岩爆的预测与防治

介绍了岩爆发生的预测判断方法及预防治理措施。     

隧道地应力测量与岩爆预测分析

本文基于解南高速公路某隧道实测地应力数据研究隧址区初始地应力场分布规律,结果表明隧道区初始地应力场以构造应力为主导。根据实测地应力资料对高地应力区隧道开挖阶段进行岩爆预测,结果显示该区表现为中等岩爆等级。     

岩爆过程的能量分析

能量积累与消耗是岩爆机理研究的重要内容之一。本文从地应力作用和晶体结构断裂两方面对其进行分析,得出地应力作用对岩爆能量积累来说是一个长期潜在的过程,而从岩石裂纹瞬时扩展及裂纹两侧矿物晶体拉伸破坏角度讲,岩爆能量的积累过程则是短暂的、瞬时的。岩爆释放的能量转化为表面能、动能及热能等形式。控制动能所占比例对防治岩爆或降低岩爆烈度有重要意义。     

基于AHP-FUZZY方法的隧道岩爆预测

在综合分析岩爆发生条件的基础上,对岩爆产生的影响因素进行了系统归类,并与系统工程决策方法和模糊数学评价方法有机结合,提出了一种层次分析法－模糊数学（AHP-FUZZY）岩爆预测方法,该方法较全面地考虑了岩爆发生的多种影响因素,避免了仅考虑少数几种判据所带来的局限性,同时通过层次结构分析方法较为客观地给出了各种影响因素的影响程度值,为提高岩爆综合预测评价的可靠性创造了条件.工程实例表明：AHP-FUZZY预测与有限元模拟计算的结果基本一致,而且与隧道已开挖段岩爆发生的实际情况也基本一致.     

太平驿水电站引水隧洞的岩爆及其防治

描述了太平驿电站引水隧洞中的岩爆现象，总结了其规律和特征，扼要介绍了岩爆的成因、机理及其预测预报和防治措施，并简述了防治岩爆的效果，针对以后岩爆工程的设计与施工提出了有益的建议。     

大台井深部水平岩爆的地质力学机理分析

针对木城涧煤矿大台井在-510 m水平掘进过程中所揭露出的两类不同性状的玄武岩,采用实验室内试验和现场测试相结合的方法,从岩石力学性质、细观结构、地应力等方面分析了井下产生岩爆的地质力学机理。宏观力学性能测试表明,具有岩爆性的B类玄武岩强度大、抗变形能力强,峰前容易积聚大量的变形能,峰后能量释放更为迅速强烈;B类试件在单轴压缩过程中,从30%极限强度开始便出现声响,最终试件破坏崩解成碎块。SEM扫描显示,与A类玄武岩相比,B类岩石结构排列整齐致密,不存在裂隙;B类岩样中的硅、氧含量明显偏高,地质硅化作用明显。井下现场地应力测试表明,该区域的最大主应力为近水平方向,实测值达到45.69 MPa,方位基本与巷道北帮垂直。大台井B类玄武岩的特殊细观结构和元素组分决定了其宏观岩爆倾向性,岩石本身的物理力学性质是岩爆发生的内因;地应力是岩爆发生的主要力源条件,其控制着岩爆发生的区域和能量大小。     

高海拔矿区地应力测量与岩爆倾向性评价

采用套孔应力解除法和空心包体三轴应变计,完成甲玛矿区井下4个水平的地应力测量,获得8组三维地应力状态数据,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。根据地应力实测数据,采用多角度、多重判据对围岩岩爆倾向性进行评价。结果表明：甲玛矿区地应力以水平构造应力为主导,属构造应力场型矿区,地应力量级属中等,井下围岩岩爆倾向性为弱~中等。研究成果对指导矿山井巷工程设计、采场布置、支护参数优化及地压灾害防控等具有重要参考价值。     

基于地应力测量的岩爆倾向性预测

根据岩性选择地应力测点的位置,采用套孔应力解除法测得该矿山三维地应力测试结果,线性回归得出最大主应力随深度的变化,使地应力更好地应用于岩爆预测。从岩爆发生的力学、脆性、完整性和储能等四个方面的要求来描述岩爆发生的可能性,系统地提高了岩爆倾向性预测的准确性,并与该矿现场岩爆情况、发生的位置进行对比分析,提出了一套新的简便、完整的岩爆倾向性预测的方法。     

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。     

木星土水电站超深埋引水隧洞岩爆形成条件、预测预报及防治

岩爆是一种岩体中聚集的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放,从而引起的爆裂松脱、剥离、弹射乃至抛掷性破坏现象,是深埋大长隧洞在开挖后常见的一种地质灾害,极大地威胁着施工人员和设备的安全.以云南省香格里拉县尼汝河流域木星土水电站引水隧洞岩爆形成的基本条件、预测预报方法进行分析,从而判别岩爆烈度级别,并提出了防治措施,为...     

岩爆的复合能量动力学机理

发生岩爆受多种复杂因素控制。如何从其现场实录出发,寻找其本质,是一个极其困难的工作。通过对各种岩爆能量机理分析,提出了基于复合能量为根本的岩体快速破裂后能量叠加引起工程围岩体动力破坏的岩爆发生机理。依据岩体裂纹快速起裂的能量判据,分析了裂纹开裂、扩展、贯通到煤岩运动的准静态到动态的过程。从岩体卸荷、流变的特性出发,阐述了基于复合能量条件下的止裂技术在应用于防治岩爆时的理论基础。     

断层冲击地压发生机理研究

为得到断层冲击地压的发生机理,以义马矿区F16断层为研究对象,采用相似模拟和数值模拟的研究手段,研究了开采扰动诱发断层冲击地压的过程,提出了断层滑移失稳的敏感性指标,揭示了断层冲击地压发生的原因。结果表明:按照开采扰动程度的不同将断层冲击地压的过程划分为3个阶段:断层开始活化、断层剧烈活化和断层冲击显现。剪应力和正应力比值作为断层滑移失稳的敏感性指标,可以建立断层应力场和断层活动状态之间的联系;当应力比降低时,滑移速度较小,几乎为0;当应力比开始升高时,滑移速度出现波动并逐渐增大;当应力比达到最大值时,断层滑移速度突变,断层滑移失稳,断层冲击地压发生。采动引起覆岩破坏是断层冲击地压发生的直接原因,开采扰动导致断层应力场改变是冲击地压发生的根本原因。     

基于岩石损伤破坏和声发射理论的岩爆发生机理

岩石等脆性材料在加载过程中，随着载荷的增加，材料内部的微裂纹产生、扩展并伴随着声发射现象的发生。声发射是研究脆性材料损伤演化的良好工具，它能连续、实时地监测脆性物体内部微裂纹的产生与扩展，这是其他任何方法都不具有的优势。采用岩石声发射测试技术，对不同孔隙率的岩石的岩爆机理进行了系统的试验研究；利用统计规律和连续损伤力学理论建立了声发射与损伤变量之间线性关系式；用不同孔隙率的大理岩进行了双轴压缩试验。试验模拟了双向受力状态下的岩爆，研究了其破坏过程中的声发射特征，并从岩石损伤的角度分析了岩爆的发生机制。研究表明，采用岩石声发射测试技术追踪岩爆的产生和发展过程，是进行岩爆机理研究的一种科学、有效的方法。     

冬瓜山矿床岩爆发生机制分析

通过对接着瓜山岩爆的现场调查研究，总结了该矿床岩爆发生的特征，研究了岩爆的破坏机制。利用岩爆的经验判据分析了其岩爆发生的可能性及强弱，并提出了冬瓜山矿床岩爆防治的建议措施。     

坚硬煤岩组合条件下冲击矿压发生机理

顶板岩层结构中的厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一,而目前作为煤层冲击倾向鉴定的主要依据是煤层自身的冲击倾向的实验室鉴定结果,这一结果与实际现场有的反差较大。三河尖矿采用主采煤层组合煤岩进行了冲击倾向性试验,为三河尖煤矿高冲击危险区工作面冲击矿压监测及治理提供了基础参数。     

华丰煤矿底板冲击地压发生机理

在实验室试验、计算机数值模拟计算的基础上,对华丰煤矿底板冲击地压的发生机理进行分析,并提出了相应的底板冲击地压防治措施。     

复合结构型特厚软煤层“结构性”冲击机理研究

为分析各种煤-矸(煤)组合结构与冲击地压之间的关系,采用理论分析、数值模拟及现场验证相结合的方法,提出了复合结构型特厚软煤层结构性冲击的概念,探讨了可冲击软煤层的结构模型,并模拟了其应力演变过程。研究表明:复合结构型特厚软煤的缺陷性可能引发结构性冲击;结构性冲击发生时,沿走向结构承载体的应力集中过程分为3个阶段:复合结构型煤体向结构承载体过渡阶段,结构承载体附加超前应力阶段,结构承载体破坏阶段;随着工作面接近结构煤层,工作面超前支承压力峰值增大,影响范围减小。     

陶庄煤矿冲击地压发生机理分析

针对陶庄煤矿2603工作面有巨大冲击危险性,分析了影响工作面冲击危险性的因素,采用FLAC3D数值模拟方法研究了顶板岩层破断规律及支承压力分布规律,分析了陶庄矿直接顶厚度的变化对冲击危险性的影响,并建立直接顶厚度与冲击危险性函数关系式。结果表明:煤层上覆坚硬基本顶是造成工作面冲击地压的主要因素。     

横跨多煤柱下冲击地压致灾机理研究

针对在煤柱集中应力影响下采掘时冲击地压频繁发生这一现状,对峻德煤矿煤岩冲击倾向性以及3·15冲击事故进行分析,建立了叠加煤柱空间力学模型,对煤柱载荷进行估算,进行了相似材料模拟实验,提出了在煤柱影响下巨厚组合岩层垮落与冲击地压之间的关系。     

深部软岩巷道冲击地压变形破坏机理分析

分析了软岩的基本特征及力学特性,对深部软岩巷道的冲击地压变形破坏机理进行了分析研究。利用RFPA数值模拟软件对深部具有冲击地压危险的软岩巷道的变形、破坏发展规律和运动机理进行了模拟。分析结果表明:软岩巷道周围裂隙的变形、扩展、破坏及其次生裂隙的产生、扩展和发育情况同数值模拟基本相吻合。