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...     

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。     

金属矿千米深井高应力特性岩爆发生规律与防治措施研究

针对大红山铁矿进入千米深井开采后,在巷道、竖井和大断面硐室的基建开挖过程中发生的多次不同程度的岩爆动力地压现象等严重的地压灾害问题,首先对千米深部采区的高地应力特性进行了研究,得到了其深部高地应力处于超过亚临界深度的状态,但还没有达到临界深度的总体评价结果;其次采用模糊综合评价法获得了不同岩性在不同埋深的岩爆倾向性,得到了深部采区岩体总体上具有中等岩爆倾向性,在最深-40 m水平的局部,大理岩、片岩和磁铁矿的岩爆倾向性趋于强烈的结论;其次全面统计了基建过程中发生的岩爆案例,获得了岩爆发生与埋深、地应力、岩性等的关系与规律,得到了岩爆数量随埋深的增加呈指数关系增加的规律;最后提出了易爆岩层巷道与硐室的岩爆动力地压灾害的防护措施。     

会泽3~#竖井岩爆危险性评价及控制研究

随着竖井开采深度的逐渐增加,岩石赋存环境更加复杂,高地应力导致的岩爆、地压突出等灾害也更加频发,其中岩爆危害性最大。因此对其危险性进行评价,进而采取有效的防治措施具有重要的现实意义。本文通过对国内第一深井——云南会泽3~#竖井的地质勘察资料及岩石力学实验数据分析,总结了该竖井周边围岩的应力场分布及岩石力学性质,揭示了会泽3~#竖井的高应力灾害危险区域分布特征;并结合现场实际施工情况,提出了岩石力学监测、围岩卸压、合理支护及日常安全施工管理等防治防护措施。研究结论对超深竖井施工的岩爆防治具有一定的指导意义。     

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.     

基于模糊物元理论的深井开采岩爆倾向性评价与防治

针对甘肃某铅锌矿开采深度已达800～1 000 m,部分巷道出现片帮冒顶等现象及岩爆活动剧烈的现状,利用模糊物元理论,选取岩石脆性系数、巴顿岩爆判据、弹性变形能指标和冲击能指数4个指标作为评价依据,通过岩爆倾向性评价隶属函数构建岩爆倾向性评价模糊物元,得到不同中段各类岩石的岩爆倾向性综合评价结果;该矿区岩爆以水平应力型和综合应力型为主,自重应力随开采深度逐渐增大,将占主导;岩爆破坏为板状劈裂向块状剪切及片状弹射发展的过程;提出了软化围岩、改变围岩应力状态、支护与加固、优化爆破参数等深井岩爆防治措施,为类似条件深井开采岩爆评价及防治工作提供了理论指导依据。     

基于多重判据的某深部矿区岩爆倾向性研究

以岩石的岩爆倾向性出发,选取了脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、改进后弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标作为评价岩石岩爆倾向性的判别法则。对某深部矿山的主要岩石进行岩爆倾向性评价,并进行了相应的力学试验和计算,各岩爆指标的判别结果之间存在差异,为了更加准确、合理的对4种岩石的岩爆倾向性等级做出评价,将脆性岩爆指标判别法、Barton岩爆指标判别法、弹性变形能岩爆指标判别法和冲击能岩爆指标判别法的判别结果进行综合分析,得出了更加准确的判别结果。     

会泽铅锌矿深部围岩岩爆倾向性分析

会泽铅锌矿8#矿体埋深大、原岩应力高,局部地段已有岩爆发生,为保证井下安全回采,有必要进行围岩岩爆倾向性方面的研究.根据矿体地质赋存条件,基于岩石Kaiser效应的测试结果,测得了该矿1451～901m中段的地应力方向和大小,同时结合室内岩石力学参数测试结果,采用应力判据,分析了8#矿体深部矿岩岩爆倾向性,总结了现场岩爆特征.研究表明:8#矿体1451～901m中段均有中等至强烈岩爆倾向性,为8#矿体回采顺序、采场结构参数优化和微震监测系统布置提供了基本资料.     

深竖井开挖岩爆倾向性多指标预测

工程地质勘查孔及其信息是深部岩石工程前期重要的研究对象和决策依据。综合考虑诱发岩爆的内因和外因,从岩石性质条件、围岩应力条件、围岩地质条件三个方面选取8个评价指标,基于钻孔岩芯开展了地应力测试、岩石力学指标测试、声波测试,分析了新城金矿新主井-930 m以下井筒开挖岩爆倾向性。结果表明:①岩爆倾向性并非随深度线性增长,各深度水平岩爆危险性真实值应为多种因素综合作用的结果;②新城金矿新主井-930 m以下深度井筒开挖的岩爆倾向较大,可采用作业面钻孔卸压、垂直井壁钻孔卸压、超前爆破卸压、柔性让压支护等手段进行岩爆防治;③不同指标分级方法所得结果存在一定的差异性,说明单指标岩爆倾向性评价方法存在一定的局限性,应建立更为科学的综合评价方法。     

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。     

焦家金矿寺庄分矿深部岩体岩爆倾向性分析

焦家金矿寺庄分矿进入深部开采阶段,围岩所处环境逐渐恶化,巷道围岩出现较大变形,危及矿山的安全生产。通过现场地应力监测得到深部应力分布特征,利用深度判据、Turchaninov判据、陶振宇判据和强度脆性系数判据对岩体岩爆倾向性进行描述。综合评判结果为角闪英云闪长岩处于轻微岩爆的危险等级,二长花岗岩岩爆倾向性判定为强烈岩爆等级,需加强监控及防护。岩爆倾向性分析结果为矿山深部安全开采提供有效科学支撑。     

东海煤矿深部岩爆倾向性评价

在矿井深部开采过程中,遇到的主要地压灾害之一是岩爆。通过岩石力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法。利用RMT-150B岩石力学实验系统对东海煤矿深部的岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、应力—应变测试用脆性系数(R法和Ku法)、能量判据法、动态(DT)法等方法评价了东海煤矿深部岩石的岩爆倾向性。实验结果表明,该矿岩石均具有明显的岩爆倾向性。     

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。     

高峰矿105号矿体深部安全开采与岩层控制技术研究

高峰矿105号矿体深部采深达1200m,水平应力较大。前期开采引起岩体破坏,矿柱普遍应力集中明显。针对105号矿体深部开采存在地压与岩爆灾害隐患的问题,开展了岩层控制与优化开采研究。通过岩石力学实验,进行岩爆倾向性试验研究,测定了岩石弹性变形能指数,结合现场条件判定岩爆倾向性。实验结果表明,深部矿体具有中等程度岩爆倾向性。现场开展了工程地质调查,采用数值模拟分析了深部矿压现状及发展趋势。对采空区进行胶结充填,对围岩采取锚杆加金属网支护,在破碎矿段采用条块后退式回采,对深部中段较厚大矿体采用中深孔开采,有效解决了顶板管理难题。在深井开采高应力环境下,采取合理的采场结构参数,优化回采顺序,实现了安全开采。     

应力松弛岩爆试验及演化模型研究

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩 爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出 了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模 型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与 机理。结果表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经 过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生 轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于 稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段, 全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整 体爆裂。整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆 开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂。 分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析 符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反 映第二类松弛岩爆演化过程。依据定义的应力松弛损伤变 量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳 定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩 爆3个演化阶段。研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长 期稳定性分析等具有很好的指导作用。     

某深井矿山岩爆特征及形成机理研究

地应力、构造发育。对矿山地质条件进行了阐述,通过现场调查,描述了岩芯饼化和围岩剥落现象,分析了岩爆特征,总结了发生岩爆的基本规律,对8#矿体进行了岩爆类型和岩爆烈度分级划分,得出了该矿体围岩从1 451 m中段至1 261 m中段具有中等至强烈岩爆倾向性,从原岩应力、地质构造及开采深度等岩爆影响因素分析了岩爆发生的成因和形成机理,为选择合理的采矿方法和岩爆控制技术措施提供了重要依据。     

岩爆倾向性巷（隧）道围岩破裂的试验研究

针对硬岩岩爆问题,研制岩爆倾向性材料和断面围岩成形和卸荷的一体化装置,同时为得到因钻爆法或TBM施工造成的围岩损伤对岩爆破裂的影响,在围岩左侧帮预制与临空面平行的非贯通裂隙,制作物理模型,对具有岩爆倾向性的方形巷（隧）道围岩破裂模式进行物理模拟试验。通过数值试验,对比分析含裂隙（损伤）围岩与完整围岩破裂演化的特点。结果...     

岩爆孕育过程的力学分析及破坏条件探讨

通过对岩爆孕育过程的力学状态分析,逐步揭示了岩爆的形成过程。研究表明:(1)岩爆孕育过程的力学形态是由弹性转化为塑性,在塑性岩体中发生岩爆,而由其周围弹性岩体提供岩爆能量;(2)岩爆的前提条件是地下工程开挖后,处于单向应力状态且应力集中系数最大的硐壁围岩出现塑性破坏区域;(3)岩爆体只有在满足自身释放和周围围岩对其释放的弹性应变能大于由摩擦力和粘结力做功形成的阻能情况下才会发生岩爆;(4)应力条件是岩爆发生与否的触发条件,能量条件才是岩爆发生与否的根本条件。     

基于粗糙集与遗传算法的岩爆倾向性预测方法研究

结合粗糙集理论与遗传算法,提出一种新的岩爆倾向性预测方法。以碳化矿床采场工作面岩爆倾向性预测为例,选取9种岩爆影响因素作为条件属性,将采场工作面岩爆倾向性结果作为决策属性,选取77组采场岩爆或非岩爆工程实例数据,构成岩爆倾向性预测样本集合。将样本集合随机分为训练样本和测试样本2个集合,对2个集合的属性值进行量化,建立训练样本决策表与测试样本决策表。采用遗传算法对训练样本决策表的条件属性进行约简,得出条件属性的最小约简和核。应用粗糙集理论从约简结果中提取精简的岩爆倾向性判别规则集。用获得的规则集对测试样本决策表中的岩爆倾向性进行预测,并与实际结果对比,验证了判别规则集的可行性和有效性。结果表明,基于粗糙集与遗传算法的岩爆倾向性预测方法更具客观性和科学性,有较高的工程实用价值。     

冬瓜山典型矿岩岩爆倾向性基于灰色关联度的模糊综合评判

利用灰色关联度理论研究几种典型矿岩与岩爆倾向性有关的一些力学参数同两个常用的岩爆倾向性指标－弹性能指数和冲击有指标的关系，参数包括岩石单轴抗压强度、压拉比、脆性比、脆性系数和单位极限储能。利用灰色关联度计算模糊综合评判时的权系数，综合考虑影响岩石岩爆倾向性的几个关键参数，对这几种矿岩的岩爆倾向性进行综合评判，得出这几种典型矿岩岩爆倾向性相对大小。研究结果对岩爆危险区域的划定具有实用意义。