矿山岩爆机理与防治实践PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 国内外岩爆实况 1

1.1.1 金属矿山岩爆情况 1

1.1.2 煤矿矿山岩爆情况 2

1.1.3 隧道和水电工程中的岩爆情况 4

1.2 岩爆发生机制研究进展 4

1.2.1 强度理论、刚度理论和能量理论 5

1.2.2 冲击倾向性理论 6

1.2.3 稳定性理论——围岩局部表面失稳、分叉与突变 7

1.2.4 岩爆时间相关性 7

1.2.5 其他研究 8

1.3 岩爆的试验研究与数值模拟 9

1.3.1 试验研究 9

1.3.2 数值模拟 9

1.4 岩爆的预测、预报方法概述 10

1.4.1 钻屑法 10

1.4.2 声发射（地音）与微震监测 10

1.4.3 地球物理监测方法 10

1.4.4 各种方法的综合预测预报 10

1.5 岩爆防治方法概述 11

1.5.1 长期防治 11

1.5.2 直接防治 12

2 岩石裂隙演化与损伤能量耗散特性 13

2.1 岩爆岩体结构特点 13

2.1.1 煤矿岩体的宏观结构特点及破坏方式 13

2.1.2 岩体的流变特性 13

2.1.3 岩爆岩体的宏观结构特性 14

2.2 岩石裂纹演化及其力学特性 14

2.2.1 岩石变形及破坏过程 15

2.2.2 微裂纹（缺陷）扩展模型 15

2.2.3 裂纹群的演化及相互作用 16

2.2.4 裂纹扩展的声发射效应 17

2.2.5 微裂纹扩展的变形—时间相关性 18

2.3 岩石损伤的能量耗散及岩爆能量分析 19

2.3.1 材料损伤变形与能量耗散 19

2.3.2 岩石弹脆性损伤力学分析与岩爆能量指数 20

3 岩壁裂纹失稳扩展与片帮型岩爆 24

3.1 井巷围岩局部裂纹扩展条件 24

3.2 近自由面的裂纹扩展模型及应力判据 25

3.2.1 单一裂纹模型 25

3.2.2 多裂纹模型 26

3.2.3 有支护时近自由表面的裂纹扩展 27

3.3 片帮型岩爆机理 28

3.3.1 矿山片帮型岩爆机理描述 28

3.3.2 临界深度分析 29

3.4 岩巷薄壁稳定性分析 29

3.4.1 四边夹支双向受均布压力pz和px的情况 30

3.4.2 承载边为夹持约束，另一对边自由的情况 31

3.5 劈裂结构形成的能量耗散与冲击能量分析 31

3.5.1 圆形巷道围岩劈裂形成过程中的能量耗散 31

3.5.2 冲击能量分析 33

3.6 时间相关的裂纹扩展与岩爆的延迟性 33

3.6.1 时间相关的裂纹扩展 34

3.6.2 裂纹贯穿前膨胀导致的自由面的位移 34

4 黏弹性失稳分析——岩爆的时间延迟 36

4.1 中厚软岩板静载弯曲时中面特性的时间相关分析 36

4.1.1 中厚板弯曲的控制方程 36

4.1.2 黏弹性中厚板中面位置确定 38

4.1.3 应用分析与讨论 39

4.2 岩石板梁结构时间相关变形的稳定性分析 41

4.2.1 两端固定板梁蠕变屈曲的控制方程 42

4.2.2 压屈的时间相关性分析 43

4.2.3 分析讨论 44

4.3 岩爆层裂板结构的屈曲载荷-时间特性研究 45

4.3.1 黏弹性薄板的压屈方程 45

4.3.2 矩形薄板压屈载荷-时间关系 46

4.3.3 岩爆的时间相关及应力扰动的讨论 50

4.3.4 算例 51

5 矿山岩爆的模拟试验研究 52

5.1 试验的基本思想和内容 52

5.2 相似材料模拟试验 53

5.3 煤质材料的模拟试验 59

5.4 试验分析与讨论 60

5.5 裂纹扩展及板模型失稳临界应力评估 62

6 岩爆的数值模拟研究 63

6.1 岩石破坏分析系统RFPA’98概述 63

6.2 数值计算模型 63

6.3 计算结果及分析 65

7 应力波诱发岩爆的动力学机理 70

7.1 应力波传播的基本方程 70

7.2 应力波在弹性介质中的传播规律 71

7.2.1 应力波在半无限弹性介质中的传播 71

7.2.2 应力波在分界面处的传播特性 72

7.3 应力波在黏弹性介质中的传播规律 73

7.4 应力波在自由界面的反射 75

7.4.1 弹性波遇自由界面的反射效应 75

7.4.2 入射应力波和反射应力波的叠加 77

7.4.3 叠加效应分析 77

7.5 应力波在岩体中传播规律的数值模拟 80

7.5.1 数值分析模型的建立 80

7.5.2 应力波在弹性介质中传播的数值模拟 80

7.5.3 应力波在黏弹性介质中传播的数值模拟 82

8 应力波导致围岩层裂结构及岩爆机理分析 85

8.1 应力波作用下围岩层裂结构形成的机理 85

8.1.1 应力波作用下围岩层裂结构的形成 85

8.1.2 动载作用下层裂板的稳定性分析 87

8.2 应力波导致围岩层裂结构及冲击破坏的数值模拟 88

8.2.1 数值分析模型 88

8.2.2 岩体失效准则选取及应力波的处理 89

8.2.3 数值模拟方案 90

8.2.4 计算结果分析 90

9 煤矿岩爆机理与防治实例 107

9.1 三河尖煤矿岩爆发生机理 107

9.1.1 岩爆发生的环境及特点 107

9.1.2 煤层冲击倾向性分析 108

9.1.3 三河尖煤矿岩爆发生机理分析 110

9.2 三河尖煤矿岩爆预测、预报 112

9.2.1 地质动力区划分析法 112

9.2.2 钻屑法 113

9.2.3 顶板动态监测法 116

9.3 三河尖煤矿岩爆的综合防治技术 117

9.3.1 改革采区、巷道布置及巷道支护方法 117

9.3.2 实施煤体注水法 118

9.3.3 实施煤层卸载与诱发爆破 120

9.4 孔庄煤矿岩爆危险程度评定与防治 122

9.4.1 岩爆发生的实录及特点 122

9.4.2 岩爆危险性评定方法 123

9.4.3 孔庄煤矿岩爆危险程度评定 127

9.4.4 孔庄煤矿Ⅲ2采区岩爆防治实践 128

10 金属矿山岩爆机理与防治实例 133

10.1 崟鑫金矿地质条件及岩爆实录 133

10.1.1 崟鑫金矿岩爆发生的地质条件 133

10.1.2 崟鑫金矿岩爆实录与特点 135

10.2 矿区深部围岩地应力测试 136

10.2.1 凯塞效应法地应力测量原理 137

10.2.2 崟鑫金矿岩样实测与结果 139

10.3 崟鑫金矿竖井岩爆发生机理 141

10.3.1 围岩最大主应力与岩爆发生部位的关系 142

10.3.2 竖井围岩裂隙扩展与局部层裂失稳 143

10.4 崟鑫金矿竖井及平洞掘进时岩爆治理措施与实施结果 144

10.4.1 崟鑫金矿竖井岩爆治理措施研究 144

10.4.2 平洞掘进岩爆防治 148

10.5 岩爆区域采掘时采矿技术与规程 150

10.5.1 有岩爆倾向深埋硬岩矿床采矿技术 150

10.5.2 岩爆区域防治岩爆的技术与管理规程（草稿） 152

参考文献 153