有岩爆危险巷道的支护设计

岩爆与通常意义上的岩体破坏不同，因此有岩爆危险巷道支护的设计方法也就同常规巷道支护设计有所差别。作者从岩爆的定义、岩爆的强度和岩爆的破坏机理入手，较详细介绍了岩爆破坏巷道的特点以及对支护系统的要求，通过实例介绍了以能量平衡理论为基础进行有岩爆危害巷道支护设计的方法。     

井底车场防治岩爆施工技术

通过对四矿三水平副井井底车场巷道发生岩爆机理的分析和研究,总结出坚硬岩石受静压力后变化的规律和特点。通过改进施工工艺和采取超前卸压和松动爆破技术,很好地控制了巷道的岩爆,达到了防治岩爆的目的。     

控制巷道岩爆的爆破卸压法

高地压区巷道岩爆是金属矿开采等地下工程中的难题.阐述了岩爆控制技术的研究现状,岩爆发生的岩性条件、岩爆发生的时空特性,岩爆破坏巷道的机理以及岩爆破坏巷道的形式.分析了卸压爆破控制巷道岩爆的机理.     

蒙库铁矿深部巷道岩爆预测及控制技术

针对新疆蒙库铁矿井下采用竖井—平硐—斜坡道联合开拓的井下斜坡道延伸 902~884 m 段开挖过程 中发生的岩爆现象,分析了深部岩爆段巷道岩爆现象及成因,得到岩爆时的岩体结构和岩性特征,利用应力解除法 计算深部巷道岩体的三维初始地应力,确定了巷道围岩的本构关系,提出了深部巷道围岩岩爆预测方法。通过对 深部巷道岩爆控制有限元分析,表明锚网喷支护效果显著,保证了井下斜坡道延伸段在开挖施工工程的安全性和 矿井生产期间的长久稳定性,可以实现深部巷道的安全快速施工。     

某磷矿巷道岩爆机理及倾向性预测

随着地下开采的不断发展,岩爆已经成为影响安全和效益的工程难题。为了研究岩爆发生机理及预测巷道岩爆活动,以宜昌后坪磷矿为工程背景,现场采取巷道围岩及矿层岩样,首先进行室内单轴试验以及GCTS系统下的岩石三轴试验,获取围岩及矿样的物理力学参数,并利用岩石脆性系数分析围岩和矿样的岩爆倾向性。在此基础上,通过三轴试验下的声发射三维定位技术,分析岩爆发生机理,并用三维快速拉格朗日差分分析法对巷道开挖进行数值模拟,利用岩爆判据预测岩爆活动。结果表明:巷道围岩及矿层均具有岩爆倾向,巷道开挖后底板两侧有可能发生岩爆,这与现场情况相符合。该研究结果为深部磷矿开采的岩爆防治对策提供了理论依据。     

基于应力及能量条件的岩爆发生机理研究

为了研究深井硬岩巷道岩爆发生的机理,结合大台井玄武岩区岩爆工程实践,分析了区域构造应力场特征,研究了区域内煤岩体的弹性潜能分布特征.从构造应力和能量的角度出发,分析了具有岩爆倾向性的巷道围岩产生岩爆时应具备的应力条件和能量条件.研究结果表明,在具有岩爆倾向性的岩体中掘进巷道,岩爆的产生应同时具备所需的应力条件和能量条件,岩爆的位置和剧烈程度与最大主应力方向有关.研究成果将对大台井岩爆防治,深部开采的水平大巷布置和巷道支护等提供理论依据.     

岩爆断口扫描电镜分析及声发射特性

文中用花岗岩、闪长岩和大理岩通过双向加载系统模拟了地下巷道岩爆的发生,用扫描电镜对试件断口进行分析,研究了岩爆的发生机制;并用声发射检测系统记录了岩爆发生过程中的声发射特性,提出了岩爆的预测方法。     

基于FLAC~(3D)的某铀矿深井开采岩爆倾向性研究

采用FLAC~(3D)数值模拟方法系统地评估了某铀矿基地深井围岩的岩爆风险程度。通过巷道方位、掘进过程、巷道交叉、巷道与采空区相对关系等方面对岩爆风险等级程度、岩爆出现的潜在位置、开采过程中潜在岩爆破坏的发生时机的影响分析,得出矿床局部出现应力集中,达到单轴抗压强度的0.54倍,但并未达到发生岩爆的条件,研究结果为现场施工提供了指导。建模方法和分析岩爆倾向性的方法对其他赋存复杂的矿山具有一定的借鉴意义。     

基于岩爆发生条件的原岩应力反分析方法

岩体中存在大量的微裂纹,岩爆发生时,塑性损伤区内微裂纹扩展生成宏观裂隙,从而有岩块脱离并崩出。通过测定崩出岩块的厚度,估算出塑性损伤区深度。统计多个巷道发生岩爆时崩落最大岩块厚度、巷道半径和塑性区半径,得到崩落岩块厚度与塑性损伤区深度的比值k0的关系式。根据损伤力学和极值点失稳理论,对圆形洞室岩爆进行解析分析,进而对岩爆的解析解做了进一步简化,可通过简单的测量岩爆时巷道半径,岩石的相关参数,快速反算出原岩应力的大小,从而形成一种新的原岩应力反分析方法。此方法计算岩爆远场应力值与已有原岩应力实测值基本一致,对发生岩爆的远场应力分析具有参考价值。     

用突变理论预报巷道岩爆发生的可能性

文中进行了巷道岩爆模拟试验,记录岩爆发生过程中的声发射参数,应用空变理论对声发射参数进行分析,建立了巷道岩爆预测预报模型。     

巷道围岩红外温度场特征粗糙度演化过程研究

开展巷道岩爆室内模拟实验,利用红外辐射技术监测岩爆过程巷道围岩红外辐射温度场变化。模拟结果表明,岩爆过程中,巷道围岩红外辐射温度场值具有明显的阶段性演化特征,且在时序上与巷道破坏特征良好对应,可分为红外辐射温度场Ra稳定阶段,红外辐射温度场Ra下降阶段,红外辐射温度场Ra回升阶段,红外辐射温度场Ra激增阶段4个阶段。其中,临近岩爆时Ra值出现了"下降-回升"的特征,这一特征可作为岩爆发生之前红外辐射温度场的特异性前兆,对巷道岩爆预警具有借鉴意义。     

基于深部开拓巷道的岩爆预测及防治技术分析

岩爆是矿山在开采过程中严重的灾害现象,随着矿山浅部资源的日趋枯竭,矿山相继进入深部开采阶段,在“三高”作用的影响下,深部开采使得岩爆问题愈发突出,成为制约矿山安全生产的重大隐患,本文以棋盘井煤矿为研究对象,通过侧压系数进行巷道围岩的岩爆预测,针对该区域岩体具备中级岩爆的可能性,提出岩爆防治技术,通过对工作面前方进行超前卸压、松动爆破卸压及对工作面后方进行深孔卸压,有效地降低了巷道岩爆发生的可能性,在一定程度上,保障了矿山安全施工与开采。     

不同加载速率下花岗岩巷道岩爆破坏特征研究

采用双轴伺服实验机开展不同加载速率下花岗岩巷道岩爆模拟实验,分别采用红外热像技术和岩石颗粒筛分方法获取花岗岩巷道岩爆岩石碎屑温度和不同粒度等级岩屑质量,重点研究速率效应影响下巷道岩爆岩石碎屑温度变化特征和碎屑粒度-质量分布规律,揭示不同加载速率条件下的巷道岩爆破坏特征。研究结果表明:随着加载速率的增加,花岗岩巷道岩爆产生的岩石碎屑温度随之升高、质量随之增大,说明加载速率的增加促进了巷道围岩损伤破坏;随着加载速率增大,微粒岩屑质量占比保持不变,细粒岩屑和中粒岩屑质量占比随之减小,粗粒岩屑质量占比随之增大,说明加载速率增大,岩爆过程中用于切割岩块的能量占比减小,转化为其他形式的能量占比增大。     

不同应力环境下巷道开挖卸荷岩爆模拟实验研究

采用Plaxis 3D数值模拟软件,以应力环境对巷道岩爆的影响问题为切入点,从位移云图、应力应变曲线和塑性点分布等方面开展不同应力对巷道岩爆问题的研究工作,为巷道岩爆预防及治理提供研究基础。研究结果表明,巷道开挖卸荷过程中,圆形巷道左右两侧同时出现了应力集中和位移集中,此部位最易发生岩爆。开挖过程中,根据周围岩体距巷道侧壁的厚度的关系,可将开挖操作对周围岩体的影响划分为"开始变大"、"明显增大"、"急剧增加"三个区域。巷道的左右两侧壁会产生高应力集中区和位移集中区,最大应力随着水平应力的增加呈线性增长,巷道发生位移集中区域的面积与水平应力呈指数型正相关关系变化。位移集中区域中心与巷道侧壁的距离是圆形巷道半径的2/5,随着应力的增加,位移集中区域向周围扩张,岩爆的程度及影响范围也随之增大。     

基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控研究

随着浅层磷资源的逐步枯竭,磷矿山企业逐步转向深部开采,然而深部磷矿开采中的岩爆灾害突出,对井下人员和设备造成了严重的安全隐患。以某磷矿深部开采中呈现的岩爆现象为例,结合工程开挖环 境与开挖工况,引入“协同开采”理念,从应力转移、应力防控和岩性改善的角度对深部磷矿岩爆防控进行了研究。结果表明,①井下岩爆主要表现为开拓巷道掌子面附近的即时型岩爆和巷道交叉处及采区矿柱中上 部的滞后型岩爆;②对采场切割巷道掌子面附近采取“品”字形错位布置和泄压挂网的主动防护方式,可有效降低岩爆产生烈度和岩爆发生次数,并对岩爆瞬间飞溅碎屑进行阻拦;③通过优化矿区尺寸,采用间隔错 位开采方式优化回采工艺,并进行采区充填,可有效降低开挖引起的采区应力集中程度,从而在控制工程成本的同时降低作业现场安全隐患程度。基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控思路的提出,对于确保磷 矿深部安全高效开采具有一定的借鉴意义。     

基于矿山工程地质特点的岩爆防治措施研究

以宜昌某磷矿工程的岩性和地质环境为基础,结合现场的岩爆特性和室内试验,分析引起该矿山开采时产生岩爆的主要原因,并提出岩爆防治措施。研究结果表明:(1)矿山在水平构造应力环境下,顶板含有硅质白云岩的岩体具有较强的岩爆倾向性;(2)由于开拓巷道的几何尺寸比采区的几何尺寸要小很多,采区的围岩应力受开采引发的多因素影响,致使采区的岩爆率与岩爆烈度相对比其在开拓巷道的大;(3)针对矿区特殊的初始应力与地质构造环境,可通过降低开采引起的围岩应力集中程度和加强矿山安全管理措施对矿山岩爆进行防护。     

深部巷道岩爆防控措施效果对比研究

深部开采面临“三高一扰动”问题，易发生岩爆等地质灾害。分析了深部巷道破坏特征，提出了锚网喷支护、钻孔卸压、注水等岩爆防治措施，并基于FLAC3D构建了11个数值模型，对比顶板位移变化及切向应力，选择二郎山判别准则判别各方案的岩爆情况。结果表明:1)超前钻孔比周边钻孔更有助于改善顶板位移，超前钻孔和周边钻孔均为最优卸压方式；2)三种支护方式未能改变巷道顶板与边帮的岩爆倾向性结果，但是切向应力值有所下降；3)超前钻孔和周边钻孔组合施工的方案优于两种卸压方式单独施工的方案；4)考虑围岩软化及锚网喷支护条件下超前钻孔和周边钻孔均施工，使巷道顶部岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，拱脚处岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，侧帮岩爆剧烈程度从弱岩爆降低至无岩爆。将方案11应用于大红山铜矿40水平采准干线，岩爆防治效果良好。     

试论深井硬岩矿山岩爆巷道支护

本文总结了国外深井硬岩矿山岩爆巷道支护的概况、岩爆引起的巷道破坏形式 ,论述了岩爆巷道支护的一般原理、支护单元的特点及支护应考虑的因素。最后 ,根据我国深井开采的实际 ,指出了我国深井硬岩矿山岩爆支护研究的方向。     

裂隙倾角与密度对深部岩体岩爆倾向性影响的数值模拟研究

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的岩爆倾向性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建裂隙岩体模型;利用数值模拟手段通过单轴压缩试验,分析不同裂隙产状岩体的能量、强度特征。试验结果表明:裂隙弱化了岩体的力学参数,裂隙倾角和裂隙密度是影响岩体强度和岩爆倾向性的重要指标;裂隙倾角越大,岩体所存储的弹性应变能越高,岩体岩爆的可能性越大;裂隙密度对裂隙岩体弹性应变能的大小影响较小,裂隙岩体的岩爆倾向性主要受裂隙倾角的影响。研究成果对为深部工程裂隙岩体岩爆预测提供了科学的依据。     

开卸压槽防治岩爆的数值模拟研究

随着岩石工程逐渐向深部发展,高地应力导致的岩爆灾害日益凸显,而开卸压槽或是主动降低围岩高地应力、防治岩爆的有效措施之一。为研究开卸压槽对岩爆的防治效果,本文利用离散元数值模拟方法对巷道中不同开槽卸压方案进行了对比分析。研究结果表明：开挖后的巷道围岩环向应力增大、易发生岩爆,在围岩中开槽可在卸压槽周围形成三角形的应力降低区,并将高应力区转移到卸压槽底部,从而达到防治岩爆的效果。但开槽卸压的效果会受其具体位置影响,且在地应力较高(≥50 MPa)时,单独开卸压槽会造成局部围岩破碎,破坏围岩的完整性,进而诱发岩爆。此外,水平侧压力系数较小时,在不同位置开槽释放的弹性应变能近似相等,水平侧压力系数较大时,在巷道顶板处开槽能量释放效果要优于巷道侧帮开槽。因此,在实际工程中,应根据巷道围岩的地应力条件(地应力大小、侧压力系数等)和围岩稳固性选择合适的开槽方式、开槽位置和支护方式来防治岩爆。