基于聲發(fā)射參量識(shí)別不同深度灰?guī)r巖爆傾向研究.pdf

1、埋藏于深部和中深部金屬礦山由于地應(yīng)力的不斷增大誘發(fā)巖爆可能性越來(lái)越大。由深部開采高應(yīng)力引起的開采技術(shù)問(wèn)題越來(lái)越多，根據(jù)礦床開采技術(shù)條件和礦體賦存特征。避免巖爆帶來(lái)的危害，選擇經(jīng)濟(jì)合理的防護(hù)措施以實(shí)現(xiàn)礦山安全高效開采，保證礦山可持續(xù)生產(chǎn)，是目前越來(lái)越多金屬礦山迫切需要解決的重大技術(shù)問(wèn)題。
　　深部巖體在地殼運(yùn)動(dòng)作用下應(yīng)變能大量聚集，形成很大的初始應(yīng)力。深部回采使得聚集的應(yīng)變能突然釋放形成巖爆，巖爆的發(fā)生一方面與初始應(yīng)力場(chǎng)有關(guān)，另一方

2、面與巖石承載過(guò)程中變形及儲(chǔ)能特性有很大的關(guān)聯(lián)。
　　巖石破壞過(guò)程伴隨了彈性波的釋放，而聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)能捕捉巖石加載過(guò)程產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波，所以利用聲發(fā)射檢測(cè)結(jié)果作為巖石材料破裂判據(jù)在巖石力學(xué)研究領(lǐng)域一直都是研究重點(diǎn)。聲發(fā)射表征巖石破壞方面形成眾多有益結(jié)論，但真正將聲發(fā)射測(cè)試用于巖爆的判別尚不多見(jiàn)。本次課題采用彈性能量指數(shù)作為巖石巖爆傾向性判據(jù)。進(jìn)行深部回采不同深度灰?guī)r試樣的巖爆傾向性實(shí)驗(yàn)，得到了不同深度灰?guī)r試樣的加卸載過(guò)程應(yīng)力-應(yīng)變

3、曲線。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行聲發(fā)射測(cè)試，分析加卸載全過(guò)程聲發(fā)射累計(jì)能量隨時(shí)間的變化規(guī)律，得到不同巖爆傾向性試樣聲發(fā)射累計(jì)能量變化特征，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析揭示巖爆傾向灰?guī)r聲發(fā)射響應(yīng)特征。通過(guò)分析試驗(yàn)過(guò)程聲發(fā)射累計(jì)能量變化率，定義了累計(jì)能量反應(yīng)比Ek等于加卸載過(guò)程聲發(fā)射累計(jì)能量變化率與加卸載轉(zhuǎn)折點(diǎn)聲發(fā)射累計(jì)能量變化率的比值。結(jié)果表明：
　?。?）隨著深度的增加，巖石單軸抗壓強(qiáng)度有逐步增大的趨勢(shì)，這為巖石的巖爆發(fā)生提供了有利條件，進(jìn)而印證了隨深

4、度增加灰?guī)r巖爆發(fā)生的可能性越大，從另一方面說(shuō)明了巖石的巖爆與深度有著密切相關(guān)性。
　　（2）加載時(shí)，隨著賦存深度增加，巖石存儲(chǔ)應(yīng)變能的能力在增強(qiáng)；卸載時(shí)，隨著深度增加，深度越深灰?guī)r在卸載過(guò)程的聲發(fā)射累積能量增加幅度越小，由此可知不同深度灰?guī)r累積能量的變化率存在明顯的區(qū)別。
　?。?）隨著賦存深度增加，灰?guī)r加卸載滯回環(huán)的面積逐步減小，說(shuō)明灰?guī)r存儲(chǔ)應(yīng)變能的能力逐步增加，這是誘發(fā)巖爆的重要因素。巖石的巖爆傾向呈現(xiàn)越來(lái)越大的趨勢(shì)：對(duì)

5、不同深度灰?guī)r試樣進(jìn)行巖爆傾向性實(shí)驗(yàn)，分析加卸載過(guò)程彈性應(yīng)變能指數(shù)Wet發(fā)現(xiàn)，隨深度增加，彈性應(yīng)變能指數(shù)逐漸增大，巖爆傾向趨于明顯。
　?。?）通過(guò)加卸載過(guò)程累計(jì)聲發(fā)射能量進(jìn)行分析表明，加載和卸載過(guò)程中巖爆傾向性不明顯的灰?guī)r試樣聲發(fā)射累計(jì)能量的增加幅度要遠(yuǎn)大于具有明顯巖爆傾向的灰?guī)r試樣，且隨著巖爆傾向性增強(qiáng)，聲發(fā)射累計(jì)能量的增加幅度在逐步變小。加卸載轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，具有明顯巖爆傾向的灰?guī)r聲發(fā)射累計(jì)能量出現(xiàn)突增現(xiàn)象。
　?。?）通過(guò)對(duì)