三山岛金矿地表微地震系统监测竖井爆破定位方法研究

针对滨海深部地质条件下采动灾害隐患突出现状,开展了滨海深部工程微地震监测研究。在三山岛金矿建立地表微地震监测系统,实现对矿山微地震活动的实时不间断监测。利用地质勘察孔的测井数据建立区域地层波速模型,通过应用预警空间搜索定位法,提前给出各个监测点的预警空间,确定好搜索网格模型。分析了竖井爆破信号的定位结果,预警空间搜索定位法既保证了震源定位精度,又提高了计算效率,特别是随着矿山监测区域的扩大和监测点数量的增加,预警空间搜索定位法准确、高效的特点将会更加突出。研究结果表明,地表微地震系统能够满足矿山监测要求,并能保证监测数据的时效性和可靠性,可以为类似矿山的微地震系统建设提供参考。     

基于Phase2的不同跨度采场围岩稳定性及支护研究

采用Phase2对某矿区不同跨度下采场拉底巷道和凿岩巷道开挖和支护过程进行数值模拟研究,获得了各阶段采场围岩位移场、应力场和塑性区范围变化云图,并对模拟结果进行定量及定性分析,揭示了不同跨度采场围岩稳定性变化趋势。结果表明,采场跨度对围岩顶板变形量和应力值有着较大影响,及时采取合理的支护措施能有效保持围岩稳定。研究结果对类似矿山采场结构尺寸设计和地压控制具有理论指导意义。     

山东金青顶矿区深部高应力急倾斜矿体开采方法研究

通过对金青顶矿区工程地质条件的分析表明:随着矿山开采深度的增加,矿体内外环境发生一系列变化,矿山压力逐渐增加,矿体赋存条件变得更加复杂,严重影响了采场的稳定性。为有效解决金青顶矿区深部矿体的开采问题,针对目前矿山采用的浅孔留矿嗣后充填采矿法、副中段浅孔留矿嗣后充填采矿法和上向水平分层充填采矿法分别进行比较,优选出适合金青顶矿区深部矿体开采的采矿方法。     

超重超大千米立井吊盘缩短升降时间的工程实践

针对目前超深竖井建设悬吊系统吊盘不平衡、钢丝绳受力不均、部分稳车出现溜车等,致使吊盘升降效率低下、存在安全隐患等问题;通过开发稳车集控系统、吊盘液压涨力自动平衡装置、稳车正反转检测防溜车系统等有效解决超重超大超深井凿井悬吊系统的稳定。在此基础上,建立稳车钢丝绳拉力天轮在线监控系统,同时监控吊盘载荷,实现超大吊盘平稳运转,充分发挥悬吊提运设备的效率,为超深竖井安全高效建设奠定基础。     

花岗岩破裂全过程的声发射特性研究

声发射是许多材料发生脆性破坏(包括其微裂纹的初始、扩展)过程中伴随的很普遍的现象。应用两套声发射系统,研究在单轴压缩荷载条件下10个花岗岩样(70mm×70mm×150mm)破裂过程中,随加载时间、应力变化其声发射活动的特性;通过应用单纯形算法对声发射事件定位,分析岩样破裂过程中其内部微裂纹初始、扩展过程的空间演化模式。试验结果表明:(1)在整个岩石破裂过程中,声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的特征;(2)在初始加载阶段直至初始裂纹形成之前,其声发射活动不是很明显;一旦岩样出现初始裂纹,在其加载时间点和相应的应力点处声发射事件明显增多;(3)在裂纹初始形成之后到微裂纹扩展之前,声发射活动处于一段平静期,裂纹稳定扩展直至岩石完全破坏,声发射活动变得异常活跃,特别在微裂纹扩展的非稳定阶段,声发射事件随加载时间及应力变化率非常显著。对于岩样内部初始裂纹形成之后的“平静区”而言,初始裂纹形成之后,并非裂纹随着荷载或者应变的变化而直接扩展,而需要蓄积一定的加载能量,在能量蓄积一定程度之后再进行扩展,即岩石初始破裂之后,其内部应力场需要寻求新的平衡,新应力平衡达到之后裂纹才开始进一步扩展;同样,当岩石完全破坏之后,应力也没有立即完全释放,亦是达到新的应力平衡之后,才完全失去其强度。声发射事件定位结果直观的反映岩样内部裂纹扩展空间位置、扩展方向以及裂纹扩展的空间曲面形态,这对于深入研究岩石破裂失稳机制是十分有意义的。     

深部采动影响下硬岩巷道围岩稳定性数值模拟研究

深部巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关.以红透山铜锌矿-767 m中段13#、14#采场斜坡道为工程背景,根据现场地质调查和岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算;依据矿山采矿计划,建立数值模型,分析采动影响下巷道围岩的应力、塑性区和位移变化规律.结果表明:在距离巷道帮部和顶板0.5 m和1.0 m范围内最小主...     

保护煤层开采引起覆岩垮落及其被保护煤层透气性变化的数值模拟

在充分考虑到岩石的非均匀性、存在的节理、裂隙等基础上，运用岩石破裂过程分析系统（RFPA），进行由于深部煤层（保护层）开采诱发的上覆岩层垮落过程及被保护煤层透气性系数变化的数值模拟。模拟结果较好地展示在开采保护煤层过程中覆岩节理、裂隙的发育、顶板的垮落以及被保护煤层的弯曲、变形和透气性系数的变化过程，反映出岩层移动的三带特征：垮落带、断裂带、整体弯曲下沉带以及这三带演化的动态过程。从破坏点空间分布中可以看出岩层破坏的逐层传递性。文中阐明被保护煤层在保护煤层开采期间的应力场与透气性变化之间的联系。     

剪切扩张诊断：评估致密地层天然气强化处理的新方法

许多致密天然气藏需要压裂强化才能获得经济收益。这些储层通常能从高偏向压力和坚硬的天然裂缝岩石进行地质学和几何学的特征描述。在这些储层中强化处理能从剪切和张力裂缝的联合中形成复杂的裂缝网络。水裂缝能被用于那些被预先剪切裂缝会占统治地位的地方。     

基于声发射实验岩石破坏前兆特征研究

在单轴加载条件下,进行岩石破裂失稳全过程声发射实验研究,得到岩石破裂过程中的应力-应变曲线、声发射参数与时间的关系。选取累计AE数、AE能量释放率、震级-频度关系中的b值随时间的变化规律研究了岩石失稳破坏的前兆信息。结果表明：在初始加载阶段,声发射数量很少;在岩石弹性变形阶段后期和塑性变形阶段,累计声发射数快速增加;声发射能量在岩石破裂过程中相当长的一段时间内保持低释放率,而在破坏前释放明显;在岩石失稳破坏前,b值出现快速下降现象,多数岩石试件声发射b值岩石破坏前下降到最低值。这些前兆特征可以为现场岩体声发射监测预报技术的应用提供依据,以提高岩体稳定性监测预报的准确率。     

基于单键群方法的岩石破裂声发射时空分布特征的试验研究

 基于声发射定位技术和单键群方法,对在单轴压缩条件下岩石破裂过程中的声发射空间相关长度的变化特征进行试验研究。利用单键群构架的键长分布对声发射事件进行分色,可定量确定声发射事件集中程度。研究结果表明：基于单键群方法,影响声发射空间相关长度变化的因素有2个,一是应力的释放导致空间相关长度的下降;二是应力场的转移导致空间相关长度的增长。根据声发射空间相关长度变化的不同,可将岩石岩样分为3种类型：(1) 破坏前无明显塑性变形阶段的岩石岩样,空间相关长度呈现以幂律为特征的加速增长态势,且在岩石破坏前达到最大值;(2) 对于破坏前有明显塑性变形阶段的岩石岩样,在塑性变形阶段,应力场的转移和岩石内部局部塑性2种因素的影响使得空间相关出现或增长或下降的波动现象;(3) 对于加载过程中出现明显局部裂纹的岩样,局部破裂会导致声发射事件群集,致使空间长度减小,但是对于岩石整个破坏过程,空间相关长度呈现整体的增长趋势。单键群构架的键数具有分形特征,其反映的声发射事件的空间演化特征与空间相关长度所反映的情况一致。空间相关长度的增长反映了岩石内部应力场的长程转移过程。在塑性变形阶段,空间相关长度与之前阶段变化的差异对于预测岩石的破坏具有重要意义。