深部开采岩爆机理与控制.ppt

深部开采岩爆机理与控制,,1岩爆发生条件和分类,A岩爆发生条件岩爆的发生有其内因和外因。内因是指岩体本身固有的岩爆力学性质。实验室进行岩石强度试验时，岩石发生破坏前储存的弹性变形能多，峰值后岩石的变形曲线下降速度快，到达完全破坏所需时间短。外因条件是巷道或采场开挖后，采矿的二次应力与残余构造应力叠加后的应力场，达到某种组合条件，使应力达到或超过岩体破坏的临界值。,B岩爆分类（1）应变型岩爆在高应力地区，巷道掘进造成垂直于原岩最大主应力方向上巷道壁处岩体的最大切向主应力超过岩体强度，发生猛烈破坏并释放出储存的应变能。应变型岩爆破坏性小，厚度一般不超过0.5m,局部膨胀或小块岩石弹射为主，震动很小。（2）弯曲破坏岩爆垂直于层状岩体掘进时，由于平行于岩层层理方向的原岩应力很高，当岩层暴露面积过大时，岩层会突然弯曲折断。此岩爆破坏深度可达1m左右，产生的震动较大。（3）矿柱型岩爆房柱采矿法的矿柱、留点柱分层充填法的点柱、井筒的保安矿柱和长壁法采场工作面等的突然破坏诱发矿柱周围岩体瞬间垮落。此岩爆比前两者破坏性都大。易引发连锁式反应导致大范围塌落。（4）剪切型岩爆岩体大面积开挖导致周围未采岩层内应力急剧升高，当应力满足完整岩体破坏条件时，沿某一方位的完整岩体发生剪切破裂，从而上下盘岩体发生错动，错动产生的岩体位移传播到采场或临空面时，造成自由面附近岩石突出和破坏。（5）断层滑移型岩爆采矿解除了长期施加因构造弱面法线方向的夹持力，导致断层活跃起来，产生沿原来弱面的重新滑动。当岩体位移传播到采场或临空面时，导致岩体大量破坏。,2岩爆危险性判据,a.最大应力强度理论实际已证明岩爆发生在巷道开挖后最大主应力处。岩爆的应力判据σ1围/σc0.2几乎不发生岩爆0.2≤σ1围/σc0.388可能发生岩爆0.388≤σ1围/σc0.55非常可能发生岩爆σ1围/σc≥0.55几乎肯定发生岩爆b.能量释放率（ERR）理论开挖面上爆破后的应力突降为零，开挖面外部围岩对面内逐渐降低的支护力所作的功表现为开挖面上的多余能量，称为释放能Wr。dWr/dv即为体积能量释放率ERR。南非金矿标准是ERR≤30MJ/m3。,c.超剪切应力（ESS）理论超量剪切应力ESS是指剪切或滑动破坏发生前后滑移面上的剪切应力差。ESS≥20MPa极可能发生破坏性岩爆ESS≥15MPa可能发生破坏性岩爆5MPaESS15MPa可能发生破坏性较小岩爆ESS3有强岩爆倾向Wcf2～3有弱岩爆倾向Wcf1,4岩爆防治技术,A区域防治a.合理的采矿工艺和开采顺序b.合理的支护形式B局部防治（1）注液弱化向围岩内打注液钻孔，注入水或化学试剂，使岩石的强度及力学指标降低。（2）钻孔弱化通过向围岩个钻大孔达到弱化围岩，实现应力向深部转移的目的。（3）切逢弱化切缝一般与引起应力集中的主要方向相垂直，弱化围岩。（4）松动爆破卸压法有超前和侧帮应力解除法两种。前者是在工作面前方围岩中打超前爆破孔和爆破补偿孔。后者是在工作面之后的巷道侧帮围岩内钻凿卸压爆破孔，用炸药爆破方法人工形成一破碎带，以合高应力向深部岩层中转移。上述4种都是围岩弱化法，通过减少围岩的应力集中区域内的岩体强度来重新分配荷载分布。（5）加固围岩通过提高围岩的强度（或自承能力）为出发点。（6）开挖方式改变开挖方式，控制开挖几何形状和掘进程序采用合理的开挖进尺以允许应变能逐步释放。,5岩爆监测技术,A地震学预测法B钻屑法C声发射法D微重力法E电磁辐射法F振动法G光弹法H流变法I气体测定法J电阻法,