华丰井田4煤层顶板砾岩水突出影响因素分析

在分析砾岩分布特征及其水文地质特征的基础上,以矿山压力控制理论为指导,运用岩层沉降理论推断了华丰矿1409工作面在采厚为6.5m的情况下,导水裂隙带发育高度为96.2m,揭示了导水裂隙能够导致顶板砾岩水突出.结合矿山压力观测资料和顶板突水量资料,阐述了矿山压力和顶板砾岩突水突出之间的因果影响关系.根据2407工作面冲击地压监测资料,阐明冲击地压对顶板突水的促进作用.建立了顶板水沿工作面下平巷突出运移的模型,阐明了斑裂线是导致砾岩水大量突出的主要导水通道.     

基于AHP和熵权TOPSIS模型的岩爆预测方法

为了准确预测地下金属矿的岩爆情况,建立了AHP和熵权TOPSIS模型。运用AHP和熵权法的基本原理,从岩性条件、应力条件和围岩条件3个方面选取预测指标,最终确定的指标为岩石的单轴抗压强度〖σ〗_c、压拉比〖σ〗_c/σ_t、弹性变形指数〖W〗_et、切应力与单轴抗压强度的比值〖σ〗_θ/σ_c和完整性系数〖K〗_v,分别为各预测指标分配合理的权重。然后,运用TOPSIS的基本原理,结合AHP和熵权法得到的权重来计算各岩爆等级临界值和实际矿山数据的贴近度,通过对比这2个贴近度来预测岩爆是否发生。实例研究表明：所建模型得到的预测结果与工程实际情况相一致,因此认为AHP和熵权TOPSIS模型可用于准确预测地下矿山的岩爆问题。     

有岩爆倾向深井矿山采矿巷道的失稳模式分析及其控制技术

冬瓜山铜矿深井具有高应力(30～38 MPa)、存在岩爆倾向的特点。根据原岩应力测量、岩石物理力学试验、岩体结构调查、数值模拟计算以及工程实际, 详细分析了处于各类岩体中的采矿巷道的失稳模式, 针对采矿巷道的岩体特性、工程部位及其作用以及预测破坏模式, 提出了不同的支护方式及参数, 取得了较好的效果。     

动静加载下煤的破坏特性及机制的试验研究

动静加载下煤的破坏特性及机制是研究动载冲击地压机制的基础问题,利用改进的霍普金森杆对该问题进行试验研究。首先,通过试验结果的回归分析发现煤在动静加载下有其不同于均质致密岩石的独特的破坏特性。然后,通过对试验结果的讨论对动静加载煤的破坏机制进行分析,发现较多裂隙的存在是导致独特破坏特性的主要原因。破坏模式以裂隙脆性扩展为主;动载的作用主要是使裂隙扩展,进而发生破坏;而静载的作用主要是改变原生裂隙的数量和裂隙尖端的蓄能。最后,基于试验结果对动静加载下煤的冲击危险性进行分析,得出动静加载下煤具有临界静载和最优动载;并将动静载荷下煤的强度作为动载抵抗指数,用来反映抵抗动载能力的强弱;将碎片的分维值作为动载冲击能量指数,用来衡量动载冲击破坏的剧烈程度。     

采掘工作面发生冲击地压的尖点突变模型研究

根据煤层冲击地压的非稳定性问题,建立了煤层冲击地压的力学模型,采用非线性科学中的突变理论,对煤层变形失稳及冲击地压进行了突变理论分析,得出了煤层冲击地压发生的条件以及冲击地压发生时煤层变形的突跳量和所释放出来的能量表达式,其研究成果深化了对煤岩失稳和冲击地压发生机制的认识。     

冲击地压、岩爆、矿震的关系及其数值模拟研究

全面论述了冲击地压、岩爆与矿震现象，对其进行了具体定义，指出三者之间的关系。采用数值计算手段对冲击地压与岩爆现象进行对比分析，指出它们的异同。在此基础上，建议对“冲击地压一、“岩爆”和“矿震”这3个术语区别使用。     

基于粒子群算法和广义回归神经网络的岩爆预测

 岩爆是岩石深部开挖中一种常见的工程地质灾害。为评价岩爆发生的可能性,提出一种基于粒子群算法和广义回归神经网络模型(PSO-GRNN模型)的岩爆预测方法。该方法利用已有岩爆数据,通过神经网络技术建立回归模型,采用粒子群算法对模型参数进行优化,减少人为因素对神经网络设计的影响。据此方法,在能量理论的基础上,选取洞壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为主要影响因素,利用国内外26组已有工程数据建立岩爆预测的PSO-GRNN模型。通过对苍岭隧道和冬瓜山铜矿岩爆预测的工程实例分析验证该方法的可行性和适用性。所提方法可为类似工程的岩爆预测提供参考。     

大规模开采矿山地震视应力和变形与区域性危险地震预测

 大规模开采的矿山存在复杂的诱导地震活动,在高应力硬岩条件下具有产生区域性危险地震和岩爆灾害的可能性,震源的地震视应力和变形参数是地震机制和地震活动性预测研究的重要参数,对此开展研究具有重要意义。针对冬瓜山铜矿深井开采诱导地震活动,对地震视应力和位移在矿区开采过程中的时空特征开展研究,发现地震活动具有区域性分布特征,其时空分布与开采活动及矿区矿柱分布具有较强的对应关系。以此为依据,结合矿区地质构造和地应力状态,研究该矿区区域性地震机制,指出可以利用天然地震复杂震源的凹凸体理论来解释该矿区区域性地震成核机制,从而提出该矿区区域性危险性地震成核概念模型,并针对该矿地震活动的特征讨论识别成核区的方法。针对该矿区域性岩体破坏实例,分析地震视应力和变形参数时间序列特征,讨论潜在区域性地震成核区的地震活动危险性和岩体破坏性态的评价与预测。研究结果在工程实践中得到实际应用。     

基于高斯过程机器学习的岩爆等级识别方法

针对岩爆发生等级与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系,如何根据影响因素有效识别岩爆等级是一类复杂的模式识别问题。提出了一种基于高斯过程二元分类模型的岩爆等级识别方法,该方法通过对少量学习样本的学习,就可以建立岩爆等级与其影响因素之间的复杂非线性映射关系。将方法应用于锦屏二级水电站长探洞和引水隧洞岩爆等级实例,研究结果表明,该方法具有模型参数自适应确定、容易实现且识别精度高等优点,具有良好的工程应用前景。