基于微震监测的大爆破后诱发余震特性研究

矿山井下大爆破高强度开采扰动使围岩体中应力重分布剧烈且复杂,因此监测和研究大爆破后在复杂采空区环境下矿柱和围岩体中诱发的余震特性对于掌握应力重分布特点具有重要意义。利用先进的36通道全数字型微震监测系统对柿竹园矿一次装药量约为437 t的井下中深孔特大爆破过程及余震进行了实时连续监测,在监测的基础上研究了大爆破后围岩体中余震震源的时空分布特征及能量释放特性,得到了余震发生最剧烈的阶段为大爆破后0.5 h内,应力重分布的高应力区是余震事件积聚区域。同时通过余震事件波形的P波初动分布对余震事件积聚区进行了震源机制解答,得到了震源处的破裂类型为剪切型破坏,该破裂类型与现场观察结果相一致。通过对大爆破过程和大爆破诱发余震特性的监测和分析,为柿竹园矿下一步的回采顺序提供了合理化建议。     

香炉山钨矿特大采空区地压微震监测技术应用研究

香炉山钨矿东区形成了形状复杂、体积巨大的采空区,地压灾害问题突出。为了确保矿山生产安全,该矿成功地建立了国内属先进的48通道全数字型微震监测系统。本文简要介绍了多通道微震监测系统的组成及技术特点,重点分析了微震监测技术在地压灾害预警、应力集中危险区域圈定、指导采矿设计、矿区整体地压活跃程度评价与监控民采盗矿等方面的成功应用实例,证明了微震监测技术已经成为该矿山残采区地压监测、生产安全预警的基本手段。     

微震监测技术在柿竹园矿地压监测中的成功预警案例

微震监测在柿竹园矿地压管理中取得了较为良好的应用效果,通过对顶板垮塌与矿柱垮塌2次成功预警案例的研究,说明了利用微震事件率来作为岩体垮塌预警准则的多样性与复杂性;且得出了岩体从产生破裂前兆到垮塌失稳一般会经历较长的时间跨度的结论.     

崩落法上覆厚大岩层崩落及破裂特性综合研究EI北大核心CSCD

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采,形成了规模巨大的采动区域,上覆岩层厚度达627～750 m。为了掌握上覆岩层中崩落、开裂与高应力集中区的范围及发展趋势,防止突发性的大规模动力地压灾害的发生,矿山采取多通道微震监测技术、巷道观测和钻孔探测相结合的方法,对上覆岩层进行全面监测和研究。通过多通道微震监测技术对上覆岩体中高应力集中区破裂源进行高精度定位,确定高应力集中区及其变化过程,并据此推断开裂带的外边界;同时基于双力偶点源理论,分析得到震源破裂类型为以体积增加的张拉型为主、压剪切破坏与混合破坏为辅。在专门的巷道中,通过人工直接观察,确定崩落边界、开裂带的内、外边界;地表深钻孔探测作为辅助性手段,用来确定（验证）开裂带的外边界。将这3种技术手段结合起来对2011～2013年间上覆岩层不同时期的崩落带、开裂带与高应力集中区进行综合监测,得到不同时期高应力区、开裂带和崩落带的发展过程。研究表明,上覆岩层中崩落与开裂发展过程是一个缓慢渐进的过程,不会产生大规模的突变型崩塌冲击地压灾害。本文研究成果对矿山的安全生产具有重要的指导作用。     

大红山铁矿地压综合监测系统的初步应用研究

介绍了微震监测系统、常规地压监测网及围岩变形自动监测及报警系统在多区段大规模开采的大红山铁矿的初步应用研究.对钻孔应力计在安装初期自身所受多种应力所表现出来的情况进行了分析,提出了自适应期应力分解为几个主要组成部分的构想.对矿山地压近阶段安全进行了分析评估.利用定期测量实地数据和依靠光缆及网络技术传输的实时数据信息,实现了对矿山地压活动的监测预警,并有效可靠地指导了矿山安全生产.综合地压监测技术将在今后的矿山安全管理中起到更重要的作用.     

基于SLAM的连通叠层复杂空区三维精准建模

为了实现香炉山钨矿东部残采区矿柱资源的安全高效回采,需要获得井下连通复杂不规则采空区与点柱的精准轮廓与位置信息,以满足采准切割工程与炮孔布置的精度要求.开展了SLAM技术在连通叠层复杂空区三维精准建模中的应用研究,结果表明,SLAM技术的测量精度能达到5～10 cm,能很好地满足此类工程测量的精度要求.扫描区域的面积约3万m2,空区总体积约35万m3,不规则点柱26个,井下测量扫描的总作业时间约为4 h,工作人员劳动强度低,扫描效率高.     

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。     

基于矩张量分析的特大山体破坏前兆孕震机制研究

工程岩体震源机制研究是岩体破坏灾害监测预警研究和应用的基础。针对一次特大爆破诱发的采空区上覆岩体产生特大破坏案例的前兆微震定位数据,采用矩张量理论对前兆微震源定位事件进行震源机制解反演,计算监测所得微震定位事件的矩张量并进行分解,获得纯双力偶成分M_(DC)分量;采用Feigner和Young矩张量破裂判据计算得到破坏类型判别参数R值,对前兆微震事件的岩体破裂类型进行判断,同时根据矩张量分量计算震源体积不变部分参数T和体积变化部分参数k,据此绘制并研究哈德森震源类型T-k图。分析表明,前兆微震源的破裂类型主要为剪切破坏;进一步根据矩张量分解所得纯双力偶成分M_(DC)分量,解得岩体震源处的断层参数。将震源机制解分析得到的前兆微震事件剪切破裂类型与现场山体宏观剪滑破坏相对比,其结果是基本一致的。研究表明,基于微震矩张量理论对前兆震源机制解的分析,可较为准确地判断中尺度工程岩体破裂类型,该研究可作为进一步的中尺度工程岩体破裂机制研究以及岩体工程灾害预警研究参考。     

岩石破坏前的损耗比及加卸载响应比特性研究

以多种岩石循环加卸载声发射试验为基础,针对岩石损耗比和加卸载响应比特性进行了研究,探索岩石在受载过程中的内部损伤演化和破坏前兆特性。结果表明,在循环加卸载下角岩等三种岩石损耗比变化特性一致:低应力水平阶段损耗比较大,呈明显下降趋势;中等应力水平阶段比值下降趋势较平缓;高等应力水平阶段比值趋于稳定,在0.08~0.10时,试样破坏。而钨钼矿等三种岩石加卸载响应比变化特性一致:低应力水平阶段卸载时几乎没有声发射,加卸载响应比较大;中等应力水平阶段卸载时声发射较活跃,比值下降至1左右;高等应力水平阶段卸载时声发射很活跃,当比值重新大于1时,试样破坏。试验结果都体现了岩石内部损伤从很小到稳定扩展再到不稳定扩展的过程。可见,损耗比和加卸载响应比的变化特性均可用于评价岩石损伤情况,也可用作岩石破坏预测的参考依据。     

非标准岩样岩石力学参数试验研究

通过对非标准岩样的室内试验来获取岩石力学参数是试验研究中必须处理的技术问题。对某矿4种不同岩石的非标准岩样进行单轴抗压实验和巴西劈裂实验,分析了岩样的强度分布特点,考虑尺寸效应和形状效应,对岩石强度试验结果进行了修正,获得了岩石的单轴抗压、抗拉强度、弹性模量、帕松比、粘聚力和内摩擦角等力学参数,并对所得参数进行了分析。所得力学参数为该矿山的岩石力学和地压研究提供了基础资料。