开放的深井开采复杂巨系统中岩爆灾害研究方法

岩爆是深井开采中的主要灾害之一。随着我国矿床开采由地表、浅部向深部转移，这一问题变得日益突出，传统的关于深井开采过程中岩爆问题的研究，由于没有或较少考虑系统整体性，按照还原论的方法进行，取得的成果与实际应用之间尚存在较大距离。文章通过对深井开采系统特征的分析研究，提出深井开采系统是一个典型的开放的复杂巨系统。对于这种系统的研究，目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法，将专家群体（包括地质专家、采矿专家、系统工程专家、计算机专家、岩石力学专家等）、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来，构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统。通过集成各种知识，获得对问题的正确的认识和理解，才能在工程实践中发挥具体的指导作用。     

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;从减少能量贮存、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Open-GL组件技术的采矿模拟系统

冬瓜山铜矿是目前国内发现的埋深最大、有岩爆倾向的缓倾斜厚度大的铜矿床,为了安全、高效生产,开发一套综合矿床开采模型对该矿山进行管理、调度、分析、控制及模拟.作者对其中的一个子系统“采矿过程动态模拟系统”的技术开发进行了研究.其过程是:通过系统分析,利用Open-GL图形库开发了适用于Delphi的通用三维图形环境及基本图元组件;分析并建立了开采轮数与开采步数之间的数学关系式;根据矿体项、底板倾角设定合理的单元块尺寸,以便既能精确模拟矿体边界形态,又能减少系统处理工作量,提高系统运行效率;运用时钟组件实现模拟过程的动态效果.利用这些技术,开发了一个采矿过程动态模拟系统.实践结果表明,该系统运行效果良好.     

开采方案模糊优选的群决策

有限开采方案优选决策后果影响深远，需组成决策群进行决策．本文应用层次分析法、模糊数学、灰色系统理论等知识构建了矿业有限开采方案多评价指标层次结构及个体评判决策模型；并应用基于集值统计意义下的权威加权模型集结各决策者的个体评判决策，实现开采方案模糊优选的群决策     

单轴压力下岩爆倾向岩石的声发射特征

在电液伺服刚性试验机上,对某矿一种具有岩爆倾向的岩石进行声发射研究,得出了声发射参数与岩石应力-应变曲线对应关系.声发射数统计和声发射波形频谱分析结果表明在加载过程中,应力达到一定水平时声发射数发生突跳,声发射频谱由低频向高频发展,到一定应力水平后基本保持稳定,能量由低频向高频集中,声发射突跳点与主频转换点应力水平基本一致,这对硬岩矿山岩爆预报有一定的指导意义.     

岩爆岩石断裂机理的电镜分析

为探讨岩爆形成机理,应用扫描电镜对岩爆岩石断口微观形态进行了观察研究．结果表明：岩石解理断裂存在一个明显的主断裂路径,岩爆断裂的微观机制主要是在拉伸、剪切作用下岩石发生低应力脆性断裂;从岩石断裂微观形态研究岩爆岩石断裂,可以更好地揭示岩石断口微观形貌特征、裂纹生核、扩展及断裂方式与岩爆演进过程的联系     

松散矿岩的剪切性质及其理论

本文研究了松散矿岩的剪切强度及其影响强度的重要因素,同时检验库伦公式在松散矿岩的条件下应用的可靠性,从而寻求到一个比较简单和完善的、适用于松散矿岩的数学模型。作者利用大型直剪机和先进的测试手段,对松散矿岩的不同粒度,级配、含水量和压实度等多种参数对剪切强度和内摩擦角的影响进行了试验和理论分析,发现在用土力学中的库伦公式对全部试样的结果进行处理时,如果把同一试样施加的同一垂直应力归为一组来比较,发现后面循环的剪切强度总是较前面循环试验所得的剪切强度要高。这种系统的差别表明采用库伦模型来处理像本试验中这样的松散矿岩,必定有某种未知的重要因素未加考虑。为了查明在库伦模型中未改虑的重要因素,采用典型试样L_5的结果进行了分析,从单位体积变形能的观点,推导出适合于松散矿岩的一个新的数学模型,即τ=D′_1σ+D′_2nσ+D′_3σ~2。从这个新的剪切强度公式可以看出,库伦公式未考虑的重要因素就是材料的孔隙率n。用新的公式来处理L_5的结果,不仅与数理统计理论相符,而且可从理论上解释其逻辑性。此外在实践中也可以减少大量的试验试样和试验时间。在对试样L_5进行典型分析建立的各种应力应变和剪切强度的关系,同样也适用于其他试样结果的分析,这就更进一步证明新的公式的可靠性。     

岩石应力松弛试验及两类岩爆研究

对岩石峰值载荷后的松弛试验发现具有两类岩爆 :一类是本源型岩爆 ;另一类是激励型岩爆 两类岩爆概念的提出 ,是对现有认识的发展 应力松弛行为与岩爆的强弱程度具有内在联系 ,可以引入松弛系数R来描述岩爆冲击倾向 ,当R >1时无冲击倾向 ;当 0 .75≤R≤ 1时 ,有轻微冲击倾向 ;当R <0 .75时 ,有严重冲击倾向 图 4,表 2 ,参 4     

矿体可崩性评价的信息累积法

矿体可崩性的认识分为信息采集、信息变换、信息合成３个过程．作者提出了一种信息采集、变换、合成的逐步累积方法．运用这种方法评价矿体可崩性，可以随工程进展和信息采集工作的进展，得到各个阶段不同可靠程度的矿体可崩性评价，这对工程设计施工中各阶段的决策具有重要的实际意义．这种方法还可推广至岩体稳定性等其它对岩体综合力学特性的评价研究中．     

用于分析岩爆倾向性的剩余能量指数

通过分析岩石变形破坏过程中的能量变化,提出以岩石在峰值强度前储存的弹性应变能和峰值强度后稳定破坏所需的能量耗散之差(即剩余能量)与峰值强度后稳定破坏所需的能量耗散之比作为剩余能量指数,以反映岩石在峰值强度后区的动态特性;推导了剩余能量指数计算公式,并给出了其试验测定方法.此外,分析了将剩余能量指数作为岩爆倾向性指标的合理性,并采用铜陵有色金属公司冬瓜山深部矿床的典型矿岩进行了峰值前的循环加、卸载试验和变形破坏全过程试验,结合该矿床实际岩爆资料,对剩余能量指数与现有基于能量理论的岩爆倾向性指标进行对比分析,结果表明该指标能够较好地反映岩石的岩爆倾向性.