系数K_v等定量化指标建立评价指标体系，运用Critic法、变异系数法和熵权法分别计算出各个指标的权重，再根据博弈理论对权重进行优化，进而确定博弈论组合赋权；然后，结合灰靶决策理论，建立不同岩爆烈度等级的综合靶心距分布集；最后，通过综合靶心距的大小对岩爆烈度等级进行判定。为验证所建模型的准确性和合理性，以终南山公路隧道工程为例，根据实测数据对该评价模型进行实例分析。研究结果表明：基于博弈-灰靶模型的岩爆评价结果与实际岩爆情况基本一致，说明该岩爆烈度等级评价模型有较好的精准性和可靠性。     

深埋矿床开采中的岩爆问题

岩爆机理和岩爆防治措施的在我国还刚起步。本文在借鉴国外深进开采岩作理论研究成果的基础上，做了一些有益的探讨。     

基于组合赋权-改进集对分析的岩爆倾向性预测研究

岩爆是地下工程中的主要地质灾害之一,具有强破坏性、不确定性、突发性等特点。为准确、有效地预测地下工程中的岩爆倾向性,基于组合赋权-改进集对分析理论,建立了岩爆倾向性预测模型。首先从岩性、应力、围岩3个方面确立预测指标;其次利用组合数有序加权平均算子赋权法（Combination Weighting Averaging,C-OWA）、关联准则重要性赋权法（Criteria Importance Though Intercrieria Correlation,CRITIC）、博弈论分别计算出主观权重、客观权重,组合权重;最后将传统集对分析理论中的三元联系度改进为四元联系度,用改进后的集对分析理论计算出综合联系度来预测出岩爆等级。将该模型应用于西藏甲玛铜多金属矿等工程的岩爆倾向性预测中,得出该矿的综合联系度为[u1=-0.302 9],为弱岩爆,与实际相符。研究表明：所建立的模型适用于岩爆倾向性预测,与交互式多准则决策预测模型和逼近理想解排序法预测模型对比,准确性、可靠性较优,为岩爆倾向性预测提供了一种新的途径。     

冬瓜山典型矿岩岩爆倾向性基于灰色关联度的模糊综合评判

利用灰色关联度理论研究几种典型矿岩与岩爆倾向性有关的一些力学参数同两个常用的岩爆倾向性指标－弹性能指数和冲击有指标的关系，参数包括岩石单轴抗压强度、压拉比、脆性比、脆性系数和单位极限储能。利用灰色关联度计算模糊综合评判时的权系数，综合考虑影响岩石岩爆倾向性的几个关键参数，对这几种矿岩的岩爆倾向性进行综合评判，得出这几种典型矿岩岩爆倾向性相对大小。研究结果对岩爆危险区域的划定具有实用意义。     

孤立煤柱岩爆的尖点突变与时间效应

针对粘弹性顶板下孤立煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型，用尖点突变理论讨论了岩爆的非稳定机制；阐明了岩爆发生条件可归结为外部对系统输入能量的条件和系统内部能量突然释放的条件；而岩爆滞后是由于控制参量变化需经过一段时间才满足分叉集方程引起的。并讨论了比值Ｋ_０／Ｋ_∞和λ／Ｋ_∞对岩爆滞后时间的影响。     

多因素交互作用下岩爆主控因素辨识

岩爆主控因素辨识是有效防治岩爆的关键。简要介绍了岩爆发生的影响因素,引入RES理论建立了多因素交互作用下岩爆主控因素辨识的模型分析方法。通过VCR法采场岩爆实例分析,辨识出了交互作用下岩爆倾向性8个影响因素的作用大小,展示了该法的实际应用。     

花岗岩岩爆声发射时空熵值动态特征实验研究

对花岗岩开展室内真三轴条件下岩爆模拟实验,并运用声发射监测技术获得其变形破坏过程中声发射参数和空间定位信息。基于信息熵理论,分析试样在破坏过程中声发射事件在时空上从无序走向有序的演化过程,计算得到了声发射事件空间熵值和时间熵值。实验表明:岩石破坏前声发射能量突然大量释放,声发射事件出现空间积聚现象;空间熵值出现"震荡-上升-下降-小幅上升-急剧下降"和时间熵值出现"震荡-下降-小幅上升-急剧下降"的演化模式。2种熵值在岩爆发生前都出现了急剧下降的现象,可作为岩爆发生前兆信息,下降点可作为岩爆预警点。并运用耗散结构理论证明了岩石破裂失稳过程中时空熵值演化是一个远离平衡态的非线性动力过程。实验结果为岩爆预测提供了新的手段,对于实际矿山岩爆等动力灾害的预警具有一定的理论研究意义。