《深部采場地壓與微震活動性時空演化關係研究》是依託東北大學，由李元輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：深部采場地壓與微震活動性時空演化關係研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李元輝
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
深部采場開挖是岩體在高應力條件下強卸荷的過程，采場圍岩的微震活動性反映了岩體內部對採礦活動的動力回響，如何解譯和分析岩爆動力災害孕育過程中的微震活動性規律是目前亟待解決的重要課題。本項目採用岩石真三軸強卸荷力學實驗和深部采場原位監測方法，利用微震監測、應力、變形及波速測試等多手段，將岩體靜態變形破壞觀測與岩石微破裂動態回響監測相結合，分析微震活動與回採過程的時空演化關係。通過對深部采場圍岩微震活動集結特徵和岩體加卸載回響比分析，用與震源變形過程中應力、應變的改變有關的參數來定量描述岩體在採礦過程中的動力回響，建立岩爆發生的短期預測模型。在此基礎上，最佳化采場巷道布置、採礦速率、開挖方式以及圍岩支護設計，實現采場地壓的動態調控。項目研究不僅可以更深入地揭示岩爆孕育過程中的動力學問題，還可以為進一步促進微震監測技術在我國礦山安全生產和地下工程災害預報預測方面的套用提供重要基礎理論依據。
結題摘要
深部采場開挖是岩體在高應力條件下強卸荷的過程，采場圍岩的微震活動性反映了岩體內部對採礦活動的動力回響，如何深部開採災害孕育過程中的微震活動性規律是目前亟待解決的重要課題。本項目針對以上科學問題，開展深部采場地壓與微震活動性時空演化關係研究，獲得以下研究成果：（1）基於東北大學岩石真三軸儀器試驗系統，開展真不同圍壓、不同加卸載速率和加卸載路徑條件下硬岩真三軸加卸載力學實驗，揭示了岩石真三軸應力載入過程中的變形規律，總結了真三軸加卸載路徑條件下聲發射時空演化規律；開展含保持載荷過程的花崗岩破壞試驗研究，捕捉岩石破壞全過程的損傷破裂信息，運用餘震衰減模型分析岩石保持載荷階段聲發射信號冪律衰減特徵，揭示了聲發射衰減特徵與應力水平的內在關係；（2）構建了基於微震監測、變形監測、應力測試、空區掃描、爆破震動等多種技術的深部岩體綜合監測系統，實現開採全過程中圍岩裂紋、能量、變形信息連續採集，揭示了爆破回採過程圍岩破裂時空演化規律，獲得了爆破前後微震事件平均能量、b值、分形維數、空間相關長度、累計微震能量釋放等參數變化規律；（3）基於空區掃描技術，準確獲取采場空區三維形態和實際邊界信息，開展依據採空區形態的開採過程數值模擬研究工作，結合微震和巷道變形監測數據，對采場各區域穩定性進行分析判斷，系統研究採空區規模和微震參數之間的定量關係，揭示圍岩損傷區域與開採活動之間的內在聯繫；（4）考慮岩體應力分布和演化規律，結合現場巷道破壞特徵，研究采場周圍不同區域圍岩劣化程度的差異性和發生不同失穩破壞的可能性，對不同區域巷道提出具有針對性的現場支護方案。同時採用微震監測所獲得的應力分布規律，研究應力分布與爆破參數之間的關係，提出基於微震監測數據應力分析的深部采場開採順序調控方法。本項目研究成果深入揭示了深部金屬礦山開採過程中圍岩損傷演化過程，為圍岩穩定性評價提供理論指導和技術支撐。
