岩爆发生的随机共振机制

将随机共振理论应用于岩爆形成机制的分析，建立了周期力和随机动力扰动影响下的岩板结构演化方程，采用势函数方法探索了随机共振诱导岩爆发生的机制，并讨论了动力扰动能量向周期力能量的转移现象．研究表明，岩爆的发生机制可通过随机共振理论得到很好的解释．     

时滞型岩爆的研究与预防综述

在地下工程建设过程中,随着深度的增加,时滞型岩爆频繁发生,给现场施工带来了巨大的困难和挑战,成为影响施工安全的重要因素。从硬岩蠕变试验、受载硬岩声发射监测、岩爆的监测预防3个方面总结了时滞型岩爆的研究进展。建立更加完善的岩爆孕育理论模型;结合岩石的声学信号变化,利用云计算、人工智能等新兴技术是未来时滞型岩爆研究和预测的发展方向。     

岩爆动力冲击作用下释能支护技术及其发展动态

深部开采已经成为国内金属矿山未来发展的必然趋势,在深部高应力作用下势必造成岩体产生岩爆等动力灾害。在介绍岩爆发生机制及其诱发岩体产生动力响应破坏的基础上,提出了释能支护原理及其技术要求;在岩爆动力冲击作用下,基于岩体的质点振动速度与支护强度要求,分析现有释能锚杆的优缺点及其适用条件;在此基础上,依据岩石动力学、能量积累、耗散原理、支护作用,提出新型M(ace)释能锚杆设计及其作用原理,该锚杆既可以有效释放积聚在围岩内部的动能,又可以保持较高的锚固力,有效控制岩爆冲击动力作用下岩体的稳定。     

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。     

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。     

基于地应力测量的深部矿区岩爆预测研究

地应力是引发诸多岩体灾害的基础作用力,为研究深部高地应力对深部开采的影响,以江西省德兴市银山矿区深部铜铅锌矿为例,利用水压致裂法对该矿区银山区的地应力进行了测试。基于地应力的测量数据,对银山区矿井深部围岩应力场进行了综合评价,应用Russenes判别法和Turchaninov判别法对岩爆倾向性进行了评估。结果表明,在108.0～472.0 m深度的测深范围内,最大水平主应力总体为16.5～41.5 MPa,方向稳定为NNE—NE,最小水平主应力为10.6～25.1 MPa。对于明显偏离最大水平主应力方向（约NE27°）的开采巷道,施工期发生岩爆的可能性更大,为今后类似的工程提供一定的理论依据与指导。     

水防治岩爆的静力学机制研究

在对开阳磷矿砂岩自然风干和饱水状态下静力学特性试验研究的基础上,探讨了水对岩爆防治的静力学机制。饱水砂岩静载试验表明较硬岩石遇水后静态强度下降,变形量增大,岩体积聚弹性能的能力下降;三心拱巷道围岩遇水软化后,支承压力峰值应力明显减少,峰值位置向岩体深部转移,这样能有效降低岩爆发生的机率和等级。     

拱形洞室围岩内岩爆的计算机模拟与控制方法

借用GDA软件来模拟开挖周边的应力重分布 ,在此基础上 ,重点分析了拱形洞室的拱顶、拱肩、两侧及底角的应力分布与岩爆的关系。并提出如何依据dσ3/(σ1 -σ3)大小与正负来分析和估计岩爆位置 ,因为应力差σ1 -σ3可表征岩石的变形与静态破坏 ,而最小主应力增量dσ3的大小可表征抵抗这种变形与破坏的能力。结果是拱肩与底角会出现岩爆。分析结果得到了加拿大某矿山的岩爆发生位置实际资料所验证。最后 ,提出了如何利用预裂爆破方法使岩爆从拱肩迁移到洞室底角。     

节理岩体岩爆机制的数值模拟研究

采用RFPA-Dynamic有限元分析软件,对节理岩体在动力扰动下的岩爆过程进行动-静耦合仿真分析。结果表明,动力扰动对节理岩体发生岩爆具有明显的触发作用。     

构造应力作用下冲击地压发生的条件及判据

针对许多矿区冲击显现受构造应力作用影响的特点，用数值计算方法模拟了底板冲击显现，得出了冲击时煤岩体应力变化情况和破坏过程，以及数值模拟冲击时所具有的特征．在此基础上研究了不同侧向加载系数对冲击发生条件的影响，提出了在不同加载条件下，冲击时存在不同的临界水平应力；研究了不同的煤岩组合情况对冲击发生条件的影响，得出了顶、底板中存在着相对硬软的岩层是发生顶、底板冲击的一个必要条件．通过以上综合研究，得出了构造应力作用下冲击地压发生条件的判据，并成功应用于现场实际冲击危险预测．     

大台井深部水平岩爆的地质力学机理分析

针对木城涧煤矿大台井在-510 m水平掘进过程中所揭露出的两类不同性状的玄武岩,采用实验室内试验和现场测试相结合的方法,从岩石力学性质、细观结构、地应力等方面分析了井下产生岩爆的地质力学机理。宏观力学性能测试表明,具有岩爆性的B类玄武岩强度大、抗变形能力强,峰前容易积聚大量的变形能,峰后能量释放更为迅速强烈;B类试件在单轴压缩过程中,从30%极限强度开始便出现声响,最终试件破坏崩解成碎块。SEM扫描显示,与A类玄武岩相比,B类岩石结构排列整齐致密,不存在裂隙;B类岩样中的硅、氧含量明显偏高,地质硅化作用明显。井下现场地应力测试表明,该区域的最大主应力为近水平方向,实测值达到45.69 MPa,方位基本与巷道北帮垂直。大台井B类玄武岩的特殊细观结构和元素组分决定了其宏观岩爆倾向性,岩石本身的物理力学性质是岩爆发生的内因;地应力是岩爆发生的主要力源条件,其控制着岩爆发生的区域和能量大小。     

岩爆发生机理的理论分析

分析了高应力岩体动力失稳对岩爆机理研究的启示,指出了静荷载理论在岩爆机理研究中的局限,对岩爆动力学机理进行了初步探讨.     

冲击地压发生机理综述

介绍了冲击地压发生的强度、刚度、能量、冲击倾向和失稳理论,并对其进行了简单评价.同时提出了冲击地压机理研究的发展方向.     

背斜构造成因机制及冲击地压灾变机理研究

针对背斜构造诱发冲击危险相关特点,基于材料力学及Winkler弹性地基理论,建立了背斜构造成因力学模型,导出了该模型挠度、弯矩及应变能理论解;通过UDEC数值试验,揭示了背斜轴影响下工作面煤壁前方支承压力分布特点,研究了采动影响下支承压力峰值处盈余能量E0-Ec值变化规律。结果表明:背斜构造的形成受到多重因素共同作用,煤体埋深、上覆岩层容重、特征系数及地基系数越小,构造力偶越大,背斜越易形成;背斜不同位置处应变能不同,构造力偶越大、抗弯刚度越小,微段dx处应变能越大;随着工作面不断推进,煤壁前方支承压力与背斜轴高构造应力呈现出"连接-叠加-分离"现象;工作面越靠近背斜轴,支承压力峰值处盈余能量E0-Ec值越高,发生冲击危险的可能性就越大。     

钻孔冲击实验与冲击地压应力判据的探讨

概述了国内外钻孔冲击实验的情况,介绍了钻孔冲击实验的方法．对3个矿的钻孔冲击实验进行了分析,结果表明存在一个临界压力,可作为发生冲击地压应力条件的判据;随着施加在煤样上的载荷增加,钻孔冲击次数显著增多,冲击强度增大．用RFPA软件对钻孔冲击进行了数值模拟,验证了钻孔冲击实验得出的临界压力,并研究了钻孔冲击前、后的应力降及声发射等特征．对钻孔冲击的原理进行了探讨．现场冲击地压显现的应力条件符合钻孔冲击实验得出的判据．     

高海拔矿区地应力测量与岩爆倾向性评价

采用套孔应力解除法和空心包体三轴应变计,完成甲玛矿区井下4个水平的地应力测量,获得8组三维地应力状态数据,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型。根据地应力实测数据,采用多角度、多重判据对围岩岩爆倾向性进行评价。结果表明：甲玛矿区地应力以水平构造应力为主导,属构造应力场型矿区,地应力量级属中等,井下围岩岩爆倾向性为弱~中等。研究成果对指导矿山井巷工程设计、采场布置、支护参数优化及地压灾害防控等具有重要参考价值。     

煤厚变化区采动应力演化及其冲击影响研究

为探究深部煤厚变化区冲击地压显现机理,以山东某矿孤岛工作面为工程背景,基于矿震活动分布规律和揭露的煤层变薄带,采用数值模拟方法分析了煤层厚度变化对冲击地压的影响。结果表明:在煤厚变化区初始应力集中,且煤层越薄应力增大的程度也越大;当工作面采动推进至煤厚变化区时,这一现象更为明显。     

均质圆形巷道蝶型冲击地压发生机理及其判定准则

从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理:在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳跃式扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现象。巷道蝶型冲击地压理论阐明了冲击地压的发生条件,给出了"蝶型冲击三准则",为巷道冲击地压的预测、预报及其防治提供了新的思路。     

深部开采孤岛工作面冲击地压防治研究

针对深部开采孤岛工作面冲击地压危险性的评价及防治研究,首先采用宏观评价法评价冲击地压的危险性,其次找出产生冲击危险的影响因素,最后根据多因素耦合法,划定不同危险程度的区域,结合现场地质条件提前采取具体防治措施。