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。     

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。     

基于灰色关联分析理论的岩爆烈度预测研究

基于灰色系统的灰色关联分析理论,选取影响岩爆的一些主要因素,如地应力、岩石抗压和抗拉强度、岩石弹性能量指数,对岩爆的发生与否及烈度大小进行了预测。针对国内外一些岩石地下工程实例进行了分析计算,结果与实际情况符合的很好,说明岩爆预测的灰色关联分析方法的有效性。     

一种新的岩爆分级预报模型及其应用

为了探索岩爆预报 ,根据影响岩爆的一些主要因素 ,应用物元概念和关联函数 ,建立了岩爆分级预报的物元模型 ,针对国内外一些岩石地下工程实例进行分析、计算 ,初步结果说明该模型在岩爆分级预报中有良好的应用前景 .     

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。     

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。     

深埋矿床井巷岩爆特性分析

根据冬瓜山井巷掘进期间记录到的岩爆资料, 总结了该矿井巷的岩爆特征和发生条件。对该矿床几种主要的岩石进行了强度试验、峰值强度前的加卸载试验、全应力应变试验和峰值强度后的松弛试验, 指出该矿床矿岩除大理岩外, 其他岩石都具有不同程度的岩爆倾向性, 提出了岩爆具有本源性和诱导性两种属性的观点。     

地下磷矿开采岩爆机理及防治对策

随着地下工程的不断发展,岩爆成为严重影响施工安全的地质灾害,为了研究岩爆发生机理及防治措施,以宜昌后坪磷矿岩爆灾害为工程背景,现场采取后坪磷矿岩爆区域岩样,运用GCTS系统岩石三轴仪进行室内岩石三轴试验,分析围岩物理力学参数,通过岩爆预测深度判据,预测岩爆发生的深度,并利用三轴试验下的声发射三维定位技术,分析岩爆发生机理,并为工程岩爆预防及处理提供对应措施。     

深井硬岩矿山岩爆灾害防治研究

采用室内试验、数值计算和现场岩爆研究相结合的综合研究方法，以冬瓜山矿床开采为对象，对深井矿床开采岩爆防治进行了系统的研究，由矿岩力学试验，采用岩爆综合评判指标确定了矿岩的岩爆倾向性，指出岩爆倾向性具有本源性和诱导性两种属性；电镜试验、物理模型试验和现场岩爆研究发现岩爆主要由张拉断裂引起，具有明显的岩石破坏和工程施工异常性前兆；现场岩爆研究和数值计算表明岩爆危险区位于应力集中、能量贮存大及具有快速释放能力和条件的区域；从岩爆预防角度，采用数值分析方法以能量释放率为衡量指标，对采场结构参数、开采步骤等进行了优化；从减少能量筘存、控制能量释放、采用柔性支护和建立岩爆监测系统4个方面，得出了具体的岩爆防治措施。图3，表2，参11．     

基于模糊数学法的阿舍勒铜矿深部岩体岩爆倾向性预测

在地应力测试和岩石力学参数试验的基础上,首先采用单指标评价法,如:岩石脆性系数法、能量冲击性指数法、岩石弹性能量指数法等,对阿舍勒铜矿深部岩体的岩爆倾向性和烈度大小进行了预测,发现采用不同的岩爆倾向评价方法,其结果会存在一定的离散性。基于单指标评价结果,采用模糊数学评判法,建立数学模型,对阿舍勒铜矿深部围岩体岩爆倾向性进行了综合分析计算,评判结果表明:凝灰岩、铜硫矿、黄铁矿三种岩性岩爆倾向性分别为弱岩爆倾向、中等岩爆倾向、中等岩爆倾向,评判结论与现场实际情况吻合,表明使用模糊数学综合评判法预测岩爆倾向性可靠有效。     

优化中深孔爆破参数的实践

本文对胡家峪铜矿中深孔爆破参数优化的试验进行了总结.试验以地质结构面调查、矿岩力学试验和声波测试、爆破漏斗试验及孔网参数模拟为基础,采用了适合岩石条件的大密集系数.试验取得了成功和较好经济效益,试验的爆破参数有推广应用价值.     

炮孔柱状装药爆破时岩石破碎和破裂的理论探讨

运用爆炸冲击波理论并假定冲击波波阵面后岩石介质不可压缩, 探讨了岩石炮孔柱状装药爆破时粉碎区的形成并推导了粉碎区半径、爆腔半径、裂隙区半径的计算公式。同时提出了爆炸波作用下岩石中压坏区的概念, 分析了压坏区形成机理并计算了压坏区半径。研究结果表明:岩石中激起的冲击波强度越高、岩石的可压缩性越强, 造成岩石的破坏程度和破坏范围也就越大。     

复杂地层中深孔爆破盲炮产生的原因及预防措施

贵州六盘水红桥新区工业园区是典型的喀斯特溶岩地质地貌，岩层积水、溶洞多且存在很多裂缝，在前期的工程爆破中经常出现局部盲炮现象。结合工程实践所出现盲炮的原因进行分析和总结，同时提出了预防措施。按照所提出的预防措施进行爆破作业，爆后盲炮率明显降低,可见这些措施是切实可行的。     

顶板垮落诱发瓦斯灾害的理论分析

利用热力学、摩擦学、燃烧学等原理,研究了岩石摩擦、撞击过程中的能量转化关系及岩石表面升温机理,建立了岩石升温的数学模型,分析了引起瓦斯燃烧的条件,得出了岩石摩擦、撞击过程中引起表面升温的主要因素为岩石相互作用的摩擦生热、岩石变形引起的应变能升温和岩石破坏释放能量升温．研究表明：岩石碰撞升温通过热对流作用引起周围瓦斯-空气混合气体的温度升高,如果瓦斯-空气混合气体原始温度上升到瓦斯着火温度,时间大于瓦斯爆炸的感应期,就会引燃引爆瓦斯．     

重庆通渝隧道围岩岩石变形的实验研究

通过室内实验对重庆通渝隧道围岩岩石的物理力学性质在现场进行了室内实验研究，分析了隧道围岩岩石抗压强度与变形模量和岩石中含砂量、结构颗粒与泊松比之间的相关关系。得到了一些有益的结论，对今后的类似工程具有重要的指导意义。     

铜丝电爆炸载荷下红砂岩破裂行为实验

金属丝电爆炸破碎岩石是一种环保且有前景的爆破技术。为进一步认识岩石在金属丝电爆炸载荷下的破裂行为,基于高压脉冲放电实验平台,开展了直铜丝电爆炸破碎红砂岩的模型实验研究。借助超高速相机观测了试件表面裂纹的起裂和扩展过程,探讨了放电电压和爆源位置等因素对岩石破裂效果的影响,具有一定的创新性。结果表明,随着放电电压增加,岩石破裂程度变得更加严重。30 kV电压下,金属丝发生电爆炸,但并未有效破裂岩石;40 kV电压下,试件出现数条宏观裂纹,红砂岩破裂成碎块状。此外,爆源到试件表面的距离越近,试件表面的裂纹越发育,试件的破碎程度越严重。     

基于数字图像处理技术的爆生气体膨胀规律研究

爆破导致岩石等介质的破碎是爆炸冲击波和爆生气体共同作用的结果,对爆生气体作用过程的分析一直缺乏有效的试验手段,基于此进行了混凝土模型浅埋集中装药室外爆破试验。对高速摄影机获得的气体膨胀过程图像进行了背景剪除、边缘检测等处理,得到了爆生气体自孔口溢出后扩散规律。结果表明气体溢出后,失去爆破介质的束缚,迅速膨胀,且总量呈现指数增长。数字图像处理技术结合高速摄影机是研究爆破等高速过程的有效手段。同时指出,气体在介质内部的作用过程需要进一步的试验和分析。     

绿色爆破的爆炸能量转化机制

绿色爆破的本质是提高爆炸能量利用水平，尽量增加与破岩效果相关的有用功，减少有害功、无效功、热损耗和能量的散失。基于热力学原理，初步揭示了爆生气体作用下的爆炸能量转化机理，探究了爆生气体所携带内热能转化做功的阶段、条件、路径、代价和影响因素，建立了包含3次能量分配的爆炸能量转化过程物理力学模型。研究揭示了爆破近区、中区和远区的爆炸能量分布规律，分析了爆炸能量的4种最终主要转化形式：破岩做功、热交换损失、气体泄漏损失和动力学能损失，在此基础上初步探讨了绿色爆破的实现路径。     

单向初始荷载下爆破漏斗破坏效应试验研究

深井矿山通常面临着高地应力开采环境,同时高地应力反作用于爆破破岩过程。为研究单向初始荷载对爆破漏斗破坏的影响规律,分析了初始荷载对爆生裂隙的影响机制,并进行了侧向爆破模型试验及数 值模拟分析。研究表明：外加初始荷载对爆破裂隙范围的影响程度取决于爆炸荷载大小和岩石力学参数,岩石裂隙区主要受控于拉伸应力与抗拉强度的关系;在裂隙区范围内,距离炮孔中心越近,外加荷载对裂隙的 影响越小;在混凝土爆破模型应力—应变曲线的弹性变形阶段范围内时,外加初始荷载对爆破效果表现出一定的抑制作用;相比于无荷载状态,5 MPa和10 MPa下的炸药单耗分别增大了35.80%和90.12%,而外加荷载为 10 MPa时的K50、K80值分别降低了1.65%和0.44%,说明初始荷载在一定程度上也可以降低爆破大块率,有利于改善爆破块度分布。数值模拟结果与模型试验结果具有很好的一致性,研究结果对于深井开采爆破参数优 化具有一定的理论指导作用。     

周边控制爆破对围岩损伤的分形研究

周边控制爆破后,形成的围岩表面可视为分形,其分形的维数反映了岩石经历的爆破过程。利用分形几何理论,分析周边控制爆破对围岩的损伤,导出相应的关系式,并对定向断裂周边控制爆破在降低爆破对围岩损伤方面的作用进行了讨论。研究结果对改进周边控制爆破参数,提高爆破效果,实现围岩支护的最优化十分有益。