矿岩诱导崩落过程微破裂演化规律研究

本项目紧紧围绕矿岩诱导崩落机理及矿岩可崩性评价的科学问题开展研究，旨在探讨矿岩诱导崩落的条件和规律。首先,以实际工程为背景，在实验室构建大尺度相似材料模型，通过实验室和现场对比监测，得到诱导崩落过程的声发射（微震）信息；再采用信号识别、声源定位、小波分析技术得到有效声发射（微震）量化信息。同时应用大规模并行计算技术和三维有限元软件，分析诱导崩落过程中的应力场迁移规律和破裂过程。然后，将声发射（微震）时空演化特征与三维背景应力场迁移信息叠加，建立矿岩从微观破裂到宏观破坏之间的内在联系和临界条件。最后，形成基于声发射（微震）信息的动态可崩性评价方法和指标体系，确立诱导工程参数和声发射（微震）信息与崩落范围之间的关联规律，为诱导崩落工艺提供技术支持。本项目研究结果对于推广应用自然崩落法，实现低成本、高效率采矿具有重要理论和实际意义。

针对诱导冒落问题，采用声发射实验和数值模拟相结合的方法，运用岩石力学、损伤力学理论，配合相似材料模拟实验，通过监测诱导崩落过程的微震信息，采用信号识别、声源定位等技术获取有效的微震量化信息。采用基于大规模并行计算的三维有限元分析软件求解三维背景应力场，分析诱导崩落过程中内部应力场、位移场和裂纹的演化过程，以及由此诱发的声发射分布规律。通过分析声发射活动与岩石破裂失稳过程之间的联系，系统研究了岩石失稳破坏声发射前兆特征。通过分析矿岩应力场的演化和破坏过程，寻求矿岩从微观破裂到宏观破坏之间的内在联系和临界条件，得到了诱导冒落过程中冒落体形态特征和参数，为建立基于微震信息的动态可崩性评价方法提供理论支撑。以东北大学岩石破裂与失稳研究中心红透山铜矿、弓长岭铁矿为研究现场，建立矿山采场微震监测系统，通过远距离数据传送，实现对矿山开采活动引起的微震活动性及相关实时连续监测，获取大量的微震活动时空分布数字化记录，通过对矿山微震活动性、背景应力场演化与开采活动之间关系的研究，为诱导冒落提供预测指导。