声发射技术在岩体冒落预测预报中的应用

论述了岩体声发射技术原理,结合实例介绍了岩体声发射技术在大规模及局部冒顶中的应用情况.     

某镁矿山爆破岩体声发射信号特征分析

为预测、预防岩体失稳,对某镁矿山岩体进行了为期13 d声发射监测,将采集到声发射信号结合监测过程中岩体出现冒顶和片帮现象,分析岩体破坏失稳各个阶段声发射信号特征;将岩体声发射率与试验室岩石单轴压缩破坏声发射率进行对比分析,研究二者的异同。研究表明,岩体处于受力初始阶段,声发射事件较少,观测场所是安全的;如果在一定周期内接收到连续的声发射信号且声发射事件明显增加,岩体破坏已经进入发展阶段,此时采场处于不稳定状态,应该加强现场的安全措施;如果一定观测周期接收连续的声发射事件,但事件数并不多,岩体破坏由活动期转入失稳前的稳定期,应该停止一切作业活动。结果对于岩体稳定性控制具有指导作用。     

顶板冒落定位的声发射监测技术

针对矿山开采过程中存在的采场冒顶问题，采用声发射监测技术，通过对岩体声发射特征的分析与冒顶预报不准原因分析和改进，结合地质结构分析，利用简易的定位方法，采用多台仪器实行多点声发射监测，较好地解决了采场冒顶的准确定位预报问题。     

铜坑锡矿采场巷道冒顶片帮预测预报研究

矿山安全事故中。采场巷道由于围岩失稳而出现的冒顶和片帮事件占有很大的比重。作者与大厂铜坑锡矿合作，利用岩体结构分析法分析围岩的稳定性，进行冒顶、片帮的预测，用声发射的方法监测预报。本文就是这一研究课题的总结．     

岩体结构分析监测法及其应用

地下矿山冒顶片帮的预测、预报研究，是国内外矿业界普遍关注的课题之一。通过对云南大姚铜矿、大厂铜坑锡矿、云锡马拉格锡矿等地下矿山采取岩体结构分析与声发射等监测手段相结合的方法．确定冒滑块体，并进行了一些成功预测预报的实例，阐述了岩体结构分析监测法的研究内容及特点。这一方法的推广应用为个别危岩冒落或滑落的预测预报提供了一条有效的途径。     

采空区地压灾害监测技术研究

以某矿山Ⅳ#采空区地压灾害监测为实例,介绍了以多通道声发射监测为主,应力监测为辅的综合监测方法,并以一次采空区顶板冒落事故成功预报为例,对冒顶事故发生前后一周内的声发射事件数、时间率以及应力变化情况分别进行了统计和分析,总结了岩体失稳前声发射前兆规律,指出了声发射事件率警报值。     

岩石声发射活动规律的理论与试验研究

对岩石声发射活动的时空分布规律和活动模式进行了分析和探讨,并通过室内单轴压缩条件下铁矿石的声发射特性进行了验证,为正确利用监测的声发射信息进行岩体稳定性预测提供了理论依据。     

煤岩破裂声发射实验研究及R／S统计分析

对受载煤体破裂过程中的声发射（ＡＥ）信号进行了测定和分析．研究结果表明,受载煤岩体的变形破裂及声发射信号并不连续,而是阵发性的．声发射信号符合赫斯特（ＲＳ）统计规律．在受载煤岩体的破裂过程中,声发射信号基本呈现逐渐增强趋势,这对于预测预报煤岩灾害动力现象有重要的意义．     

岩体失稳过程中的声发射监测研究

对大红山铜矿岩样进行了单轴压缩和劈裂试验,研究岩样在加载过程中的声发射特征。同时,对该矿2个盘区进行了盘区顶板的声发射监测,探索岩体的破坏机理和预测破坏的方法。根据室内试验与1 a多的现场监测发现,室内岩样破坏过程中声发射特性与现场监测中出现的点柱垮落、采场顶板冒落现象的声发射参数规律相似。声发射活动从平静到剧增且维持较长时间的变化可视为岩体失稳的前兆信息之一。     

双轴压缩下饱和水对洞室岩体声发射的影响实验研究

通过含洞室体在双轴压缩状态下的声发射实验，搞清饱和水对洞室岩体声发射特性的影响，以便利用声发射规律预测岩爆和岩体失稳。     

用电磁辐射法监测预报矿山采空区顶板稳定性

对坚硬煤岩层的电磁辐射特性进行了实验研究,对煤矿回采过程中煤岩体电磁辐射变化规律进行了监测分析,在此基础上提出了电磁辐射监测预报顶板稳定性的技术方法,并在煤矿进行了试验应用.研究结果表明：在矿山采掘过程中,伴随顶板活动会产生明显的电磁辐射信号,顶板垮落前电磁辐射有异常反映,表现为异常增大或呈现增长趋势,用电磁辐射法监测预报顶板垮落是可行的, 且具有快捷、方便、准确率高的优点.     

声发射和变形场联合监测试验研究

为探究工程岩体在声发射和变形场联合监测下破裂失稳的特征,分析两者与岩石破裂失稳的内在联系,进行了片麻岩单轴压缩试验,提供一种更全面的预警方法.研究结果如下:声发射累计振铃计数和变形场应变均方差两个参数曲线启动点出现时间差距不大,预警点出现时间差距较大,总体上声发射比变形场更早监测到破裂信息;声发射累计振铃计数曲线和应变...     

崩塌地质灾害岩体结构与变形特征分析研究

针对发生崩塌灾害后岩体结构发生变化,导致周围路段地质灾害频发的问题,提出了崩塌地质灾害岩体结构与变形特征分析方法。介绍研究区域的基本情况,结合实际勘察结果,确定具有代表性的崩塌灾害后岩体为研究对象;通过扫描电子显微镜观察岩体微观结构,分析崩塌灾害下岩体结构,模拟岩体变形特征,实现崩塌地质灾害岩体结构与变形特征分析。研究结果显示,崩塌灾害发生后,该区域岩体存在大量裂缝,在岩体自重的作用下形成拉张折断破坏模式,并且因为岩体中紧密镶嵌角砾与胶结结构,导致晶体挤压错位明显;由于岩体受到崩塌灾害影响和长期处于蠕变状态,导致岩体上部弯曲变形,严重威胁周边公路与居民安全。     

岩体局部冒落的预警系统初探

岩体的局部冒落长期困扰着地下矿山的安全生产，对其进行预防、预报势在必行，。在分析常用研究方法的基础上，通过对切变时间的分析研究，提出了监测围岩冒落的预警系统，采用自愿制仪器进行初步实验，取得了较好的效果。     

崩落法回采时顶板岩层崩落过程监测与分析

用崩落法回采倾斜矿体时顶板围岩的崩落过程是目前没有很好解决的问题。通过地质钻孔,采用电路连通判断法,对程潮铁矿采场顶板的崩落过程进行了监测。监测结果表明,顶板的崩落过程是非常复杂的,受到岩体质量、岩体中的弱面、初始地应力场、空区形状及松散充填体等的影响,而且具有明显的跳跃特征。在组成矿体顶板的各种岩层中,质量高的岩层是控制崩落过程的关键层。关键层较难崩落,但在崩落时具有突发性,会产生较大厚度岩层的突然垮塌。受主关键层的影响,在地表塌陷之前,有相当长一段时间不出现崩落或者崩落速度很慢。而当主关键层崩落后,表地会在较短的时间之内突然塌陷。研究结果表明,复杂岩层顶板的崩落过程及崩落时间的预测必须考虑岩层性质及其空间分布特点,其中,关键层的识别是非常重要的。     

岩体崩塌的早期预警方法与试验验证

岩块体崩塌的早期预警一直是岩土工程灾害研究的热点和难点问题。传统监测方法大多关注于破坏阶段,因此很难实现崩塌等脆性破坏灾害的早期预警。实际上,崩塌通常经历分离和破坏两个阶段。关注分离破坏阶段的前兆事件,可更快提醒公众在灾难性的崩塌事件之前寻求庇护。本次实验应用激光多普勒测振技术,通过新型物理模型实验,开展危岩分离破坏前兆现象识别研究。实验采取新型的冰冻实验方法来模拟岩块体黏结强度不断降低,块体随着时间推移,稳定性不断降低,最终于117 s发生破坏。监测结果显示,频率监测指标分别在50 s和115 s发生分离和加速破坏前兆。基于分离阶段破坏前兆识别提前67 s实现预警,而基于加速破坏阶段的破坏前兆识别则在破坏前2 s触发预警。相较于传统的基于破坏前兆识别的预警思路,基于分离破坏前兆识别的预警方法提前65 s对岩块体崩塌破坏进行预警,具有更好的时效性,可有效利用早期预警的"黄金期",为工程中更好地应对崩塌灾害争取时间。基于分离破坏前兆识别的岩块体崩塌灾害预警思路是矿山等高陡边坡岩体崩塌等脆性破坏灾害应急预防的发展方向。     

大同矿区坚硬顶板大面积整体切冒分析

针对大同矿区坚硬煤层坚硬顶板及坚硬覆岩介绍了一种特殊的开采沉陷实例,即大同矿区"三硬"条件上覆岩层大面积整体突然切冒。从煤层特征、围岩性质、采煤方法及顶板控制等方面对影响顶板大面积一次性整体切冒的因素进行了详细分析,阐述了坚硬顶板大面积一次性整体切冒的机理,指出了其对井下采场和地表破坏具有突发性、随机性和滞后性。因此对大同矿区开采沉陷的治理具有重要意义。     

冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究

高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用,引起岩体结构损伤和强度弱化,对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料,其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制,制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样,进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明：①冻融前,随着水灰比的增大,试样初始孔隙率增大、密度降低,进而导致其波速下降;冻融过程中,波速随着冻融次数的增加而减小,且水灰比越大,波速损失率越高。②随着水灰比增大,类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象;当水灰比为0.325~0.35时,类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加,应力应变曲线趋于扁平化,试样由脆性逐渐向延性转化,且水灰比越大,试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。     

渝湘高速公路正阳隧道塌方治理方案研究

塌方一直是我国隧道建设领域研究的热点问题。从施工过程中冒顶塌方形成经过、产生塌方原因入手,对渝湘高速公路正阳隧道一次塌方事故提出治理方案,认为岩隙渗水作用于覆盖层较薄、渗透性强的松散破碎地段使隧道上方岩土体的自稳能力恶化;通过坍口设置截水沟及多种形式注浆技术,及时加固坍塌体,封堵岩隙渗水。方案效果良好,具有一定借鉴意义。     

孟家堡子铁矿岩移控制方法研究

孟家堡子铁矿露天开采完成后,位于+70 m水平以下的矿体采用无底柱分段崩落法开采,随着井下采矿的进行,覆岩已经冒透至露天坑底,形成了大规模的地表塌陷坑,岩移活动对地表办公区及竖井构成了严重威胁。目前矿山存留的废石无法满足地表塌陷坑充填需求,致使塌陷坑边壁岩移发展无法得到有效控制。根据临界散体柱支撑原理,试验研究了尾砂替代废石充填地表塌陷坑的岩移控制新方法,分析了不同尾砂浓度及散体粒径分布下的尾砂渗透特征,得到了受散体下落高度影响的尾砂混入高度预测表达式。研究表明：70%~80%浓度下的尾砂混入高度范围为130.76~42.36 m,该浓度范围内的尾砂混入高度小于塌陷坑内散体覆盖层的最小厚度,即采用该浓度范围内的尾砂充填地表塌陷坑是安全可行的,最终确定的现场合理尾砂充填浓度为75%~80%。为确保充填作业安全顺利进行,将塌陷坑划分为斜面充填区与饱满充填区,提出了沿塌陷坑轴向与径向三向协同充填方法,为矿山安全、绿色、高效开采提供了有力保障。