深部开采岩爆理论研究现状评述
深部煤矿灾害机理及监测研究进展
落、 弹射甚 至抛掷 的一 种动 力失稳 地质 灾 害 。
谢 和 平认 为 岩爆 是指 采 掘 导 致 岩 层 的突 然 破
由于岩 爆发 生机 理与诱 发 因素 的复 杂性 ．以及 岩爆显 现 的突发 性 和随机性 ． 目前 的岩爆 预测 与控 制研究 还远 不 能满足 深部 资源 安全开 采 的要求 。 因 此 针对 １渐 突 出的岩爆 问题 ．专 门设 计 了深部 岩爆 ３ 过 程模 拟试 验系统 。 系统 的设计 思 想如 图 １ 示 。 该 所
监 测等 方面展 开 了比较 系统 的研 究 ． 得 了一些进 展 。 取
关键 词 ： 部岩 爆 ： 深 深部 瓦斯 ； 验 系统 ； 边坡 滑坡 ； 警模 式 试 高 预
中图分类 号 ： Ｄ ６ Ｔ ７ 文献 标识 码 ： Ａ
１ 深 部岩 爆 发 生机 理 研 究
１ １ 深 部岩 爆的定 义 ．
岩爆就其 破坏 机制 而 言 ．是 一种 开挖 卸荷条 件 下高 地 应力 区地下 硐室 岩体 自身 积蓄 的大量 弹性 应变 能
ｌ 竺Ｉ ・＿— Ｉ 兰Ｉ 堕 Ｉ —— 垩 ・
突然猛 烈释放 所造 成 的拉张 脆性 或张 剪脆性 并存 的
急剧破 裂或爆 裂破 坏 的灾害 现象翻
１ １２ 深部 岩爆 的定 义 ．．
匡
圈
深部煤矿灾 害机理及 监测研 究进展
何满潮 ， ２
（．中 国矿 业 大 学 （ 京 ） 岩 土 工程 研 究 中心 ，北 京 １ 北
１ ０ ８ ；２ ００ ３ ．煤 炭 资 源 与安 全 开采 国家 重 点 实 验 室 ，北 京
１０ ８ ） ０ ０ ３
地下工程岩爆及其风险评估综述
地下工程岩爆及其风险评估综述整理：snowsw(原创）上传：yeguiren 来源：水利工程网 2005-04-19 00:001．岩爆的数学描述在分析岩爆发生机制时，人们注意到，地下洞室岩爆是岩体由于几何及力的边界条件发生变化导致岩石材料力学性质发生改变，从而导致岩体突然失稳。
这种失稳是一种突变现象，它具有多个平衡位置、突跳、滞后、发散和不可达等特点。
应用现代数学中的突变理论可以对此过程进行较好的描述，例如初等突变理论中的尖点突变模型[10,11]。
尖点突变模型的标准势函数为[12]：（1）式中，为势函数，为状态变量，为控制变量。
令，可以确定其平衡位置，如下式。
（2）方程实根的数目由判别式决定。
根据突变理论，为稳定的平衡，为不稳定平衡，为两者间的转折点。
同时，在状态－控制变量空间中，曲面Ｍ: 称为平衡曲面，参数空间曲面B: 称为分叉集，如图1所示。
在平衡曲面的上、中、下三叶分别代表可能的三个平衡位置，其中上下叶为稳定平衡，中叶为不稳定平衡。
图1 尖点突变模型[12]用尖点突变模型可以对岩爆现象进行解释。
设为表征洞室稳定状态的变量，为影响洞室稳定性的变量，在图1中可以观察到不同的路径上洞室的稳定状态发生的变化。
路径始终处于上叶，在该路径上洞室一直处于稳定的平衡状态。
虽然该路径上洞室也有可能进入破坏状态，但这种破坏是一个连续的过程，如围岩较软，其单轴抗压强度较低，高地应力区的应力值超过了岩石的长期强度，洞室出现加速蠕变直至破坏的一种流变过程，而不是突然失稳。
路径开始处于稳定平衡的上叶，当到达上叶与中叶的皱折时，系统由稳定向非稳定过渡。
此时若围岩受到轻微的扰动，如爆破振动导致控制变量发生微小变化，路径继续往前时，洞室的状态不可能进入中叶，因为中叶是不稳定的亦即不可能达到的状态，洞室控制变量经过调整，其状态直接跳跃到下叶，发生岩爆，洞室失稳。
该路径下洞室的状态的不连续变化称之为突变。
由于岩爆与围岩的储存和释放的能量有关，因此一般从能量角度对洞室和围岩组成的系统进行定量分析。
深部开采岩体力学研究
Fig.2 Development trends of average mining depth of key
coal mines in China
3 国内外深部研究现状
早在 20 世纪 80 年代初，国外已经开始注意对 深井问题的研究。1983 年，原苏联的权威学者就提 出对超过 1 600 m 的深(煤)矿井开采进行专题研究。 当时的西德还建立了特大型模拟试验台，专门对 1 600 m 深矿井的三维矿压问题进行了模拟试验研 究。1989 年岩石力学学会曾在法国专门召开“深部 岩石力学”问题国际会议，并出版了相关的专著。 近 20 a 来，国内外学者在岩爆预测、软岩大变形机 制、隧道涌水量预测及岩爆防治措施(改善围岩的物 理力学性质、应力解除、及时施作锚喷支护、合理 的施工方法等)、软岩防治措施(加强稳定掌子面、 加强基脚及防止断面挤入、防止开裂的锚、喷、支， 分断面开挖等)等各方面进行了深入的研究，取得了 很大的成绩。一些有深井开采矿山的国家，如美国、 加拿大、澳大利亚、南非，波兰等，政府、工业部
4深部工程岩体的地质力学特性和浅部岩体相比深部岩体更突显出具有漫长地质历史背景充满建造和改造历史遗留痕迹并具有现代地质环境特点的复杂地质力学材料图i地质力学历史ii现代地质力学特点ii未来力学行为1图3深部岩体地质力学特点深部工程岩体产生冲击地压岩爆瓦斯突出流变底板突水等非线性力学现象的原因归根结底是由于深部岩体因其所处的地球物理环境的特殊性和应力场的复杂性所致
1引言
深部开采工程岩石力学主要是指在进行深部资
源开采过程中而引发的与巷道工程及采场工程有关 的岩石力学问题。
随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加 大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深
收稿日期：2005–03–05；修回日期：2005–04–20 基金项目：国家自然科学基金重大项目(50490270)；国家基金委创新群体基金资助项目(50221402)；教育部科学技术研究重大项目(10405) 作者简介：何满潮(1956–)，男，博士，1985 年毕业于长春地质学院水文工程地质系工程地质专业，现任教授、博士生导师、国家自然科学基金重大 项目(50490270)首席科学家，主要从事岩石力学理论及工程方面的教学与研究工作。E-mail：hemanchao@。
岩爆
经验公式：σ1/σc>0.165～0.35（或σc/σ1>6.06～2.86）的脆性岩体最易发生岩爆。
采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危 害降到最低。在高应力地段施工中可采用以下技术措施：
1．在施工前，针对已有勘测资料，首先进行概念模型建模及数学模型建模工作，通过三维有限元数值运算、 反演分析以及对隧道不同开挖工序的模拟，初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位及里程容 易出现岩爆现象，优化施工开挖和支护顺序，为施工中岩爆的防治提供初步的理论依据。
2011年8月7日凌晨3点17分，正在掘进的泥巴山隧道出口（中铁十二局C7合同段）右线距离掌子面约20米处， 在已经完成的初期支护yk59+379-yk59+339纵向长度40米范围内发生大型重度岩爆。强烈的岩爆活动发生时发出 的巨大响声，将进洞右侧拱腰至拱顶位置的岩石劈裂成板状、块状、片状，在纵向40米范围连续出现，最大深度 达3.6米，剥落的大量岩石四处散落堆积，将喷浆机、电焊机等设备掩埋。该段围岩初期支护时间为2011年7月22 日至28日，采取了挂喷锚以及分段立拱架的方式施工，8月7日晚岩爆发生时将拱架、锚杆支护系统破坏，呈现出 爆发时间集中、纵向连续、潜伏时间长的特点，按照岩爆划分标准属于强烈重度岩爆，在泥巴山施工以来尚属首 次出现。
感谢观看
深井丌采过程中，应采取积极主动的预防措施和强有力的支护措施，确保岩爆地段的作业安全，将岩爆发生 的可能性及岩爆的危害降到最低：
（1）研究确定开采区域地应力的数量级以及容易出现岩爆现象的部位，优化施工开挖和支护顺序，为岩爆防 治提供初步的理论依据。
（2）加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。
我国深部找矿的主要成果与挑战
我国深部找矿的主要成果与挑战摘要：近年来，我国在深部找矿领域取得了一系列重要成果，包括探明了大量世界级矿产资源储量，提高了勘查技术水平，促进了矿业发展和地质理论创新等。
然而，随着深部勘查难度的增加和成本的提高，我国深部找矿也面临着诸多挑战。
关键词：深部找矿；主要成果；挑战一、深部找矿技术1.地球物理勘探在深部找矿中发挥着重要作用。
地球物理勘探是通过对地球内部物理属性的测定和解释，来揭示地质构造、矿产资源分布等信息的一种勘探手段。
在深部找矿中，地球物理勘探技术可以通过地震波、电磁波等方式对地下结构进行探测，帮助勘探人员了解地下岩层构造、矿体赋存情况等重要信息，为矿产资源的勘查提供科学依据。
特别是在深部找矿中，地球物理勘探技术的高精度、高分辨率特点得到充分发挥，为深部矿产资源的勘查提供了重要技术支持。
2.地球化学勘探也是深部找矿中的重要技术手段之一。
地球化学勘探是通过对地表、地下水体、矿石等样品的化学成分和特征进行分析，来推断地下矿床的存在及其性质的一种勘探方法。
在深部找矿中，地球化学勘探技术可以通过对地下水体、地表岩石等样品的采集和分析，发现矿床的痕迹和指示物质，为深部矿产资源的勘查提供重要的线索。
通过地球化学勘探技术，勘探人员可以了解地下矿床的成因、形成过程等信息，为深部找矿工作提供科学依据。
3遥感技术在深部找矿中也发挥着重要作用。
遥感技术是利用卫星、飞机等遥感平台获取地表、地下信息，并对其进行解译和分析的一种技术手段。
在深部找矿中，遥感技术可以获取地表的地形、植被、岩性等信息，通过遥感影像的解译和处理，揭示地下矿产资源的可能分布区域，为深部找矿的选区和勘查提供科学依据。
特别是在深部地质条件复杂、地表覆盖较厚的地区，遥感技术的应用可以弥补传统勘查手段的局限性，提高勘查效率和准确性。
二、深部找矿成果与突破1.深部找矿工作也面临着诸多挑战，如深部岩体的高应力、高温和高水压力环境，以及由此引发的岩爆、大规模崩塌和矿体突出等灾害。
会泽铅锌矿深部开采岩爆影响因素分析
１ 巷道 围岩 片状 剥落现 象 ． ２
８矿体 ｌ ９ １ ３ Ｌ １ ３ ３ ｍ中段＇ 深超过 １ ０ ， 埋 ０ｌ ０ ｎ发现在
岩性、 地质构造、 水文地质及开挖施工等有密切关系１ ２ ］ ．
图 １ 岩 芯饼 化
Ｆ ｇ１Ｒ ｏｃ —ｃ ｅｄｓ ｉ ｇ ｉ ． ｋ ｏｒ ｉｋ ｎ
对会泽铅锌矿的地质环境 、 矿床赋存特点 、 岩体质量分 级等资料进行 了分析网 ， 并对其岩爆主要影响因素进行 了研究， 为微震监测系统的建立奠定了基础
２３ ．５
０７ ７ ．０
１８ ． ６
０１２ 约 ８ ｏ ．１ ｏ ｍ
２０ ． ６
岩爆倾 向 强烈岩爆 中等岩爆 强烈岩爆 中等岩爆
１６ ２１ 咒 ｌ Ｏ ５ ００ ６ ．８ ００ ４ ．５ ０ ８ 约 ｌ ６ ．６ ０ Ｏｉ Ｏ ｎ
放而呈圆饼状破裂的现象， 是岩石脆性和围岩处于高
应力状态的明显标志． ８矿体现场钻探取样过程中， 在 在各岩层中均发现有不 同程度的岩芯饼化现象． 现场
岩爆倾向 强烈岩爆 强烈岩爆 强烈岩爆 强烈岩爆
统计结果表明： 岩芯饼化现象具有明显的分布广 、 岩饼 厚度小、 有明显裂缝和处于距岩壁 ２ ｍ左右等特征【ｒ ｔＪ Ａ． 岩饼主要有 ２ 种形态： 一种表面凹凸不平； 另一种
第 ２ 卷第 １ ５ 期 ２１ ０ ０年 ３月
矿业 工程研究
Ｍｉｅ ａ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｒ ｌＥｎ ｉｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ
Ｖ０ ２ ． Ｌ ５ Ｎｏ １
岩石力学在采矿工程中的研究
岩石力学在采矿工程中的研究【摘要】岩体力学不是一门系统的学科，它属于地质学与力学之间的一门边缘学科，现如今在采矿工程中的应用也比较广泛。
本文首先介绍了岩体力学的时代背景，其次又从三方面探讨了岩石力学在采矿工程中的应用，分别是：对于深部开采所带来的灾害预测、矿山地应力场测量、大型深凹露天矿边坡设计优化。
【关键词】岩石力学；采矿工程；应用1.简述采矿工程中岩体力学的特点①采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；②对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；③矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。
然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。
其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。
2.岩石力学在采矿工程中的应用岩石力学理论服务于采矿活动，其目的有四个方面。
（1）充分利用地壳内部各种应力来进行落矿、运矿以减少崩矿费用。
（2）尽可能地减少工程量，降低采矿成本。
（3）控制崩落矿石块度，减少二次破碎（4）最大限度地提高生产规模，创造矿山经济效益。
2.1矿山地应力场测量地应力是存在于底层中的天然应力，它是引起采矿水利水电、土木建筑、铁道、公路和其他各种地下或露天沿途开挖工程变形和破坏的根本作用力，是实现采矿和岩土开挖设计和决策科学化的必要前提。
岩爆倾向性深部硬岩破坏行为
色关联 、 模糊理论为主的运筹决策理论等开展岩爆机 理和 预测判 据研究 Ｈ 。 － １ ８ ］ ， 提 出关于 岩爆机 理 的若 干新
假说 ， 究其本 质也 对 强 度理 论 、 能 量 理论 、 冲击 理论 的
实际应 用 而 已． 然 则上 述 机 理及 倾 向性 预 测模 型多 是 以岩 石本 身的物 理力 学 参数 为依 据 的 ， 对 于 工程 范 围
第２ ８卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 ６月
矿 业工 程研究
Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ８ Ｎｏ． ２
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
岩 爆 倾 向性 深 部 硬 岩 破 坏 行 为
樊 军伟 ， 董腾 ， 胡萍 ， 彭成
多岩爆倾向性判据 ， 如： 弹性应变能指数ｌ Ｌ ９ ’ ｍ ｊ ． 冲击倾 向理论 采用 在刚性 试验 机上测 得 的岩石 的全应 力一 应
变 曲线 ， 将 峰值前 、 后 应 力应 变 曲线 下 的 面积 之 比 ， 即 岩石 峰值强 度前 岩石储 存 的能量 与峰值 后稳 定破 坏所 需 的能 量 之 比定 义 为能 量 冲击 性 能 指标 ． ２ ０世 纪 ８ Ｏ年 代开 始 ， 国 内外 学术 界结合 现 代 岩体 力 学新 的理 论发展 ， 提 出关 于岩爆 机理 的若干 新假 说 ， 主要从 失稳 理论 、 断裂理 论 、 损 伤 理论及 以 突变理论 、 神 经 网络 、 灰
通信作者 ： 樊军伟（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 河北邯郸人 ， 助教 ， 研究方 向 ： 岩土及地下工程稳定性分析． Ｅ— ｍ ａ ｉ ｌ ： ４ ０ ７ ７ １ ３ １ ５ ９ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施的探讨
煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施的探讨摘要：随着煤炭资源的开采向深部延伸,部分矿井已经出现或将出现高温、高突、高地应力、高岩溶水压、高瓦斯等灾害问题。
结合深部地质灾害的特点,本文提出了一些深部开采出现的问题以及应对这些问题所采取的措施。
abstract: with the deep extensions of mining of coalresources, part of mine has been or will appear hightemperature, high axon, high geostress, high karst waterpressure, high gas. according to the characteristics of deepgeological disasters, this paper puts forward the problemsin deep mining and measures to deal with these problems.关键词：深部开采；五高；灾害；应对措施key words: deep mining；five “high”；disasters；measures中图分类号：td1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）11-0295-021 我国煤矿开采现状1.1 开采深度据预测，我国已探明的煤炭总储量中有65%以上的煤炭埋深在1000m以下，随着采煤机械化程度的提高，我国煤矿目前正以每10年100～300m的速度向下延深。
预计在未来10年，很多煤矿的开采深度将达1000～1200m。
1.2 高温地温是指煤矿井下岩层的温度。
一般情况下，地温随开采深度的增加而增加。
地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。
矿井深度的变化，使空气受到的压力状态也随之而改变。
当风流沿井巷向下流动时，空气的压力值增大，空气的压缩会出现放热，从而使矿井温度升高。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着我国煤炭资源的逐渐枯竭，深部开采已成为一种重要的采煤方式。
而原生煤岩组合体在深部开采中的围压卸荷致裂特征及破裂模式是一个重要的研究方向。
本文将针对这一问题展开探讨。
围压卸荷是指在岩石或矿体中施加一定的围压载荷，当载荷被去除或减小时，岩石或矿体将发生裂隙扩展或破坏的现象。
在深部开采过程中，由于采空区的存在以及地表载荷的作用，原生煤岩组合体存在着一定的围压状态。
当深部开采进行时，岩体的围压状态将发生变化，卸荷现象也将随之出现。
围压卸荷过程中，岩体的裂隙扩展与破坏将对采煤工作面的稳定性和安全性产生影响。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征主要表现在以下几个方面。
首先是裂隙扩展的特征。
围压卸荷过程中，岩体裂隙将发生扩展，从而导致岩体的破坏。
这种裂隙扩展具有一定的规律性，可以通过实验及数值模拟等手段进行研究。
其次是破裂的模式。
深部开采原生煤岩组合体在围压卸荷过程中可能出现不同的破裂模式，如剪切破裂、张裂等。
不同的破裂模式对采煤工作面的稳定性有着不同的影响，因此研究破裂模式对于提高采煤效率和保障采煤安全具有重要意义。
针对深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式，可以通过一系列实验研究和数值模拟来进行分析。
通过实验可对不同围压状态下的煤岩组合体进行力学性质的测定，从而了解围压卸荷过程中岩体的裂隙扩展特征及破裂模式。
通过数值模拟可以模拟不同围压状态下岩体的变形与破坏过程，进一步深入研究围压卸荷致裂特征及破裂模式。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式是一个复杂而重要的问题。
通过深入研究这一问题，可以为深部开采中的安全生产提供理论支撑和技术指导，为煤炭资源的高效开采和利用做出贡献。
【字数达到要求】第二篇示例：一、引言深部开采原生煤岩组合体是一种具有复杂物理力学性质的多相介质，其围压卸荷现象对工程开采产生重要影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学 性质 的基 本理 论 出发 ， 索 在 深 部 采 矿 工 程 中可 探
收 稿 日期 ：０ １０ －０ ２ １ －９ １
国 内外 许 多 专家 对 岩 爆研 究 的结 果 表 明 ， 爆 岩
作者简介 ： 齐玉俊 ， 岩士工程专业 ， 硕士研究生 。
岩 爆 往往 造成 开 挖 工 作 面 的严 重 破 坏 ， 备 损 设
坏 和人 员 伤亡 ， 已成 为 岩石 地 下 工 程 和 岩 石 力 学 领 域 的世 界性 难 题 。 随着 我 国大 型 交 通 工 程 、 型 水 大
能发 生岩 爆 的理论 和技 术 ， 而 防 治岩 爆 带 来 的灾 从 害。
４ 分形 理论 ）
国内一 些 学 者 ， 分 形 几 何 学 的 用
岩 体 的 突然破 裂 导 致 破 裂 面上 下 盘 岩 体 发 生 错 动 ，
这 种 错动 产 生 的岩体 位移 传播 到采 场 或巷 道 的采空
方法 研究 了岩 爆发 生 的机 理和 预测 预报 手段 。这一
理论 主要 是使 用分 形 的数 目与 半径 的关 系 考察 微震 事件 的位 置分 布 ， 发现 微震 时 间具 有集 聚分 形 结构 。
齐 玉俊 侯 克 鹏 孙 华 芬
（ 昆明理工 大 学 国土 资源 工程 学 院 ， 昆明 ６ ０ ９ ） ５ ０ ３
摘 要 ：随着矿 山开采 深度的增加 ， 岩爆已经成为一种越来越突 出的潜 在威胁 ，极大地威 胁着矿 山施
工 人 员 和 设 备 的 安 全 。本 文 针 对 岩 爆 概 念 、 型 、 成 机 理 、 响 因 素 、 生 判 据 、 测 与 防治 的 研 究 现 类 形 影 发 预
随着 与巷 道边 线 的距 离 增 加 而 减 小 ； 向应 力 在 巷 径 道周 边最 小 ，随着 与巷 道 边 线 的距 离减 小 而 增 加 。
相近 ， 当岩体 位移 传播 到 采场 或巷 道 临空 面时 ， 致 导 岩 体大 量破 坏 ， 这种 岩爆 称之 为 断层滑 移 型爆 破 。
线方 向一 致 时 ， 由于 采 矿 解 除 了 长 期施 加在 构 造 弱 面法 线方 向的夹 持 力 ， 致 原 本 活 动 性很 差 的 断 层 导
重新 活化 ， 原来 弱 面 重新 滑 动 。与 剪 切 岩爆 机 理 沿
在 矿 山深 部 开 采 过 程 中 ， 体破 裂 导 致 岩体 体 岩
第 ２ ｌ卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ６月
矿
冶
Ｖｏ ． １．ＮＯ ２ １２ ． Ｊｎ ２ １ ｕ ｅ ０ ２
Ｍ １ ＮＧ ＆ Ｍ Ｅ ＮＩ ＴＡＬ ＬＵＲＧＹ
文 章 编 号 ：０ ５７ ５ （ ０ ２ ０ － １ －４ １ ０ －８ ４ ２ １ ） ２ ０ ５ ０ ０
深 部 开采 岩爆 理 论 研 究 现状 评 述
ｓａ ｕ ｆｒ ｃ ｕ ｔｐｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｐｒｖ ｎ ｉｎ ｆｏ ，ｈ ｅ ｐ ｃ ｓｏ ｏ ｅ ｔ ｙ ｅ，ｆｒ ｔ ｎ ｍｅ ｈａ ｓ ， ｉｆｕｅ ｃ ｎ ｔ ｔ ｓｏ ｏ ｋｂ ｓ ｅ ｉｔｏ ｎ ｅ ｅ ｔｏ ｒ ｍ ｔ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔ ｆｃ ｎｃ ｐ ，ｔｐ ｏ ｍａ ｉ ｃ ｎｉｍ ｏ ｎ ｌ ｎ ｉｇ
Ａ ＢＳＴＲ ＡＣ Ｔ ：Ａｓ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆ ｍ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｉｇ ｏ ｎｉ ｇ ｄ ｐ ｈ， ｒ ｃ ｂ ｒ ｔ ａ ｂ ｃ ｍ ｅ ｎ ｕ ｓａ ｉ ｇ ｐｏｅ ｔ ｌ ｈｒ ａ ， ｗｈ ｃ ｏ ｋ ｕ ｓ ｈ ｓ ｅ ｏ ａ ｏ ｔｔｎｄ ｎ ｔ ｎｉ ｔ ｅ ｔ ａ ｉｈ ｔ ｅ ｔ ｎ ｈ ａｅｙ ｏ ｎ ｎ ａ ｏ ｓ ａ ｑ ｉ ｍｅ ｔ． Ｔｈ ｓ ａ ｔｃ ｅ ｓ ｍ ｍａ ｉｅ ， ａ ａｙ ｅ ｎ ｅ ｉ ｗｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｈｒ ａｅ ｓｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ｆ ｍｉ ｉ ｇ ｌｂ ｒ ｎｄ ｅ ｕ ｐ ｎ ｓ ｉ ｒｉ ｌ ｕ ｒｚ ｓ ｎ ｌ ｚ ｓ ａ ｄ ｒ ｖｅ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ
岩 爆 的破 坏 性 也 急 剧 加 大… 。所 以必 须 从 岩 石 力
１ 岩 爆 发 生 的 机 理 及 分 类
１ １ 岩 爆 的 定 义 ．
岩爆 是地 下工 程 或采 矿过 程 中岩体 破坏 的一种 形式 。它 是处 于 高地应 力 或极 限平衡 状 态 的岩 体或 地质 结构 体 ， 在开 挖活 动 的扰 动下 ， 内部储 存 的应 其 力能 瞬 间释放 ， 成 开 挖 空 间周 围部 分 岩 体 从 母 岩 造 体 中急剧 、 烈地 突 出或 弹射 出来 的一 种 动 态 力 学 猛 现象 。岩 爆 的发生 常伴 随着 岩体 震 动 。
在岩 爆 发生前 ， 震活 动 的集 聚程 度 明显增 加 ， 相 微 并 应 出现 在 主岩爆 区 。
区 时 ， 成空 间 自由面 附近岩 体 突 出和破坏 ， 种岩 造 这
２ 岩 爆 机 理 研 究 的 现 状
由于 岩爆 发生 机理 极为 复杂 ， 几 十年来 ， 然 近 虽 国 内外 专 家在 岩爆 机 理 方 面 做 了大 量 的 研 究 工 作 ， 但是 ， 国内外还 没有 成 熟 的理论 和方 法 。现 在 ， 们 人 已从 强度 、 度 、 定 、 量 等诸 多 方 面对 岩 爆 现 象 刚 稳 能 进行 了分 析 ， 出了各 种假 设 和判据 。 提 １ 强 度 理 论 早 期 的强 度 理 论 仅 着 眼 于 岩 体 ） 的破 坏理 论 。而 近代 的 理论 主要 考 虑 “ 体 ． 岩 围岩 ”
岩爆 。这种 岩爆 往往 发 生在 大面 积房 柱法 开采 和分 层 充填 法 的采场 内 ， 易发生 连 锁反应 ， 容 导致矿 柱 相
论 用 于分析 美 国爱达 荷 家利 纳矿 区的岩 爆 问题 。首 先 认 为矿 山岩 体结 构理 论 的刚 度大 于矿 山 负荷 的刚 度 是 岩爆 产生 的必 要条 件 。岩 爆取 决 于岩石 在 加载 过程 中刚度 与 应 力 达 到 峰 值 后 卸 载 过 程 的 刚 度 比 值 。 当该 比值 ＜１时 ， 为有 可能 发生 岩爆 。 认 ３ 能量理论 ） ２ ０世 纪 ６ ０年 代 中 期 ， 克 等 人 库
积膨 胀 ， 道周 围应 力超 过岩 体强 度 时 ， 体 内会产 巷 岩 生 裂 隙导致 岩体 膨胀 。在 这 过程 中可 能伴 随着 岩石 的弹射 。开挖扰 动 打 破 了 围岩 原 有 的地 应 力 平 衡 ， 如 果原 有 的地应 力 平衡 在巷 道开 挖后 分 为巷道 周边 切 向和径 向应 力 。切 向应 力 值 在 巷 道 边 线处 最 大 ，
（ ａｕｔ ｏ ｎ ｅ ｕｃ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｕ ｍｉ ｎ ｅｓｙｏ ｉ ｃ ｎ Ｆ ｃｌ Ｌ ｄＲ ｓ ｒ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｋ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｆ Ｓ ｅ ｅａ ｄ ｙｆ ａ ｏ ｅ ｉ ｇ ｖ ｉ ｃ ｎ
Ｔｃｎ ｌ ｙ Ｋ ｎ ｉｇ６ ０ ９ ， ｈｎ ） ｅｈ ｏ ｇ ， ｕ ｍ ｎ ５ ０ ３ Ｃ ｉａ ｏ
在 总结南 非 金 矿 岩 爆 研 究 的基 础 上 提 出 的 。认 为
继 破坏 ， 成采 场 内大 范 围塌 落 ， 至使 整个采 场 报 造 甚
废。
“ 体． 岩 围岩 ” 系统在 力 学 平 衡 状 态 破 坏 时 释 放 的 能
量 大 于岩体 本身 破坏 所 消耗 的能 量则 发 生岩 爆 。通
ｆ ｃｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｎ ｅ ｃ ｉ ｒａ ｏ ｏ ｋ ｕｒｔ ａ ｔ ｒａ ｄ ｏ ｃ ｒｅ ｃ ｒｔ ｉ ｆｒ ｃ ｂ ｓ． ｅ
ＫＥＹ ＯＲＤＳ：ｄ ｅ ｎｎ ｒ ｃ ｂ ｒｔｍｅ ｈ ｎｓ ；ｆ ｃ ｃｏ ｓ ｆｒ ｃ ｓ；ｕ ｇ ｉｇ Ｗ ｅ ｐ ｍｉｉｇ；ｏ ｋ ｕ ｓ； ｃ ａ ｉ ｅｆ ｔ ａ ｔｒ ；ｏｅ ａ ｔｊ ｄ ｇｎ ｍ ｅ ｆ
型 ：
１ 应 变 型岩 爆 在深 部矿 井开 采 过程 中 ， 临着 ） 面
高 地应 力 的 问题 ， 由于 高原岩 应 力场 的存 在 ， 采 矿 在
和 巷 道 掘 进 过 程 中 ， 造 成 在 垂 直 于 原 岩 最 大 主 应 会
力 方 向上 巷道 壁处 岩体 的最 大切 向主应 力超 过岩 体 本 身 的强 度 ， 这时 岩 体 会 发 生剧 烈 破 坏 并 释 放 出 储
电工程 的大规模 兴 建 ， 以及 地 下 矿 山 向深 部 矿 床 延 伸 ， 部或 深埋 地下 工程 中的岩 爆 问题越 来越 严 重 ， 深 近年来 相 继 出现严 重 的岩爆 灾 害 。岩爆 发生 地 点具 有 随机 性 、 孕育 过程 具 有缓 慢性 、 生过 程具 有 突发 发 性 ， 生产 安全 和工 程 可靠 性 的危害 极 大 ， 对 已经严 重 影 响 了矿 山 的正 常 生 产 。随 着 开 采 深 度 的不 断 增 加 ， 应力 随之 增 大 ， 致 岩 爆 发 生 频 率 逐 步 提 高 ， 地 导
２ 刚度 理论 ）
２ ０世 纪 ７ ０年 代 Ｂａｋ将 刚 度 理 ｌｃ
存 的应变 能 ， 这种 岩爆 称为 应变 性岩 爆 。
２ 矿柱 破 坏型 岩爆 房 柱 法采矿 的矿柱 、 ） 留点 柱 分层 充填 法 的点 柱 、 壁 法 开 采 的 采 场工 作 面 等 突 长 然破 坏 ， 而 诱发 矿 柱周 围岩 体 瞬间跨 落 ， 成 大量 从 造 的设 备损 坏 和人 员 伤 亡 ， 种 岩 爆 称 为 矿柱 破 坏 型 这
３ 剪切 破 坏 型岩 爆 矿 体 的 大 面 积 开 挖 导致 巷 ）
道 周 围未 采岩 层应 力 急 剧 升 高 ， 当应 力 达 到 完 整 岩
过 判 断弹性 应变 能指 数 （ 弹性应 变 能与 塑性 应 变 能
的 比值 ） 的大小 来确 定岩 爆是 否会 发 生 。
体 破 坏条 件 时 ， 致岩 体沿 某一 方位 发 生剪 切破 坏 。 导