深部开采岩爆前兆信息识别及预警模型研究

The monitoring and early warning of rock burst disaster is a worldwide difficult problem. So far, the problem to forcast accurately rock burst in time and place have not been solved at home and abroad.. This project presents to start from the essence that excavation disturbance stress field induces micro rupture and mine rock burst. Using the methods combined with experimental study, microseismic and stress monitoring and stress field numerical analysis of the overall mine, the evolved rules of micro rupture initiation, expansion and penetration inside rock mass will be systematically investigated to reveal the precursory evolution law of rock burst and warning identification model. The microseismicity will be interpretated by the stress field evolvement to search the relationship between the evolved rule of stress buildup, stress shadow, stress transference in the excavating process and microseismicity in the process of rockburst formation. Seeking the relation between mine microseismicity, background stress field evolvement and mining activities, the law of seismic activity on the background of the stress field evolution will be revealed. A new rock burst precursor and warning identification model fused with microseismic and ground stress information will be established.. This research not only can thoroughly open out the rockburst formation process, recognize rock fundamentally conditions of rock burst formation and occurrence especially large-scale mine earthquake, and to provide a new method for monitoring and early warning of rockburst in the field. It has great economic benefits and social benefits to ensure the mine production and the surrounding city safety.

岩爆动力灾害的监测预警是一个世界性难题，至今，国内外仍没有解决岩爆在时间和地点上的准确预测预报问题。本项目提出从开挖扰动应力场诱发微破裂导致矿山岩爆的本质出发，采用室内实验、微震、应力监测与整体矿山应力场数值分析方法相结合，系统研究岩体内微破裂萌生、扩展和贯通的演化规律，揭示岩爆前兆的演化规律和预警判识模型。通过应力场的演化来解读微震活动性规律，探求开采过程中应力积累、应力阴影和应力迁移的变化规律与岩爆形成过程中微震活动性的关系，寻求矿山微震活动性、背景应力场演化与开采活动之间的联系，揭示以应力场演化为背景的微震活动性规律，建立微震、应力等信息融合的岩爆前兆和预警判识模型。该项研究不仅可以深入揭示岩爆的孕育过程，从根本上认清岩爆特别是大范围矿震形成和发生的条件，还可以为现场岩爆监测预警提供新的方法，对于减轻或避免矿山岩爆灾害，保障矿山生产和矿山周边城市安全，具有重大的经济效益和社会效益。

岩爆动力灾害的监测预警是一个世界性难题，至今，国内外仍没有解决岩爆的准确预测预报问题。本项目提出从开挖扰动应力场诱发微破裂导致矿山岩爆的本质出发，研究岩体内微破裂萌生、扩展和贯通的演化规律，揭示岩爆前兆的演化规律和预警判识模型。.进行了不同应力路径下岩体力学特性试验，研究声发射参数随应力的变化规律，探究岩石失稳破裂的前兆特征以及前兆信息演化规律。利用XRD，SEM及光学显微镜等手段，通过分析岩爆倾向性岩体加载前后表面细观形貌特征，研究岩体内矿物组分、显微组分、微裂隙等因素对岩爆倾向性的影响，分析岩爆发生前、后岩体内细观结构特征及显微组分的变化。.采用数值分析软件，构建矿山三维模型，建立与开挖区域相似结构的空区、矿柱模型，模拟分析应力、位移、裂纹的萌生和扩展过程，以及由此诱发的声发射分布规律。得到了应力扰动诱发巷道围岩体破坏过程中的应力场演化规律，从应力场演化的更高层次上研究岩爆的发生过程和前兆特征，建立新的应力扰动诱发岩爆前兆信息辨识模型。.将室内声发射前兆信息用于现场微震和应力监测数据的解读和分析，结合现场微震、应力监测岩爆孕育发生过程及对应参量的变化规律，分析现场大尺度岩体在微震监测时破坏与室内实验类似的特征，获得岩爆的前兆声发射—微震特征。.根据岩爆孕育发生过程与前兆信息特征参数的相互关系，构建了相应的岩爆前兆判据，寻求量化的岩爆预警参数，对岩爆过程中的微震监测、应力实时数据进行验证优化，建立了岩爆前兆信息融合预警判据与模型。通过室内试验、现场监测、数值模拟和理论分析，将微震、应力等前兆信息在时间、空间、强度上进行融合，将主要指标进行综合判别，建立岩爆前兆判识指标和预警模型。.该项研究不仅可以深入揭示岩爆的孕育过程，从根本上认清岩爆特别是大范围矿震形成和发生的条件，还可以为现场岩爆监测预警提供新的方法，对于减轻或避免矿山岩爆灾害，保障矿山生产和矿山周边城市安全，具有重大的经济效益和社会效益。