红透山铜矿深部开采岩爆倾向性及监测控制研究

岩爆是坚硬脆性岩体在高应力集中区发生的,源于弹性能突然释放,伴有可感知声响,以动态弹射或崩溃抛掷破坏为典型表现形式的特殊地压显现。岩爆发生机理研究,特别是岩体岩爆倾向性研究一直是国内外岩石力学工作者研究的热点和难点。如何应用有效的技术手段,系统研究岩爆孕育过程中前兆信息及活动规律,在此基础上针对有高岩爆倾向性岩体,开展地压灾害监测及控制技术研究,成为深部开采矿山重点关注的前沿性科研课题。本文对红透山矿地压活动规律进行了全面调研,基于Kaiser效应原理对红透山矿岩体的原岩应力分布规律进行了测试和比较分析,对其岩爆倾向性进行了研究；同时建立该矿的岩爆分析力学模型,采用岩石破裂过程分析系统RFPA数值模拟方法,对岩爆发生机理进行了理论分析；基于声发射原理及其定位技术,对不同岩石破坏过程中其内部裂纹动态演化过程进行了研究；在此基础上,在红透山铜矿深部采矿作业区建立了矿山微震监测试验系统,基于模式识别技术对微震数据进行了分析；针对井下高岩爆倾向性危险区域的潜在岩爆灾害,提出了针对性的预防与控制方法,并经实践证明其有效性,对深部矿山安全高效开采提供了有力的安全技术支撑,具有重要的实用价值。本文的研究内容主要有以下几个方面：[1]根据对红透山矿岩爆的地压显现情况进行的全面系统调研和总结,分析岩爆发生时空特点和主要影响因素,对岩爆显现类型进行分类；[2]应用岩石的Kaiser效应原理,对红透山矿不同水平的原岩应力进行系统测试,与其它现场原岩应力测试方法进行比较研究,总结出红透山矿的原岩应力分布规律,对红透山矿深部开采岩体的岩爆倾向性进行全面的科学分析；[3]建立红透山铜矿岩岩爆发生的力学模型；应用岩石破裂过程数值计算软件(RFPA),数值分析了三种岩爆物理模型在一定加载条件下应力场演化规律,对岩爆孕育过程的力学机理进行了探讨；[4]基于声发射原理及其定位技术,进行岩石在不同加载条件下破坏全过程实验,研究岩石破裂过程中其内部裂纹动态演化过程,捕捉岩石失稳的前兆信息,为声发射现场应用提供理论依据；[5]建立了矿山微震监测试验系统,实现矿山地压的24小时连续监测。基于模式识别技术对微震数据进行了分析,获得了微震事件能量释放率的区域性分布特征,为矿山防震减灾提供了可靠的岩爆监测方法；[6]针对高岩爆倾向性岩体的潜在危险性,提出科学有效的控制与预防技术方法。应用FLAC的数值模拟方法分析高强预应力锚网支护技术的可行性,通过实践,形成完整的高岩爆倾向性岩体锚网支护方案；针对井下爆破震动对岩体稳定性的影响作用,对爆破参数和工艺进行了优化。这些技术措施为从根本上控制与预防岩爆灾害,提供了实用有效的技术支撑。