岩爆在不同岩石中的模拟实验

利用双向加压系统,模拟了两维状态下白色大理岩、肉红色花岗岩和灰绿色闪长岩三种岩石试件岩爆的发生,找出了不同岩石岩爆的特性,分析了原因,提出了防治措施.     

岩爆形成机理研究

岩爆是高地应力区地下工程洞室开挖施工中常见的一类动力失稳地质灾害现象。作者根据川藏公路二郎山隧道和雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞勘探中的岩爆实例调研,详细地描述了岩爆破坏的几何形态特征,并通过岩爆岩石断口扫描电镜分析和岩爆岩石力学测试等研究,总结出岩爆形成的力学机制主要有压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折（溃屈）等3种基本类型。     

深埋隧道白云岩试样岩爆模拟实验研究

基于深埋隧道开挖工程的高应力条件及构造应力发育特征,利用深部岩爆实验系统,模拟了两种构造应力条件下白云岩的岩爆过程:三向应力作用下板状试件瞬间卸载一个方向应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力,增加另一向应力.实验获得了应力-时间、应力-应变、声发射特征及岩爆破坏规律.研究表明:本工程区内构造应力引发白云岩岩爆的可能性较大,岩爆临界深度为290m.竖向构造应力引发的岩爆表现为局部片状崩落,从卸载后发生时间看属于滞后岩爆;水平构造应力引发的岩爆强度更高,表现为块状弹射后整体破碎,属于瞬时岩爆.声发射峰值均出现在岩石裂隙发育段,而密集度最高值对应岩石破裂段.声发射峰值处的最大主应力约为岩石破裂时最大主应力的77.4%.     

岩石全应力-应变曲线及其与岩爆关系

提出了岩石典型全应力－应变关系曲线的数学描述,推导了岩石爆发生的能量条件,并论述了不同力学系统中岩爆发生时释放能量与系统热能的关系。     

岩爆防治在大伙房引水隧道中的应用

重点研究了在大伙房引水隧道一号支洞所发生岩爆的特征，从包括岩石组合、地应力状况、隧道埋深以及地下水发育特征等因素在内的影响岩爆发生的主要因素的角度，分析了它产生、发展、分布的岩石组成形式和地质构造特征，指出隧道中容易发生岩爆的地段的鉴别特征，着重研究了该地区岩爆在不同构造应力场的作用下，所发生的的力学行为，并由此推断出它可能对隧道施工可能造成的影响，提出了以预防为主、防治结合的行之有效的治理措施。     

岩石动态损伤模拟实验装置的研制

基于爆燃压裂技术原理，研制了岩石动态损伤模拟实验装置。该装置用一重物自由落体撞击岩心夹持器的内活动柱塞，压缩岩心模拟井眼内的流体，产生动态压强作用于岩心模拟井眼壁面，以模拟油井爆燃压裂时爆燃药爆燃所产生的动态压强对井眼附近油层的影响。根据动量和能量守衡原理，建立了岩石动态损伤峰值压力和加压速率计算模型，并通过实验验证了计算模型的准确性，增压值和加压速率的计算值与实验结果的平均相对误差分别为2.56%和4.04%。该装置的研制为动载下的岩石力学特性研究提供了定量研究手段。     

岩石动态损伤模拟实验装置的研制

基于爆燃压裂技术原理,研制了岩石动态损伤模拟实验装置.该装置用一重物自由落体撞击岩心夹持器的内活动柱塞,压缩岩心模拟井眼内的流体,产生动态压强作用于岩心模拟井眼壁面,以模拟油井爆燃压裂时爆燃药爆燃所产生的动态压强对井眼附近油层的影响.根据动量和能量守衡原理,建立了岩石动态损伤峰值压力和加压速率计算模型,并通过实验验证了计算模型的准确性,增压值和加压速率的计算值与实验结果的平均相对误差分别为2.56%和4.04%.该装置的研制为动载下的岩石力学特性研究提供了定量研究手段.     

金川深部典型岩石岩爆倾向性多因素综合评判

以金川二矿区深部为研究对象,通过对其花岗岩等6种典型岩样进行峰前卸载等多种常规力学实验研究,结合现场勘察数据,采用基于岩性、围岩、应力条件等不同评判角度的单一岩爆判据：强度脆性系数法、Barton法、弹性应变能指数法和围岩质量RMR法,分别对6种典型岩样进行岩爆倾向性理论预测,并引入模糊数学综合预测方法,以上述各单一判据结果为指标,运用专家评估法确定因素影响权重。多因素系统评价金川二矿区的岩爆倾向性。结果表明,传统单一岩爆预测判据方法不适合金川特殊地质环境。采用模糊数学综合预测方法多因素系统分析发现。花岗岩、大理岩等6种岩样均具有弱岩爆发生倾向,其结果与现场符合较好。对矿山下阶段安全、高效生产中的岩爆防治有一定的科学指导意义。     

基于3种机器学习模型的岩爆类型预测

岩爆类型预测是防治和控制硬岩矿山岩爆灾害的有效方式。基于国内外397组岩爆案例数据,规范训练集与测试集的数据预处理方式,采用模型参数优化及交叉验证技术获得最近邻、支持向量机与决策树模型最佳参数;对比分析主成分分析法（PCA）与过采样SMOTE对3种机器学习算法预测准确率的影响,并采用准确率、精确率、召回率、F1等指标对模型预测性能进行评估。结果表明：主成分分析对3种机器学习模型的预测准确率并无提升,不同岩爆类型的样本之间不具有较为明显的决策边界;过采样SMOTE算法仅对决策树模型有明显的提升,基于过采样建立的SMOTE-DT模型预测准确率为77.50%,高于仅对原始数据集进行标准化处理的KNN、SVM模型的68.75%与57.50%;SMOTE-DT在高估与低估岩爆类型表现优于KNN与SVM模型,对于四种岩爆类型的F1值均大于0.7,岩爆预测性能稳定可靠。此外,采用本文构建的3种机器学习模型对山西紫金金矿进行了岩爆类型预测,模型预测结果与现场观测结果相一致。本文构建的三种用于岩爆类型预测的机器学习模型避免了训练集信息泄露对测试集造成影响,研究结果为岩爆类型预测及规范机器学习模型训练过程提供了理论支撑。     

岩爆机理及其防治

在地下场工程的开挖中，坚硬高应力岩由于开挖后岩体变形能的释放，经常会产生岩爆，影响工程进度，危及人员安全。本从岩爆产生的机理，说明了岩爆的预测防方法，并提出了防止岩爆的相关措施。     

钻孔冲击试验的数值模拟

通过对钻孔冲击试验方法的介绍,以及对钻孔冲击试验结果的分析,证明存在一个临界压力,可作为发生冲击地压的应力条件的判据.用RFPA软件对煤样钻孔冲击进行了数值模拟研究,验证了钻孔冲击试验得出的临界压力.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.在临界压力附近,钻孔冲击前后的应力降及声发射急剧增加.     

老虎台煤矿冲击地压显现规律

随着开采深度的增大 ,老虎台煤矿冲击地压显现剧烈。根据该矿发生的2 63次冲击地压的显现规律的分析 ,总结出 :井下放炮是冲击地压的主要诱发因素 ;井田的覆岩类型为软岩 ,是弱冲击地压次数较多的地质因素 ;第一分层开采时 ,冲击地压发生的次数最多 ;断层影响 30米的范围内为应力陡变区 ,该范围内冲击地压发生的次数占全部次数的 90 %。     

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。     

大理岩三轴压缩动态卸围压与岩爆模拟分析

对岩爆研究的现状进行较详细阐述，为分析岩爆形成机理，采用大理岩分别进行了三轴压缩峰前峰后动态卸围压实验，结合分岔过程，对三轴压缩过程的剪切断裂能进行分析，其结果表明：峰前卸围压过程听剪切断裂能远低于峰后卸围压过程和常规三轴压缩过程，而此过程岩体的破坏程度则强烈得多，由此也说明，张拉破坏是岩爆产生的根本内因。     

矿井岩爆数值模拟及应力状态分析

为了得出岩爆与应力分布状态之间的关系,为制定合理的岩爆预防及治理措施提供依据,采用数值模拟的方法,研究了岩爆巷道的围岩应力状态。结果表明:非均匀薄壁应力现象的存在,是掘进工作面岩爆频发的重要原因;对于硬脆性的围岩体,在受到扰动时,由于巷道围岩体内的应力集中峰值距离巷道表面距离较近,应力集中峰值就可能超过岩体破坏的极限强度,从而使岩石突然破坏,发生岩爆现象。该成果对岩爆的预防具有一定的参考价值和指导意义。     

由煤岩变形冲击破坏所产生的电磁辐射

对岩石破裂所产生的电磁辐射现象的观测和研究 ,对于研究地震规律和矿山冲击矿压及其预报具有重要的意义。在实验室和现场条件下 ,采用 EAE- 0 4声电测试系统和KBD5电磁辐射监测仪对煤岩变形破裂过程中的电磁辐射进行了测定。试验和测试结果表明 ,煤岩体在变形、破坏过程中均产生电磁辐射现象 ;煤岩在冲击破坏前 ,电磁辐射强度一般在某个值以下 ,而在冲击破坏时 ,电磁辐射强度突然增加 ;而电磁辐射的脉冲数则随载荷的增加及变形破裂过程的发展而增大。依此规律 ,可以对冲击矿压危险性进行评价和预测预报。     

圆形洞室岩爆成因分析及其地质灾害研究

在详细分析岩爆形成机制和传统经验判据的基础上，对岩爆产生条件及其产生部位作了预测，并提出了岩爆预防对策：设计阶段应对洞轴线进行选择、对洞室断面进行优化；施工阶段应进行超前应力解除、围岩软化，以及采用合理的开挖方式；合理选择围岩加固措施。     

基于UWB通信的奇异点降噪分析冲击地压防治技术

针对集贤煤矿采煤过程冲击地压频发的实际情况,分析了3604工作面回采及收尾时发生动力现象的影响因素,结合采面生产的实际,运用钻屑法和电磁辐射法进行观测,确定3604工作面危险等级为三级。在此基础上,制定科学的防冲解危措施。结果表明:采取综合防冲措施后,钻屑法和电磁辐射法指标均在临界值以下,电磁辐射曲线变化幅度明显降低,矿压显现现象明显减少。关键词:冲击地压;采煤工作面;解危措施     

基于神经网络的冲击地压危险性预测预报

文章分析了影响冲击地压危险性的主要因素，首次利用神经网络模型模拟各个因素之间的复杂的非线性关系，消除了传统预测方法中的人为确定冲击危险指标的影响。检验结果表明：模型可靠，预测精度高。为冲击地压与人工智能等高新技术的进一步结合奠定了基础，进一步拓宽了神经网络技术的研究领域。