现场岩爆发生条件探讨

从岩石、岩体构造、原岩应力、水文地质条件、工程设计和施工因素以及围岩应力等六个方面论述和探讨了现场岩爆发生的条件。     

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。     

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。     

采动覆岩力学模型及断裂破坏条件分析

根据覆岩破坏的机理建立了采动覆岩初次断裂前,后的力学模型,并根据此力学模型,运用梁曲变形理论分析了采动覆岩断裂破坏的条件,在考虑上覆岩层的岩性,厚度,埋深等因素的基础上,建立了上覆岩层断裂时临界开采长度的计算模型,并以此模型进行了实例计算分析。     

隧洞岩爆孕育演化的细观力学机制

根据微损伤不可逆演化原理, 利用有限元模型, 模拟隧道断面在自适应位移加载条件下, 从点状微损伤斑图到宏观贯通断裂的不可逆的跨尺度生长过程。模拟显示的破坏区与现场观察非常一致。岩爆的孕育演化是大大小小的“V”形裂隙带将岩爆体从完整母岩中分划出来的过程。岩爆演化的细观力学机制研究表明, 裂隙带扩展受滑移驱动作用控制, 其扩展方向与最大剪切滑移方向一致, 裂隙带的宏观表现是滑移带, 内部具有张拉破裂的细观机制。随着滑移带扩展, 最后可形成两个驱动核组成的驱动团, 它们从相对方向将裂隙带贯通。裂隙带贯通前, 驱动团上的承载力明显增大。岩爆孕育过程的声发射、微震或电磁、热效应监测对于岩石类动力灾害的临兆预测具有重要意义。     

基于单轴加卸载试验的千枚岩岩爆倾向性研究

为研究具有层理结构岩石的岩爆倾向性,以西鞍山铁矿地区的层理千枚岩为研究对象,现场取样并加工为标准试样,使用刚性压力机进行单轴加卸载压缩试验。对试验结果进行分析,揭示了西鞍山铁矿地区千枚岩的破坏特征,在室内岩石力学试验的基础上,结合线弹性能判据(PES)及弹性能量指数(WET)对不同层理角度下的岩石岩爆倾向性定量分析。结果表明:千枚岩强度在加载方向与层理夹角为0°、90°时最高,30°、45°时较低,60°最低,总体呈现出U型变化规律;千枚岩的弹性模量随夹角的增大逐渐增大:PES、WET指标均显示,千枚岩的岩爆倾向性呈0°最大,90°次之,60°最小的类U型变化趋势。研究结果为在层理岩石内开拓巷道、确定巷道走向及进行巷道支护等方面提供了有益参考。     

深井开采岩体破坏机理吸工程控制方法综述

深井开采在我国今后矿山开采中所占的比例将逐步加大,其岩石力学和地压活动规律的研究对深井矿山的建设具有重要意义。本文简要介绍了深井井岩石力学与地压显现的特点,以及国内外在深井开采岩体破坏机理和工程控制方法方面的主要研究成果。     

液压支架抗冲击能力分析

介绍了煤矿机械化开采中冲击地压的危害,并分析了提高煤矿支护设备抗冲击能力的必要性,从液压支架双扭线的选取、结构件的刚度、安全阀的选取和应用、单体液压支柱的应用等几个方面分析了支护设备的抗冲击能力。     

防冲技术体系在冲击地压矿井中的应用

研究冲击地压防治技术对于保障冲击地压矿井的安全开采具有重要意义。千秋煤矿“3·27”冲击地压事故后,制订、落实“监测预警、卸压措施、措施效果检验、强力支护、强力防护”防冲技术体系,确保了工程质量和安全,有序推动复工复产工作,为以后冲击地压防治积累了新的经验。     

岩爆分类与预测分析

在分析前人岩爆分类的基础上,根据岩爆发生时岩体的破坏形式将岩爆分为松弛型和爆脱型,从岩爆烈度来看,前者属于轻微、中等岩爆,后者应归于强烈或极强等级.另外根据应力状态还可将岩爆分为构造应力型、垂直应力型和混合应力型.通过齐热哈塔尔引水隧洞施工支洞施工过程中的岩爆现象进行验证与对比,认为该分类方案有较好的实用性.在分析总结已发生岩爆的基础上,对引水隧洞的主洞进行了预测.提出在断层带和节理裂隙密集带发生的岩爆有可能会使断层带内物质和节理较发育岩体发生结构性失稳,从而造成较大规模的破坏.因此,在较大规模的断层带的下盘或者节理较发育的岩体两侧发生岩爆的可能性较大时,需要对断层带和节理较发育的岩体进行预处理,并且应区分岩爆破坏和岩爆诱发大规模破坏的特征,依此提出处理方案.     

岩爆有关问题的研究现状

从岩爆形成机制、岩爆的特点及烈度分级、岩爆的预测方法和岩爆的防治措施等方面进行综合分析,较为系统地阐述了岩爆有关问题的研究现状.     

岩爆等级预测的PCA-OPF模型

为了高效准确预测岩爆烈度,将主成分分析(PCA)和最优路径森林(OPF)算法相结合,选取岩石单轴抗压强度、应力系数、脆性系数、弹性能量指数以及完整性系数这5个指标建立了岩爆预测的PCA-OPF分析模型。通过SPSS软件对国内外50组岩爆工程实例数据做主成分分析,依据方差累计贡献率得出3个主要影响因素,作为输入因子对OPF模型进行训练、评估、测试。试验结果的平均预测准确率可以达到91.25%,对比于其它数学模型,PCA-OPF模型预测准确率更高且更稳定,表明PCA-OPF模型在岩爆等级预测中有较好的实用性,可作为一种新的岩爆等级预测方法。     

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。     

组合煤岩冲击倾向性特性试验研究

煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征关系非常密切．研究顶板-煤体-底板所构成的组合煤岩体试样变形破裂规律及冲击倾向性对于预测冲击矿压具有非常重要的实践意义．通过对组合煤岩的试验研究,得到组合煤岩试样中顶板强度越大,强度越强;组合煤岩试样的弹性模量随着煤样百分比的增加而减小．组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加;冲击能指数随着煤样百分比的增加而降低;弹性能指数随着煤样百分比的增加而呈现增加的趋势．组合煤岩试样中顶板岩样厚度越厚,冲击倾向性相应就越强;组合煤岩试样中煤层厚度越大,则其弹性能指数就越大．     

均匀围压下圆形巷道开挖孕冲能量分析

为了探讨巷道发生冲击矿压的能量机制,对巷道开挖及形成支护结构后煤体内的能量变化进行了研究.基于弹性理论,分析了均匀围压下圆形巷道松动区、弹性区及原岩应力区的能量积聚、释放及转移情况,探讨了巷道冲击的内在机制和远场震源的扰动影响,提出了巷道冲击的状态方程和能量判据.研究结果表明:均匀围压下圆形巷道开挖后随着松动区半径的增大,弹性区煤体始终在吸收能量;巷道松动区煤体塑性变形和破坏是巷道冲击的内在机制,远场震源起扰动作用.结合研究冲击状态方程和能量判据提出了巷道远、中、近的立体防冲体系并在现场得到了运用.     

浅析能量组合型冲击地压控制理论

在总结深井冲击地压的特征和规律的基础上,对冲击地压的发生机理进行了分析,并指出了冲击地压是煤岩体系统在变形过程中由稳定态积蓄能量向非稳定态释放能量转化的非线性动力学过程,建立了以组合型能量转化为中心的冲击地压分类体系,并探讨了组合型能量转化的冲击地压发生机理。在此基础上,提出了以组合型能量转化为中心的冲击地压控制理论。