基于损伤理论的某超深竖井围岩岩爆倾向性分析

岩爆是高地应力环境条件下一种常见的地质灾害,对施工人员安全存在着极大的威胁.为对某超深竖井围岩岩爆倾向性做出预测,以单轴压缩试验得到的力学参数为前提,引入基于损伤的岩爆应力解析解,从应力、岩性、能量储放条件三方面对岩爆倾向性做出分析,并通过损伤力学理论解释岩爆倾向性.结果表明,该竖井围岩无岩爆倾向性,结合实验所得到的应...     

基于声发射RA-AF值识别不同岩爆倾向性灰岩破裂特征

岩爆已成为深部工程开挖中普遍关注的地质灾害之一,针对某铜矿竖井开拓及深部回采过程中可能诱发的岩爆灾害,对取自同一地质钻孔不同埋藏深度的灰岩岩芯试样开展单轴加载声发射试验及单轴加卸载试验,基于多重岩爆倾向性判据综合评价不同埋深灰岩岩样的岩爆倾向性强弱等级,结合声发射RA-AF值演化特征及宏观破裂形貌识别不同岩爆倾向灰岩的破裂特征。研究结果表明:同一钻孔灰岩的岩爆倾向性强弱程度随着埋深梯度的增加逐渐增强;随着岩爆倾向从无—弱—中等—强,单轴加载过程灰岩AF值整体呈减小趋势,而RA值呈增大趋势,RAAF值分布由原点集中型向逐渐贴近RA轴演变;不同岩爆倾向灰岩宏观破裂形态与RA-AF值识别结果具有一致性,岩爆倾向性愈强剪切破坏作用愈显著,破裂形态由张拉破坏为主转为以张剪破坏为主。研究结果可为深部开采岩爆破坏形式以及岩爆灾害的预防提供理论依据。     

基于超声波平测的巷(隧)道岩爆破裂演化试验研究

针对岩爆试验及监测研究的不足,基于超声波平测法声波监测,利用真三轴加卸载试验系统开展了直墙拱形巷(隧)道在单面约束情况下的双轴压缩岩爆试验,分析和探讨了岩爆破裂演化与平测波形规律。结果表明,随着垂直载荷的增加,巷(隧)道围岩两帮呈现出起伏、粗糙破裂面和片剥体,整体试样产生沿加载方向发展演化的裂纹;实现了全程的超声波平测法声波监测,经过波形对比分析,可以较好的反映围岩表面附近和内部的破裂演化进程,波形开始畸变可做为围岩岩爆破裂演化的前兆;通过监测分析平测法声波波幅,可以掌握围岩内部的全程发展变化情况,实现对围岩能量聚集、耗散与释放过程的识别;对于巷(隧)道围岩层裂、离层及完整围岩岩爆等可应用超声波平测法进行声波检测与监测。     

某深竖井围岩岩爆倾向性预测研究

为评估某深竖井目前施工段围岩岩爆烈度等级,基于AHP-FUZZY理论方法并结合现场施工实际,综合考虑现有理论判据和岩爆发生机理,选取脆性系数、弹性能指数等8个评价指标预测岩爆等级,结果表明该竖井围岩无岩爆倾向性.同时结合损伤理论从岩体强度、储能能力、劣化程度等方面解释了其倾向性,其结果可为竖井现场施工和支护设计提供参考...     

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。     

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。     

基于声发射测试的岩爆倾向性预测研究

为研究岩石岩爆倾向性与加载过程中声发射特征的关联,建立了不同岩爆倾向岩石加载过程中声发射累积数与应变的定量关系,并对3种不同岩爆倾向性岩石单轴加载下的声发射特征进行了实验室试验,验证了其正确性。当岩石岩爆倾向性较强时,随着应变量的增加,主破裂之前只有零星的声发射出现,并且能量非常小,主破裂之后的声发射几乎没有,而主破裂时的声发射数目和能量都非常显著。当岩石岩爆倾向性较弱时,加载不久就有少量声发射出现,在时间上呈现无规则型、没有声发射率显著变化的阶段出现。     

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。     

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。     

基于组合赋权-改进集对分析的岩爆倾向性预测研究

岩爆是地下工程中的主要地质灾害之一,具有强破坏性、不确定性、突发性等特点。为准确、有效地预测地下工程中的岩爆倾向性,基于组合赋权-改进集对分析理论,建立了岩爆倾向性预测模型。首先从岩性、应力、围岩3个方面确立预测指标;其次利用组合数有序加权平均算子赋权法（Combination Weighting Averaging,C-OWA）、关联准则重要性赋权法（Criteria Importance Though Intercrieria Correlation,CRITIC）、博弈论分别计算出主观权重、客观权重,组合权重;最后将传统集对分析理论中的三元联系度改进为四元联系度,用改进后的集对分析理论计算出综合联系度来预测出岩爆等级。将该模型应用于西藏甲玛铜多金属矿等工程的岩爆倾向性预测中,得出该矿的综合联系度为[u1=-0.302 9],为弱岩爆,与实际相符。研究表明：所建立的模型适用于岩爆倾向性预测,与交互式多准则决策预测模型和逼近理想解排序法预测模型对比,准确性、可靠性较优,为岩爆倾向性预测提供了一种新的途径。     

深部开采临近断层应力场演化规律研究

针对耿村煤矿东部区段深部开采临近F16逆冲断层容易造成冲击地压问题,采用数值计算与相似材料实验相结合的研究方法,研究了随开采深度增加及临近F16断层过程中围岩应力场演化规律。研究结果表明,随着开采深度的增加及临近F16断层,增大了围岩应力集中程度,在断层上盘岩体水平推力、覆岩重力以及采空区岩层下滑力叠加作用下容易使得断层下盘岩体以某一轴线发生扭转,增大了冲击危险性。综合判断其冲击地压失稳模式为F16逆冲断层、井田境界煤柱影响下的高应力、大范围、区域性失稳。     

Roadway dynamic response analysis under mining rockburst condition

In order to determine how a roadway withstands a momentum wave and determine the extent of damage to rock surrounding the roadway under different force wave peak impacts, the roadway dynamic response state was analysed using numerical simulation method. The roadway’s critical peak force wave and fracture region under dynamic wave action were put forward. It is concluded that the method has practical value to roadway support and rockburst prevention. Supported by the National Key Technology R&D Program in 11th Five Years Plan of China (2006BAK03B06)     

岩爆的超声波监测及预测预报方法试验研究

针对岩爆监测研究的不足,开展了完整硬岩岩爆单轴压缩试验及全过程超声波监测,分析了完整硬岩岩爆破坏特征及超声波前兆规律,探讨了完整硬岩岩爆的预测预报。结果表明:对于完整硬岩岩爆,当加载载荷达到其峰值强度便产生噼啪声响,随之发生爆裂,通过分析碎片,发现试样靠近外部区域劈裂现象明显,越靠近试样内部其破裂面的粉化程度越严重,剪切现象越明显,是源于内部被约束程度的增加导致的强烈摩擦作用和高耗能的结果;通过对完整硬岩岩爆全过程超声波监测,发现波速由平稳不变发展到波动状态、首波波幅由微小的起伏波动发展到较大的起伏波动、衰减系数从增加转为下降均可作为岩爆发生的前兆;首波波幅由总体上减小转为明显增加也可作为岩爆发生的前兆,首波波幅由一直减小发展到微小起伏波动可作为岩爆发生的前兆;硬岩超声波频谱图可反映硬岩试样在载荷作用下其内部由变形发展到产生损伤再到破裂随即岩爆的过程。     

巷道群冲击地压数值模拟研究

 针对巷道群开挖过程中可能发生的冲击危险性,应用FLAC数值模拟对巷道群分步开挖过程中不同煤柱宽度对巷道变形破坏模式的影响进行数值模拟研究,模拟得出巷道群开挖造成巷道围岩周围产生应力叠加,而且当相邻巷道煤柱宽度相同时叠加现象最为明显。随着开挖巷道的密集,对应的侧向支承压力峰值及峰值位置都增大,并且影响范围也随着煤柱宽度的减小向巷道群附近围岩不断地发生转移,对于合理预测巷道群冲击地压危险区域具有一定指导意义。     

浅埋深坚硬顶板工作面冲击地压微震时空前兆信息特征

为提高冲击地压矿井现场防冲措施实施的针对性,以宽沟煤矿B2煤层I010203工作面为工程背景,研究其历次矿压显现事件发生前后的微震监测信息时空演化规律.结果表明:I010203工作面矿压显现事件震源位置受上层"刀把型"采空区边界影响,具有阶段性特征,且主要集中于工作面中下部、 区段煤柱和侧向采空区围岩,垂向上大多位于煤...     

水防治岩爆的静力学机制研究

在对开阳磷矿砂岩自然风干和饱水状态下静力学特性试验研究的基础上,探讨了水对岩爆防治的静力学机制。饱水砂岩静载试验表明较硬岩石遇水后静态强度下降,变形量增大,岩体积聚弹性能的能力下降;三心拱巷道围岩遇水软化后,支承压力峰值应力明显减少,峰值位置向岩体深部转移,这样能有效降低岩爆发生的机率和等级。     

港里铁矿软破围岩巷道支护方案研究

针对港里铁矿的软破围岩巷道存在的自稳性差、维护难度大的问题,对其巷道支护方案进行了研究。基于围岩与支护的相互作用,探讨了软破围岩巷道变形破坏机理和特征,确定了适用于其工程特点的支护技术。采用物理相似模拟和三维数值模拟等实验方法,对不同支护条件下,巷道围岩的应力、应变的变化规律进行了实验研究,并提出了相适合的支护方案。工程实践表明:采用该支护方案能够有效地控制巷道地压,提高巷道的抗变形能力,延长了巷道的安全稳定期。     

应力波扰动诱发冲击矿压数值模拟研究

采用非连续离散元软件UDEC,对应力波扰动诱发冲击矿压形成发生全过程、巷道埋深H及扰动应力强度P,max对围岩稳定性的影响进行了有效的数值模拟,得到了巷道围岩在应力波扰动过程中响应速率、响应变形及岩体破损范围大小,以及发生冲击矿压的临界深度和临界扰动应力强度值.结果表明:扰动应力波是引起围岩裂隙延伸贯通,继而诱发冲击矿压的重要因素;围岩埋深条件及扰动应力波的强度决定了巷道围岩裂隙发展影响区域及形态,并最终影响到冲击地压发生与否.研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理具有重要意义.     

湖西矿800m深井冲击倾向性试验及防治对策研究

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件。本文对湖西矿主采煤层进行了煤岩冲击倾向性试验研究,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标,以及弯曲能量指数的岩层冲击能量指标进行了试验和分析,获得该矿深部煤岩冲击倾向性评判结果,在此研究基础上,提出了湖西煤矿未来深部开采时冲击灾害防治对策。