矿山岩体破坏微震分异速率特征及预警研究

在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。     

岩体结构面产状的平面正态概率分布模型

提出的岩体结构面产状平面正态概率分布模型,是以极点平面投影坐标为分布变量的二维联合正态分布。与球面正态分布相比较,模型更为简单,特征参数也更易于理解,可以描述有明显走向的分布形态,可以用极点中心角距标准差椭圆或椭圆锥形象表示,也易于实现模拟观测。在圆形对称的情况下,平面正态分布模型与球面正态分布模型的分布曲线非常接近,在现实工作中可以代替球面正态分布。     

基于密度峰值改进的岩体结构面优势产状K-means聚类分析法

岩体结构面控制着地下洞室和岩质边坡等岩体工程的稳定性,在岩体力学工程模拟与分析计算中起关键作用。为对岩体结构面进行正确有效的分组,提出一种基于密度峰值改进的岩体结构面K-means聚类分析算法,解决了由于K-means算法选择聚类中心的随机性而易导致聚类结果局部最优的问题。首先,通过计算岩体结构面产状的局部密度和聚类中心距离,确定初始聚类中心并排除异常点,以此作为K-means算法的初始条件进行结构面优势产状的聚类分析,获得合理的聚类分组结果。最后将该算法应用于人工模拟和DIPS中的结构面产状数据,聚类结果表明,基于密度峰值改进的K-means算法的分组合理可靠,可以有效地实现结构面分组和优势产状的确定。     

响应面法在岩体工程可靠性分析中的应用

在目前的结构可靠度分析法中,响应面法被认为式一种相对精确法.详细介绍了采用响应面方法结合数值试验对其进行拟合,求系统的可靠度,并应用于某地下岩体空间围岩稳定的可靠性分析.     

矿山微震震源机制的初步研究

矿山微震震源机制是揭示和认识矿震发生机理,从事矿山微震监测预报、矿震灾害防治的基础和前提,也是从事矿震研究的理论基础之一。根据完整岩石破裂机理,从刚度理论的角度论证了岩石动力破坏的理论条件;在总结矿山常见的岩体破坏类型的基础上,对几种基本的矿震机制进行了全面的论述。     

煤岩体振动破坏试验及微震信号特征

通过所搭建的大型振动试验装置和微震监测系统,探究不同激励加速度和频率条件下整体煤岩试件的振动破坏特性。利用希尔伯特-黄变换(HHT)对煤岩体受迫振动过程中的监测信号进行了模态分离和信号重构,并结合振动力学知识着重阐释了共振放大效应产生的机理。研究结果表明：微震传感器监测信号具有明显的载波特征;当激励加速度峰值达到一定水平(0.5g)时,煤岩试件出现有效微震信号,首次破裂发生在煤层中,信号随传播距离的增大而衰减;随着裂隙的产生和扩展,煤岩试件自振频率降低,当激励频率等于煤体自振频率时,试件会产生共振放大效应,微震信号明显增强;激励加速度和激励频率对微震信号均有影响,激励加速度峰值越大、激励频率越接近自振频率,则微震信号越密集、幅值越大,且出现了优势频段向低频转移的趋势;理论分析解释了上述现象产生的原因。     

基于井上下微震联合监测技术的震源高度误差控制研究

针对近水平煤层因所有微震监测台站均位于同一个水平面内，导致震源高度定位误差较大，无法满足现场监测要求，从震源求解偏微分导数的角度，理论分析了水平煤层震源高度求解误差较大的机理，提出了井上下微震联合监测技术，同时研究了地面台站的层状波速模型，利用爆破事件反演得出最佳P波波速。并通过分析门克庆煤矿和大海则煤矿的井上下微震联合监测数据，证明了该项技术对震源高度求解误差具有较好的改进作用。     

复杂地质条件下冲击地压矿井微震监测系统震源定位精度分析及标校方法

矿井可通过微震监测系统实现对冲击地压发生机理的研究和冲击地压危险的预测预报及防治效果的检测,但为保障定位结果的准确性,在复杂地质条件下,基于爆破定位技术,通过开展震源定位精度分析及标校,确定监测系统合理的波速,实现矿震精准定位,可为矿井冲击地压的防治工作提供可靠信息。     

BSN矿用微震监测系统在金属矿山的工程应用

近年来,微震监测技术因其大范围、区域式、非接触等优势,已经被越来越多的矿山企业认可和采用,成为矿山地压灾害监测预警的主体措施.矿冶科技集团有限公司基于国家863、科技支撑等科技创新项目,研究开发了完全自主知识产权的BSN矿用微震监测系统,通过高精度微震传感器、波形自动滤波与异常波形剔除、高精度定位与地球物理解释、地压监...     

基于微震在线监测的实时震源波速反演技术应用

为了提高冲击地压监测精度、监测范围和监测结果的时效性，基于微震在线监测的实时震源波速反演技术对综采工作面高应力区以及冲击危险区域进行探测。结果表明，高应力分布区域与大能量微震事件震源点位置基本一致，结合大能量微震事件发生前相应区域地音活动特征，验证了震源波速反演结果中应力集中区域与煤岩体中高应力分布区域基本吻合，实时震源波速反演对于探测煤层高应力区域分布规律具有较好的适用性，该技术可直观反馈工作区域应力场的变化。     

岩体质量的可拓学评价方法在边坡工程中的应用

可拓工程评价方法是在解决矛盾问题的过程中，既可利用物元的可拓性确定定性因素，又可利用可拓集合论，通过关联函数可取负值这一特点进行定量计算，使评价方法能较全面地分析对象属于集合的程度，较好地解决了岩体质量评价中定性与定量因素综合评价的问题。     

影响煤层瓦斯赋存的岩体结构分析

煤层瓦斯含量是决定煤与瓦斯突出的主要因素之一.利用岩体结构分析的方法研究了围岩岩体结构对煤层瓦斯赋存的控制作用.岩体结构可用岩层效应厚度影响系数来表示,应用该参数研究煤层瓦斯赋存比用煤层顶板岩性及含砂率更科学.岩石的渗透率不等于岩层的渗透率,岩层的渗透率也不等于岩体的渗透率,煤层瓦斯的保存与逸散决定于岩体渗透率;煤层瓦斯在构造运动后主要顺稳定的透气层向大气逸散.     

深部岩体工程岩爆灾害的事故树分析

通过深入分析深部岩体工程发生岩爆灾害的各种影响因素,利用事故树分析方法找出导致岩爆灾害的最小割集,并对其结构重要度进行分析。结果表明,岩爆灾害是基于高地应力完整硬脆岩体中发生的,岩爆灾害的发生受多因素影响,具有易发性。在目前岩爆机理的研究基础上,通过增强施工安全意识,对防治岩爆灾害的发生起主导作用。研究结果为进一步提高岩爆灾害防治与控制措施提供依据。     

岩体结构面产状模糊密度统计分析方法

以极点密度统计原理为基础,采用三维统计方法,由空间解析几何直接计算统计夹角。在密度统计过程中,把岩体结构面样本在空间上的概率密度分布假设成正态分布。按照这样的分布规律统计空间上各极点的概率密度,并用球面投影原理和方法形成密度图。     

灰色关联分析在工程岩体稳定性分级中的应用

工程岩体稳定性的分级,特别是应用多指标分级,现阶段大多采用定性比较的方法。文中根据岩体稳定性的灰色性和多指标性,提出了岩体稳定性分级的灰色系统理论方法———灰色关联法分级,有效地解决关于岩体稳定性分级。应用实测数据进行验算,说明此种方法是正确的、可靠的,且简单易行的。     

岩浆岩侵入地震识别及解释方法分析

岩浆岩是1种不同于正常沉积岩的特殊岩性体,根据岩浆岩侵入的各种地质特征以及岩浆岩的地震反射外形特征,运用一系列的物探新技术、新方法,对岩浆岩进行地震识别及综合解释。     

基于边坡岩土体劣化破坏的临界滑移面研究

基于边坡岩土体劣化破坏机理,提出了一种边坡临界滑移面的确定方法。该方法通过有限元数值模拟对边坡岩土体进行多次弹塑性计算与应力分析,将每次计算得到的塑性破坏区内的岩土体强度用劣化后的强度进行替换,逐次劣化,直至塑性破坏区在坡体内贯通,模拟滑移面的渐进发展过程,最终确定边坡的劣化滑移面,并以该滑移面为临界滑移面计算边坡的安全系数。选取匀质和非匀质两类边坡算例,运用该方法确定边坡的临界滑移面,并将其与传统的强度折减法进行比较;同时采用矢量分析法分别计算两种滑移面的安全系数。分析结果表明,劣化滑移面由最初的塑性区逐渐扩展形成,劣化滑移面的确定方法适用于确定匀质和非匀质两类边坡的临界滑移面,其适用条件比传统的强度折减法更广;与强度折减法确定的滑移面相比,劣化滑移面更接近边坡实际的临界滑移面。     

岩体弱面破坏对综采工作面周期来压的影响

井田地层多为沉积岩,由于地质构造作用的影响,采场围岩体内存在节理、层理及断层等弱面。指出了采场岩体弱面破坏的形式,利用莫尔强度理论对弱面破坏机理进行了分析,得到了岩体弱面在采动影响下产生"活化"的条件,同时结合赵庄二号井1305综采工作面的矿压显现规律的考察研究,在岩体弱面的影响下,工作面周期来压强度降低,来压步距变小;煤壁及顶板破坏范围变大,容易出现大范围冒顶及片帮。     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换,最后推荐了适用于该露天采矿场边坡岩体抗剪强度稳定性计算取用值。     

基于尖点突变理论的层状围岩失稳判据研究

在层状围岩(岩体梁)地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,研究系统状态下发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统如何从连续渐变状态走向系统性质的突变,并据此分析了层状围岩(岩体梁)突变失稳破坏过程中的能量释放的发生机理。基于定态曲面方程和分支曲线方程,推导得出系统失稳的充要力学条件,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据。岩体梁失稳判据揭示,围岩的稳定性主要由外力的p,q,岩体的弹性模量E,重度rc,层间剪应力τ以及几何形态l,h决定。结合矿区巷道围岩实例,运用尖点突变失稳判据分析与实际结果一致性达84%以上。