基于多重判据的某深部矿区岩爆倾向性研究

以岩石的岩爆倾向性出发,选取了脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、改进后弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标作为评价岩石岩爆倾向性的判别法则。对某深部矿山的主要岩石进行岩爆倾向性评价,并进行了相应的力学试验和计算,各岩爆指标的判别结果之间存在差异,为了更加准确、合理的对4种岩石的岩爆倾向性等级做出评价,将脆性岩爆指标判别法、Barton岩爆指标判别法、弹性变形能岩爆指标判别法和冲击能岩爆指标判别法的判别结果进行综合分析,得出了更加准确的判别结果。     

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。     

大红山铁矿深井大规模开采岩爆综合评价

大红山铁矿是特大型深埋矿床,在深井开采时遇到的一个技术难题就是岩爆。为评价岩爆倾向性烈度,对该矿深部5种岩样进行室内岩爆倾向性试验,并采用声发射方法确定岩石接近峰值强度时的卸载点;通过地应力现场实测和三维有限元数值模拟,获得深部最大主应力和巷道开挖后最大切向应力;采用最大主应力判别法、切向应力准则、强度脆性系数法、变形脆性系数法、弹性应变能储存指数法这5种评价方法,对岩样的岩爆倾向性进行单项指标评价,分别得到各矿岩岩爆倾向性烈度。然后采用模糊数学法,对各单项指标评价结果进行综合评价。结果表明:深部主要矿岩体总体上具有发生中等岩爆和强烈岩爆的倾向性。最后,通过评价结果,在岩层图上绘制典型水平岩爆倾向性分布区域,可为深部开采和岩爆防治提供参考依据。     

小厂坝矿区岩爆倾向性研究

岩爆倾向性是研究岩爆发生机理及发生机制的基础,本文采用脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标对矿体及上盘、下盘主要围岩进行了岩爆倾向性研究,根据各指标的评价结果进行了综合评判。研究结果显示,矿体和下盘围岩属于强岩爆倾向性,在矿体开采过程中,应加强对地压变化的监测,采取适当措施,采用合理的开采方式及开采顺序,降低岩爆发生的概率和强度。     

深部开采矿山岩爆倾向性研究

岩爆是深部开采中最为常见和严重的岩体破坏现象。针对湖北某矿深部开采过程中遇到的岩爆问题,分别采用脆性系数判别法、弹性变形能指数判别法、冲击能指标判别法、岩体结构判别法对该矿3种岩石的岩爆倾向性强度等级和顺序进行了判别,并据此提出了相关建议,以减小该矿深部开采岩爆灾害的发生。     

渣滓溪锑矿井下岩石岩爆倾向性研究

为了研究渣滓溪锑矿井下主要岩石的岩爆倾向性, 以便有针对性地采取防治措施, 采用岩体脆性指数、弹性变形能指数、冲击能指数和剩余能量指数4种岩爆倾向性判别指标, 分别研究了井下凝灰质板岩、凝灰质砂岩、石英砂岩和锑块矿4种岩石的岩爆倾向性, 结果表明, 在具备一定外力的条件下, 凝灰质砂岩无岩爆可能性, 凝灰质板岩可能发生中等岩爆, 石英砂岩肯定发生中等及以上岩爆, 锑块矿肯定发生强烈岩爆。同时结合调查区域井下岩爆的实际发生情况, 进一步论证了该结论的科学性。     

基于模糊物元理论的岩爆倾向性等级评价

岩爆倾向性等级评价是研究岩爆发生机理的基础。本文以脆性岩爆指标(B)、Barton岩爆指标(α)、弹性变形能岩爆指标(Wet)和冲击能岩爆指标(Wcf)为基础建立岩爆倾向性评价指标体系,建立了基于模糊物元理论的岩爆倾向性等级评价模型。采用该模型对小厂坝矿区典型岩石的岩爆倾向性等级进行评价,结果表明:矿岩和黑云母石英片岩均为强岩爆倾向性。灰岩随着埋深增加,由弱岩爆倾向性向中岩爆倾向性过渡。矿体的上盘(黑云母石英片岩)为强岩爆倾向性,矿体的下盘(灰岩)为中岩爆倾向性,在实际开采过程中,应尽量将采矿工程布置于下盘。矿体为强岩爆倾向性,这与实际开采中频繁出现岩爆征兆现象一致。建议开采过程中应加强地压监测,合理布置卸压工程。     

基于10种机器学习算法的多指标岩爆倾向性等级评价

为探究在岩爆烈度等级预测中，判别指标数量和类别对模型稳定性的影响，提高岩爆预测精度。本文综合考虑诱发岩爆的内外因素，选取10个岩爆预测判别指标，通过将判别指标由少到多随机组合，建立1 023种指标组合方式；引入10种经典机器学习算法，构建岩爆烈度等级预测模型。为消除异常值，数量级和量纲的影响，采用四分位法寻找并替换异常值、进行归一化等数据预处理方法。利用穷举法，找出10种经典算法下平均精度最高的指标组合。研究表明：指标数量与模型稳定性无线性关系，其中3指标的组合预测效果最好，其综合准确率达到88.89%；算法模型中SVM和RF稳定性最优，综合准确率均达到88.89%；3种新的高稳定性指标组合方式分别是：3指标D、σθ、Wet组合，5指标D、Is、σmax、σθ/σc、Wet组合，7指标D、Is、σθ、σt、σc、Wet、（（σc-σt）/（σc+σt））组合。用本文优选的判别指标组合和预测模型，对大相岭隧道等进行岩爆倾向性等级评价，预测效果可靠，可为今后岩爆预测提供新的方法。     

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。     

基于真三轴加卸载试验的岩爆孕育演化数值模拟

针对现有岩爆研究的不足,采用FLAC3D软件开展了岩爆孕育演化的真三轴加卸载试验模拟,并与室内试验结果进行了对比分析,结果表明,岩爆的发生与卸荷位移有关,破坏形式的不同源于卸荷位移的不一致性,其不一致性导致卸荷区域变形的不协调性。卸荷前所受载荷越大,其卸荷面产生的位移就越大,其变形不协调性就越明显,发生岩爆破坏时所含的剪切成分就越大;对于岩爆倾向性岩石来说,发生岩爆所需的临界卸荷位移是相当小的,卸荷瞬间卸荷面附近区域的位移或应变达到临界,将发生即时型岩爆;卸荷后的围岩内部位移值或围岩变形值直接影响着岩爆发生与否、破坏形式和破坏强度。     

岩石脆性及描述岩爆倾向的脆性系数

在对岩石脆性进行分析的基础上，提出了利用岩石的单抗拉和抗压强度，峰值前、后应变值来计算岩石的脆性系数，认为该系数是衡量岩爆倾向性的一种尺度，从岩石脆性的角度建立了岩爆发生的岩性判别条件。     

冬瓜山铜矿微震监测系统及其应用研究

冬瓜山铜矿是千米深井开采有岩爆倾向的金属矿山，建立了微震监测系统以实现岩层活动的连续监测和岩爆的实时预报。综合实际工程条件和拟定传感器空间网络方案的地震事件定位精度和系统灵敏度计算结果，实现了微震监测网络的优化。建立的数字化多通道微震监测系统具有先进和丰富的地震学定量分析和可视化解释功能，可以完成多重聚类和时间序列分析。在冬瓜山铜矿已记录的监测数据的基础上，开展了矿山地震信号识别、矿山地震活动分析方法和冬瓜山地震活动规律等研究，取得到了初步成果。     

岩爆倾向性评价的弹性应变能指标法

采用“岩样-压机”系统从刚度和能量角度分析了岩爆产生的机理,解释了岩石峰值强度前弹性应变能的存储是岩石产生动力破坏的基本条件。对红透山铜矿矿石和围岩进行了单轴加卸栽实验,并在实验的基础上采用弹性应变能指标对该矿的矿体和围岩的岩爆倾向性进行了评价。结果表明,该矿矿体和围岩均具有发生弱或强烈岩爆的倾向性．     

深部高应力异常集中区冲击矿压动态防治实践

针对采动煤岩体的应力和储能的“时-空”演化特征,以徐州三河尖煤矿深部高应力异常集中的9202工作面及其轨道巷为试验区,提出了冲击矿压的动态防治技术体系：① 分析冲击危险的地质和开采因素,特别是垂直应力梯度的分布规律,进行冲击矿压危险的“时-空”预区划;② 针对不同的冲击危险区,制订相应的煤岩体强度弱化参数;③ 利用微震、电磁辐射以及钻屑法等多参量监测手段及时检验卸压治理的效果,如果检测指标超标,则继续进行卸压解危,直至指标明显突降。防治过程始终遵循“危险监测-卸压解危-效果检验”的动态循环。这一技术目前已在我国多个高冲击危险工作面进行推广应用。     

会泽铅锌矿深部围岩岩爆倾向性分析

会泽铅锌矿8#矿体埋深大、原岩应力高,局部地段已有岩爆发生,为保证井下安全回采,有必要进行围岩岩爆倾向性方面的研究.根据矿体地质赋存条件,基于岩石Kaiser效应的测试结果,测得了该矿1451～901m中段的地应力方向和大小,同时结合室内岩石力学参数测试结果,采用应力判据,分析了8#矿体深部矿岩岩爆倾向性,总结了现场岩爆特征.研究表明:8#矿体1451～901m中段均有中等至强烈岩爆倾向性,为8#矿体回采顺序、采场结构参数优化和微震监测系统布置提供了基本资料.     

岩爆倾向性巷（隧）道围岩破裂的试验研究

针对硬岩岩爆问题,研制岩爆倾向性材料和断面围岩成形和卸荷的一体化装置,同时为得到因钻爆法或TBM施工造成的围岩损伤对岩爆破裂的影响,在围岩左侧帮预制与临空面平行的非贯通裂隙,制作物理模型,对具有岩爆倾向性的方形巷（隧）道围岩破裂模式进行物理模拟试验。通过数值试验,对比分析含裂隙（损伤）围岩与完整围岩破裂演化的特点。结果...     

岩爆分级预测的粗糙集-多维正态云模型

准确有效的岩爆分级预测对避免或减少岩爆灾害具有重要意义。选取围岩最大切向应力σθ、岩石单轴抗压强度σc、岩石单轴抗拉强度σt和岩石弹性变形能指数Wet作为岩爆评价指标,将多维正态云模型作为岩爆等级的预测方法,利用粗糙集确定评价指标权重,以国内外15组岩爆实例作为模型构建样本,建立了粗糙集-多维正态云岩爆分级预测模型。首先采用模糊集聚类后再通过粗糙集逐级筛选评价指标的方法确定评价指标权重,根据多维正态正向云发生器计算得到评价指标的确定度;然后利用评价指标权重和评价指标确定度计算评价样本的综合确定度,根据最大隶属度原则,判定评价样本的岩爆等级。采用鑫华矿业矿岩样本对粗糙集-多维正态云岩爆分级预测模型进行了有效性验证,计算结果与工程实际相吻合,表明该模型具有较好的实用性。     

基于微震监测技术的深部采场采动规律研究

冬瓜山铜矿是目前国内开采最深的金属矿山之一,岩石具有典型的岩爆倾向性。为了掌握岩爆发生规律,并及时采取有效安全控制措施指导矿山安全生产,矿山引进了南非ISS公司的微震监测系统,实现了对采矿引起的岩体应力、应变状态的实时监测。本文简单介绍了冬瓜山铜矿首采区的地质条件、采场结构及微震传感器的空间布置。在前期处理波形和事件聚类分析研究基础上,与生产活动相对应,采用地震参数对采场开采过程中不同阶段的应力变化规律进行了对比分析研究,并结合矿山实际的破坏事件,进行了针对性分析研究。研究成果为后续相邻采场开采及隔离矿柱稳定性的控制策略等提供依据。