深部开采岩爆预测的神经网络方法

岩爆是深部高地应力岩石地下工程中的一种常见灾害,其影响因素之间存在着极其复杂的非线性关系。在综合分析基础上,选取开采深度、围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值、岩石单轴抗压强度和抗拉强度比值、岩石冲击性倾向指数作为岩爆预测的评判指标。应用人工神经网络方法,建立了岩爆预测的计算模型,利用国内外一些深部开采、岩石地下工程资料作为学习样本和测试样本对模型进行训练。该模型成功应用于某矿巷道的岩爆预测,预测结果与实际情况一致,此研究为深部开采岩爆预测提供了新的途径。     

冬瓜山铜矿深井开采岩爆危险区分析与预测

根据冬瓜山矿床典型岩石的抗拉试验、全应力应变试验和峰值强度变形状态下的松弛试验结果以及矿床构造、岩性分布,研究了该矿床岩层的岩爆倾向性分布特征,分析了已发生的井巷岩爆特征;采用数值模拟方法,以硐室周边最大切向应力与岩石的抗压强度之比为判别指标,对采场围岩岩爆危险区进行了预测.研究结果表明矿体和矿体上盘岩石具有中等岩爆倾向,矿体下盘岩石具有弱岩爆倾向,它们都属于诱导性的岩爆;岩爆发生于具有岩爆倾向、应力大且能够产生能量突然释放的区域,主要集中于工程的交叉处附近、不同岩层的接触带附近的较坚硬岩体以及采场顶板、矿柱和采场四角的局部区域.     

深井矿山开采中岩爆发生机理及其预测方法研究

岩爆是深井矿山开采中的重要灾害之一.本文从岩爆的发生机理及预测方法等方面,阐述了目前国内外学者的理论研究.简要介绍了岩爆发生机理最常用的理论依据有：强度理论、能量理论和刚度理论;并介绍了岩爆倾向性预测的几种判据：最大主应力判据、最大剪应力判据、能量判据、冲击倾向性判据等.     

基于FAT-LPC法的深部开采岩爆风险分析

针对深部岩体开采中岩爆日益频发的现象,从岩爆事故发生的现实生产角度提出运用FAT-LPC法对深部开采岩爆事故可能发生的整个过程进行系统分析,分别利用FAT法和改进LEC法(即LPC法)依次递进对所有影响因素和主要因素进行定性、定量分析,综合找出诱发岩爆发生的最主要原因,并提出相应的预防措施,为实际深部开采防治岩爆发生提供一定的科学依据.     

可拓工程方法在地下工程岩爆预测中的应用

在系统分析了影响岩爆发生的相关因素的基础上,结合地下工程实际,采用可拓综合评判方法,针对性地选取了3个评价指标,应用物元概念和关联函数,建立了岩爆预测的物元模型,对岩爆的发生与否及其烈度进行预测.结合国内外一些典型岩石地下工程实例进行分析计算,通过实际预测分析对比表明,该模型评价结果可靠,精度较高,具有较好的适用性,表明该模型在岩爆预测中有着良好的应用前景.     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

程潮铁矿岩爆倾向性分析及其能量预测

根据系统的工程地质调查,在对井下-430～-568m范围内岩样进行力学实验研究的基础上,采用RMR岩体分类方法和高地应力条件下适应性较好的Q系统,对深部围岩进行了工程分类,并分析了RMR、RQD与岩爆的关系. 认为程潮铁矿深部(-500m以下)岩体发生岩爆的可能性较大. 通过对矿区地应力分布规律的研究,探讨了矿区高应力环境对岩爆孕育的影响. 最后,通过对矿区采场三维有限元数值模拟,分析了深部开采矿岩能量分布规律,据此推断该矿岩爆临界深度在-500m水平. 从模拟结果可以看出:地应力环境受上部开采活动的影响,-500m水平应力明显增加,高于-533m水平;-533m水平以下,随着垂直深度增加,矿岩能量最大值逐渐增大.     

二道沟金矿采场岩爆控制试验

二道沟金矿三条急倾斜极薄矿脉平行产出,应用浅孔留矿法与削壁充填法开采,随着采深增大,岩爆现象逐渐增加,严重影响采矿生产的正常进行.从调查分析岩爆采场入手,总结出二道沟金矿岩爆发生的三大必要条件,即岩体受高应力作用、应变能的高度积蓄与其突然释放,揭示出上盘楔形体的附加应力是引起高应力的主要原因,提出了卸压控制采场岩爆的技术方案,并在现场进行了工业试验,取得了显著的卸压效果,使岩爆采场得到了正常开采.     

冬瓜山铜矿床岩爆特性分析

根据冬瓜山井巷掘进期间记录到的岩爆现象,分析了岩爆特性,确定了该矿井巷的岩爆危险区,对该矿床几种主要的岩石进行了多种力学性质试验,包括强度试验和变形试验等,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,并对岩爆倾向性属性进行了分析。     

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.     

评估岩体应力状态防治冲击地压

基于地质动力区划方法，确定区域内的活动断裂，划分岩体断块结构，结合原地应力测量和数值计算方法来评估区域岩体的原岩应力，从而确定研究区域的冲击危险区；然后通过次生应力测量及数值模拟等手段，确定采场及巷道周围次生应力的分布情况。根据对研究区域冲击发生的条件的研究，确定可能发生冲击的采掘布置方式及地点，从而为有针对性地采取防治措施提供依据。     

无底柱分段崩落法巷道岩爆预测与防治措施

随着金属矿山相继进入深部开采,无底柱分段崩落法巷道岩爆问题成为采矿领域中主要的工程地质问题之一。主要介绍了巷道岩爆的表现形式和发生条件,并在综合考虑国内外学者提出的判断准则的基础上,采用多层次模糊综合评判法对巷道岩爆进行预测,最后提出了相应的防治措施。     

薄煤层开采切顶巷的防冲技术

针对薄煤层开采防治冲击地压技术难题,以桃山煤矿为工程背景,开展薄煤层开采切顶巷防治冲击地压的相似模拟实验和切顶巷参数优化数值模拟实验,分析切顶巷布置工作面顶底板的运动和顶板岩层应力变化及规律,选取合理的切顶巷布置参数,结合微震技术进行现场验证。结果表明:切顶巷距离小于10 m时,切顶巷之间相互影响,形成应力集中,对冲击地压防治不利;桃山煤矿93#煤层右三工作面切顶巷间距取值范围15~30 m为宜;过切顶巷期间,矿震能量维持在较低水平,工作面顶板破断,能量得到释放,薄煤层开采切顶巷的防治冲击地压效果显著。     

裂纹线场分析法在岩爆防治中的应用研究

为探究和预防岩爆,以断裂力学为基础,采用裂纹线场分析方法,以非小范围屈服理论为近似假定,求解出岩石Ⅲ型裂纹线附近的弹性和塑性应力场,并重新确定了二者在裂纹线附近的边界。依据该理论解,结合岩爆的发生特点,提出以增大裂纹长度和降低剪切屈服极限为岩爆防治的基本理论。以上两种防治理论在锦屏水电枢纽工程西端辅助洞岩爆防治中得到了有效验证。防治措施中使用的超前地应力驱除爆破法和喷、注水法表明了两种防治理论的合理性。     

矿井深部软岩巷道底膨机理及其防治措施研究

现场实测分析研究表明：底臌是矿井深部巷道变形破坏的主要因素，在对巷道底臌机理进行分析的基础上，提出了防治底臌的综合技术措施，取得了较好的效果。     

水旱交接处护巷煤柱冲击矿压控制

在水采工作面和旱采工作面交接的护巷煤柱处,极易发生冲击矿压事故.通过对冲击矿压机理的分析,认为冲击矿压的发生是由于积聚较高能量的受载煤体裂纹不稳定扩展所致.提出了增加卸载区的范围,促使煤体裂纹稳定扩展,降低单位煤体储能,从而控制冲击矿压发生的原理.给出了该条件下增加煤体孔隙率,减少瓦斯、空气流通通道的防治原则.在此基础上,给出了分段治理,注水和注浆相结合的防治方案.工程实践证明该方案是切实有效的.     

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。     

薄煤层冲击矿压发生机理及防治研究

分析了崔庙矿薄煤层诱发冲击矿压的原因,验证了薄煤层深部开采时具有冲击矿压现象,实验研究了薄煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征的关系,即组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加,随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度增大,煤层厚度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,探讨了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,即煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,由于开采煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。文中以崔庙矿为工程研究背景,通过设置切顶巷和顶板深孔爆破降低了冲击危险性,取得了显著效果,验证了薄煤层开采切顶巷防冲技术和顶板预裂爆破技术的可行性。