深部采场开采扰动下巷道围岩松动圈演化规律研究

深部开采过程中,经常会遇到采场周边巷道围岩支护失效、巷道破坏等问题。为改善支护效果,采用声波测试技术研究阿舍勒铜矿深部采场开采过程中的巷道围岩损伤规律,着重分析与采场不同距离处巷道围岩损伤程度的差异。结果表明:深部采场开采扰动对周边巷道围岩松动圈厚度有明显影响,随着开采扰动次数增加,各测孔处的巷道围岩损伤均出现了不同程度增长;采场开采过程中,随着与采场距离的增大,开采扰动对岩体的损伤逐渐减小。阿舍勒铜矿深部采场开采下盘应力集中区距下盘采场边界距离为20~25 m;距离采场下盘最终边界25 m处的测孔开采扰动累积损伤增量小于开采前损伤量的20%。采场开采扰动前,巷道围岩松动圈与巷道位置无关,阿舍勒铜矿50 m中段巷道围岩松动圈厚度为1.4~1.7 m;开采扰动后,采场附近巷道围岩松动圈厚度为1.6~2.0 m。研究成果对于改善矿井支护效果、降低支护成本有一定的参考价值。

主要造岩矿物微波敏感性试验研究

采用频率2 450 MHz多模谐振腔对11种常见主要造岩矿物试样进行了微波辐射试验。根据升温速率和温度增量对其微波敏感性进行了研究。对赤峰玄武岩、鞍山辉长岩和昆明砂岩进行了矿物成分测试,根据其矿物成分组成预测3种岩石的微波吸收能力,通过微波辐射试验对预测结果进行了验证。然后对3种岩石进行了单轴压缩强度测试,研究了微波辐射后岩石的强度折减与岩石微波吸收能力的关系。结果表明:主要造岩矿物的微波吸收能力可分为3类,且表现出非常不同的微波吸收能力;根据岩石的矿物成分组成可预测岩石的微波吸收能力,含有强微波吸收能力矿物的岩石也具有较强的微波吸收能力;岩石的微波吸收能力越强,微波辐射后岩石单轴压缩强度的折减程度越大。

单轴压缩试验下粗糙离散节理网络模型建立及力学特性

针对岩体中随机结构面存在粗糙特性的特点,开展了粗糙离散节理网络(roughness discrete fractures network,RDFN)模型研究。采用数字图像处理技术,开发了生成RDFN模型的算法,并基于Matlab方法建立了与颗粒流离散元PFC方法的接口。采用颗粒流PFC方法研究粗糙度对RDFN模型单轴压缩下的弹性、强度和破坏模式的影响规律,并与直线型DFN模型进行对比。结果表明,RDFN模型的弹性模量低于DFN模型,而峰值强度较高,残余强度较低;DFN模型中微裂纹沿节理方向贯通,局部存在基岩内部裂纹扩展;RDFN模型由破坏模式相对复杂,达到峰值强度后基岩发生显著破坏。

基于矩张量分析的花岗岩破裂声发射特征试验

基于声发射定位技术和矩张量分析方法,对在单轴加载条件下岩石破裂过程中的裂纹破裂机制及时空分布特征进行试验研究.借助CAD软件展示不同破裂机制的声发射事件,直观反映裂纹破裂类型.研究结果表明:单轴压缩加载试验中,花岗岩试样破裂以剪破坏为主,但岩石微裂纹的破裂类型所占比例并不固定,岩石内部微裂纹破裂类型与岩石材料的力学环境有关;花岗岩作为一种脆性岩石,破裂不符合格里菲斯强度准则认为的脆性材料都是拉伸破坏的基本观点,证明格里菲斯强度准则对于均质度不高的脆性岩石的适用性有一定的局限;花岗岩单轴压缩试验中,试样的破坏类型与其应力水平没有关系,3种类型的声发射事件随应力增大的变化趋势相似.

双轴加载下花岗岩破裂过程声发射b值特征研究

基于声发射定位技术开展了双轴加载条件下岩石破裂声发射b值变化规律试验研究。研究结果表明:声发射率峰值对应的应力与峰值应力的比值k随着侧向应力的出现呈减小的趋势,侧向压力为0时,k值约为0.87;侧向压力为5~25 MPa时,k值明显低于0.8。岩样声发射b值先随应力增大而增大,之后随应力增大而减小。随着侧向压力的增大,声发射b值峰值出现在较低应力区间,侧向压力为0时,轴向应力达到轴向峰值应力的80%,b值开始下降;侧向应力为5~25 MPa时,b值峰值对应的轴向应力明显小于轴向峰值应力的80%,这是因为侧向应力使试样更早达到声发射率峰值,更早进入裂纹不稳定扩展阶段。研究成果对于理解双轴加载条件下岩石的破坏具有重要意义。

基于便携式地质雷达的巷道围岩松动圈探测

基于便携式雷达探测技术和声波测试技术,研究了阿舍勒铜矿深部采区不同中段、开采扰动前后的巷道围岩松动圈厚度分布规律。研究结果表明:采用Sub Surface Profiler(SSP)新型便携式雷达探测的巷道围岩松动圈厚度与采用声波测试的巷道围岩松动圈厚度基本一致,采用SSP便携式地质雷达能够快速、准确地探测巷道围岩的松动圈厚度。阿舍勒铜矿-200 m中段巷道围岩松动圈厚度为1.6~1.9 m,明显大于50 m中段开采扰动前的巷道围岩松动圈厚度。开采扰动明显加深了采场临近巷道围岩松动圈厚度,阿舍勒铜矿50 m中段开采扰动前,临近采场巷道围岩松动圈厚度为1.4~1.7 m,开采扰动后为1.6~2.0 m。研究成果对矿山依据围岩松动圈厚度优化支护参数具有重要参考价值。

基于Allen算法微震信号P波初至及其自适应识别

微震监测工程尺度是指监测范围在几米到几百米之间,该尺度下将Allen算法引入到微震领域时需调整该算法参数,以达到最佳拾取效果,从而提高微震定位精度。为此,提出一种基于Allen算法的微震信号P波初至及其自适应识别的方法:首先依据信噪比建立微震信号拾取信息数据库,再结合粒子群算法和拾取评价模型自动选取Allen关键参数;并建立了拾取过程中参数动态反馈修正机制,依靠拾取实例不断扩充和更新数据库Allen算法参数。研究结果表明:该方法能针对不同信号自适应选取微震信号Allen算法最优参数,能克服人工统计的耗时低效,更为准确的从实时监测数据中拾取微震信号及其P波初至,提高微震监测定位精度和数据处理效率,为岩爆、矿震等地质灾害的及时预报提供可靠的数据支持。