本申請(qǐng)涉及深地巖石力學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，未來(lái)我國(guó)乃至世界都將邁入深井、超深井開采，深井開采地應(yīng)力增大，巖爆風(fēng)險(xiǎn)劇增，巖爆是巖體沿開采卸荷面瞬時(shí)釋放大量能量的非線性動(dòng)力現(xiàn)象。巖爆因具有突發(fā)性、破壞性、不可預(yù)測(cè)性等特點(diǎn)，已成為嚴(yán)重的生產(chǎn)安全災(zāi)害。且?guī)r爆發(fā)生時(shí)，大小不同的顆粒、碎片和巖體等會(huì)以較高速度向地下空間彈射或拋擲，常常給生產(chǎn)造成損失，對(duì)人員安全造成威脅，嚴(yán)重制約了深地資源的安全高效開發(fā)。

2、目前，關(guān)于巖爆的模擬試驗(yàn)多采用先對(duì)巖石試樣或相似材料進(jìn)行鉆孔，后加載的方法。然而這種方法僅能模擬應(yīng)力集中過(guò)程，只是對(duì)巖石的靜力條件下的加載試驗(yàn)或是一維條件下的動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)；雖然開孔模擬試驗(yàn)?zāi)軌蚰M出巖爆過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力破壞特征，但是其結(jié)果與真正的巖爆現(xiàn)象有相當(dāng)?shù)牟顒e，應(yīng)力集中數(shù)據(jù)、巖爆前兆信息和巖爆發(fā)生數(shù)據(jù)都存在一定差異，不能很好的解釋實(shí)際工程中的巖爆現(xiàn)象，與實(shí)際巖體在應(yīng)力加載下進(jìn)行開挖并不相符。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，旨在解決如何進(jìn)行巖爆模擬實(shí)驗(yàn)，以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真正的巖爆更接近問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，包括：

3、在深地巷道內(nèi)挖設(shè)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，在第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室中的巖爆參數(shù)和巖爆傾向特性；其中，巖爆參數(shù)和巖爆傾向性圍巖特性包括圍巖震動(dòng)、位移形變和地壓數(shù)據(jù)，用于揭示巖爆發(fā)生瞬間的應(yīng)力大小、震動(dòng)情況和巷道變形破壞特征；

4、根據(jù)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室的參數(shù)和巖爆傾向性圍巖特性，通過(guò)應(yīng)力集中系數(shù)確定再造巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸；

5、在再造巖爆研究巖柱另一側(cè)開挖巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱，形成第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，在第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)安設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備；其中，開挖巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱時(shí)，通過(guò)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)的監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取應(yīng)力集中數(shù)據(jù)和巖爆前兆信息；

6、第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室、巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸和第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室組成“e”型結(jié)構(gòu)，基于第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室和第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室中的采集到的巖爆數(shù)據(jù)，對(duì)進(jìn)行深地巖爆進(jìn)行分析。

7、可選的，在一些實(shí)施方式中，確定再造巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸，包括：

8、依據(jù)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室的參數(shù)和巖爆傾向性圍巖特性，確定再造巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸；

9、在再造巖爆研究巖柱另一側(cè)開挖巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱，逐步實(shí)現(xiàn)再造巖爆研究巖柱的應(yīng)力集中，同時(shí)巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱的每次爆破為第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室的巖爆發(fā)生提供強(qiáng)擾動(dòng)，人為創(chuàng)造巖爆環(huán)境。

10、可選的，在一些實(shí)施方式中，對(duì)進(jìn)行深地巖爆進(jìn)行分析，包括：

11、對(duì)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室挖掘后的震動(dòng)、位移形變、地壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行過(guò)濾、修正和解析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、分析得到巖爆演化過(guò)程相關(guān)特征數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為可視化圖表和圖像數(shù)據(jù)；

12、對(duì)第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室施工過(guò)程及后續(xù)附近區(qū)域開采擾動(dòng)過(guò)程的震動(dòng)、位移形變和地壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行過(guò)濾、修正和解析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、分析得到巖爆演化過(guò)程相關(guān)特征數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為可視化圖表和圖像數(shù)據(jù)；

13、將處理后的第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室?guī)r爆數(shù)據(jù)和第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室?guī)r爆數(shù)據(jù)，作為巖爆發(fā)生的判斷標(biāo)準(zhǔn)；

14、將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的工程破斷、沖擊破壞數(shù)據(jù)和位移形變趨勢(shì)及限值，與判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，預(yù)測(cè)地災(zāi)是否將要發(fā)生。

15、可選的，在一些實(shí)施方式中，在第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：

16、在第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)，結(jié)合巖爆環(huán)境激發(fā)硐室?guī)r性，在第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室和再造巖爆研究巖柱上鉆設(shè)巖爆信息監(jiān)測(cè)孔一；

17、在巖爆信息監(jiān)測(cè)孔一內(nèi)安裝在線聲發(fā)射、位移形變和微震監(jiān)測(cè)設(shè)備的探頭，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備完成巖爆信息獲取和在線傳輸。

18、可選的，在一些實(shí)施方式中，第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，包括：

19、再造巖爆研究巖柱挖掘完成后，形成第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室；

20、第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室規(guī)格與第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室相同。

21、可選的，在一些實(shí)施方式中，在第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)安設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：

22、第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室形成后，在第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室和再造巖爆研究巖柱上鉆設(shè)巖爆信息監(jiān)測(cè)孔二；

23、在巖爆信息監(jiān)測(cè)孔二內(nèi)安裝在線聲發(fā)射、位移形變、微震監(jiān)測(cè)設(shè)備的探頭，通過(guò)通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備完成附近采掘擾動(dòng)激發(fā)的巖爆數(shù)據(jù)的獲取和在線傳輸。

24、可選的，在一些實(shí)施方式中，巖爆數(shù)據(jù)，包括：

25、巖爆環(huán)境激發(fā)硐室和巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱的巖壁振動(dòng)數(shù)據(jù)信息、微波數(shù)據(jù)信息和破裂數(shù)據(jù)信息。

26、本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案可以包括以下有益效果：

27、通過(guò)在深地巷道內(nèi)挖設(shè)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)再造巖爆研究巖柱和巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力集中，人為創(chuàng)造巖爆環(huán)境，將難以琢磨的巖爆災(zāi)害控制于固定的場(chǎng)所，在第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備，記錄附近擾動(dòng)產(chǎn)生的巖爆數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的巖爆模擬實(shí)驗(yàn)，得到真實(shí)的巖爆演化、發(fā)生及過(guò)程控制的數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，為巖爆孕育機(jī)理、前兆信息和巖爆控制提供理論依據(jù)，并運(yùn)用于類似工程從而實(shí)現(xiàn)巖爆的監(jiān)測(cè)預(yù)警和控制。

28、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

技術(shù)特征：

1.一種深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述確定再造巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)進(jìn)行深地巖爆進(jìn)行分析，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述在所述第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述在所述第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室內(nèi)安設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述巖爆數(shù)據(jù)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)是關(guān)于一種深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)的方法。該深地巖爆環(huán)境模擬及監(jiān)測(cè)方法包括：在深地巷道內(nèi)挖設(shè)第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，獲取巖爆參數(shù)；確定再造巖爆研究巖柱規(guī)格尺寸，在另一側(cè)開挖巖爆環(huán)境激發(fā)巖柱，形成第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室，內(nèi)安設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備；基于第一巖爆環(huán)境激發(fā)硐室和第二巖爆環(huán)境激發(fā)硐室中的采集到的巖爆數(shù)據(jù)，對(duì)進(jìn)行深地巖爆進(jìn)行分析。本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆桨福軌蛉藶閯?chuàng)造巖爆環(huán)境，將難以琢磨的巖爆災(zāi)害控制于固定的場(chǎng)所，記錄附近擾動(dòng)產(chǎn)生的巖爆數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的巖爆模擬實(shí)驗(yàn)，得到真實(shí)的巖爆演化、發(fā)生及過(guò)程控制的數(shù)據(jù)和變化規(guī)律。

技術(shù)研發(fā)人員：方旭剛,孫思贊,雷添文,繆志銳,王勇兵,胡體才,陳正飛,周福,邱大增,米朝輝,崔鵬,楊志,肖磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南馳宏鋅鍺股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5