《礦山區域性多尺度災害耦合鏈式效應及度量研究》是依託中南大學，由高峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：礦山區域性多尺度災害耦合鏈式效應及度量研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高峰
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
礦山岩體開挖與擾動誘發的工程災害一直是制約我國社會經濟發展的重要因素，礦山防災減災研究具有重要意義。本研究以礦山井下岩體環境為對象，從礦山工程系統性與災害演化過程出發，引入災害鏈理論研究礦山區域性災害多尺度條件下耦合發生機制，並有機結合可拓學創新災害度量及預測方法。通過分析礦山岩石力學系統內主要災害事故內部鏈式關係結構，建立礦山采動致災鏈式結構理論數學模型，揭示礦山工程災變鏈式規律。採用可拓學並結合數學模型構建災變鏈式過程的綜合評判與預測物元模型，探討岩石力學系統災變演化過程的動態物元量化表達方法。進一步採用數值模擬及物理模型試驗研究擾動狀態下損傷岩體裂隙空間分布、裂隙演化與岩體巨觀時效斷裂的相關性。分析礦山區域性多尺度岩石破壞的耦合作用，災變過程突變路徑。獲得巨觀災害鏈效應的臨界過程與階段劃分，從而結合災變預測的可拓物元模型提出災害斷鏈減災的人工誘導控制方法。
結題摘要
我國礦山安全形勢近年明顯好轉。但由於礦山工程環境的特殊性，以及粗放式、不合理開發所積累的不利因素和災害隱患仍制約著生產安全和礦業的可持續發展。雖然從技術角度對礦山具體災害事故的成災機理和防治已取得了大量研究成果，但缺少從成災共性和災害的鏈式效應角度出發開展系統化的研究。 因此，本項目以礦山岩石力學系統範疇內的采動災害、尾礦庫安全事故和礦山水害等典型災害為對象，引入災害鏈理論、可拓學和多尺度分析方法，從災害蘊生及誘發的多尺度特徵及鏈式效應入手，開展礦山區域性災害的耦合鏈式效應及度量研究。主要研究內容包括礦山采動致災鏈式效應與數學模型研究；采動災變鏈式效應預測物元模型構建與度量；多尺度下采動災害耦合鏈式效應斷鏈機制研究。研究成果包括： 1、研究了地下采動誘發工程災害的共性問題，分析了災害間相互作用的效應相關性，完善了礦山采動致災（災變）鏈式效應概念，初步構建了基本數學理論模型。 2、基於可拓學開展了區域礦山規劃的理論依據及災害控制的可拓思維模式分析，從礦山災害源的可拓性出發，探討了礦山建設中矛盾問題的解決思路；構建了采場頂板穩定性的非線性可拓評價物元模型，實施了穩定性的量化評價。 3、基於超前地質預報物探技術，以具體礦山為工程背景，研究了的岩體結構面跨尺度描述與災變效應，創新了一種基於超前探測結構岩體多尺度分區精細模型的構建方法，及基於採空區探測的災害源點雲數據處理技術。 4、利用岩石三軸加、卸載實驗研究了岩石介質破壞特徵和力學參數弱化效應。基於核磁共振技術研究了岩石加卸載作用下內部損傷的多尺度變化過程，建立了孔隙度、軸壓比與損傷度的函式關係；開展了基於上行式開採的上覆岩層穩定性相似模擬實驗和數值模擬，獲得了岩層移動變形規律。 5、以礦山地下採空區、尾礦壩潰壩災害、乾堆安全技術和礦山水害為對象，採用理論分析和實驗研究的方法，獲得了相應災害的內部鏈式關係、災變發育階段及其災害形態、特徵，建立了形式化災害鏈模型，提出了礦山區域性多源災害斷鏈控制措施。 6、研究和創新了人工干預的致災環境再造與誘導控制技術。包括基於致災環境人工再造的安全高效採礦技術和基於非炸藥爆破誘導災害控制與崩落採礦技術。 本項目研究豐富了礦山工程災害的研究內容，拓展了災害研究的思維方式。研究成果一定程度創新了礦山工程災害跨尺度和多學科交叉研究方法，提出的多源災害的斷鏈減災與防治技術具有良好的套用價值。
