一种深地岩爆环境模拟及监测方法与流程

本申请涉及深地岩石力学领域，尤其涉及深地岩爆环境模拟及监测方法。

背景技术：

1、随着矿产资源的不断开发，未来我国乃至世界都将迈入深井、超深井开采，深井开采地应力增大，岩爆风险剧增，岩爆是岩体沿开采卸荷面瞬时释放大量能量的非线性动力现象。岩爆因具有突发性、破坏性、不可预测性等特点，已成为严重的生产安全灾害。且岩爆发生时，大小不同的颗粒、碎片和岩体等会以较高速度向地下空间弹射或抛掷，常常给生产造成损失，对人员安全造成威胁，严重制约了深地资源的安全高效开发。

2、目前，关于岩爆的模拟试验多采用先对岩石试样或相似材料进行钻孔，后加载的方法。然而这种方法仅能模拟应力集中过程，只是对岩石的静力条件下的加载试验或是一维条件下的动静组合加载试验；虽然开孔模拟试验能够模拟出岩爆过程中产生的应力破坏特征，但是其结果与真正的岩爆现象有相当的差别，应力集中数据、岩爆前兆信息和岩爆发生数据都存在一定差异，不能很好的解释实际工程中的岩爆现象，与实际岩体在应力加载下进行开挖并不相符。

技术实现思路

1、本申请提供一种深地岩爆环境模拟及监测方法，旨在解决如何进行岩爆模拟实验，以使实验结果与真正的岩爆更接近问题。

2、本申请提供一种深地岩爆环境模拟及监测方法，包括：

3、在深地巷道内挖设第一岩爆环境激发硐室，在第一岩爆环境激发硐室内布设监测设备，通过监测设备获取第一岩爆环境激发硐室中的岩爆参数和岩爆倾向特性；其中，岩爆参数和岩爆倾向性围岩特性包括围岩震动、位移形变和地压数据，用于揭示岩爆发生瞬间的应力大小、震动情况和巷道变形破坏特征；

4、根据第一岩爆环境激发硐室的参数和岩爆倾向性围岩特性，通过应力集中系数确定再造岩爆研究岩柱规格尺寸；

5、在再造岩爆研究岩柱另一侧开挖岩爆环境激发岩柱，形成第二岩爆环境激发硐室，在第二岩爆环境激发硐室内安设监测设备；其中，开挖岩爆环境激发岩柱时，通过第一岩爆环境激发硐室内的监测设备获取应力集中数据和岩爆前兆信息；

6、第一岩爆环境激发硐室、岩爆研究岩柱规格尺寸和第二岩爆环境激发硐室组成“e”型结构，基于第一岩爆环境激发硐室和第二岩爆环境激发硐室中的采集到的岩爆数据，对进行深地岩爆进行分析。

7、可选的，在一些实施方式中，确定再造岩爆研究岩柱规格尺寸，包括：

8、依据第一岩爆环境激发硐室的参数和岩爆倾向性围岩特性，确定再造岩爆研究岩柱规格尺寸；

9、在再造岩爆研究岩柱另一侧开挖岩爆环境激发岩柱，逐步实现再造岩爆研究岩柱的应力集中，同时岩爆环境激发岩柱的每次爆破为第一岩爆环境激发硐室的岩爆发生提供强扰动，人为创造岩爆环境。

10、可选的，在一些实施方式中，对进行深地岩爆进行分析，包括：

11、对第一岩爆环境激发硐室挖掘后的震动、位移形变、地压数据，进行过滤、修正和解析，通过统计、分析得到岩爆演化过程相关特征数据，并转换为可视化图表和图像数据；

12、对第二岩爆环境激发硐室施工过程及后续附近区域开采扰动过程的震动、位移形变和地压数据，进行过滤、修正和解析，通过统计、分析得到岩爆演化过程相关特征数据，并转换为可视化图表和图像数据；

13、将处理后的第一岩爆环境激发硐室岩爆数据和第二岩爆环境激发硐室岩爆数据，作为岩爆发生的判断标准；

14、将现场发生的工程破断、冲击破坏数据和位移形变趋势及限值，与判断标准进行对比，预测地灾是否将要发生。

15、可选的，在一些实施方式中，在第一岩爆环境激发硐室内布设监测设备，包括：

16、在第一岩爆环境激发硐室内，结合岩爆环境激发硐室岩性，在第一岩爆环境激发硐室和再造岩爆研究岩柱上钻设岩爆信息监测孔一；

17、在岩爆信息监测孔一内安装在线声发射、位移形变和微震监测设备的探头，通过监测设备完成岩爆信息获取和在线传输。

18、可选的，在一些实施方式中，第二岩爆环境激发硐室，包括：

19、再造岩爆研究岩柱挖掘完成后，形成第二岩爆环境激发硐室；

20、第二岩爆环境激发硐室规格与第一岩爆环境激发硐室相同。

21、可选的，在一些实施方式中，在第二岩爆环境激发硐室内安设监测设备，包括：

22、第二岩爆环境激发硐室形成后，在第二岩爆环境激发硐室和再造岩爆研究岩柱上钻设岩爆信息监测孔二；

23、在岩爆信息监测孔二内安装在线声发射、位移形变、微震监测设备的探头，通过通过监测设备完成附近采掘扰动激发的岩爆数据的获取和在线传输。

24、可选的，在一些实施方式中，岩爆数据，包括：

25、岩爆环境激发硐室和岩爆环境激发岩柱的岩壁振动数据信息、微波数据信息和破裂数据信息。

26、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

27、通过在深地巷道内挖设第一岩爆环境激发硐室，设置监测设备，通过再造岩爆研究岩柱和岩爆环境激发岩柱，实现应力集中，人为创造岩爆环境，将难以琢磨的岩爆灾害控制于固定的场所，在第二岩爆环境激发硐室内设置监测设备，记录附近扰动产生的岩爆数据，实现真实的岩爆模拟实验，得到真实的岩爆演化、发生及过程控制的数据和变化规律，为岩爆孕育机理、前兆信息和岩爆控制提供理论依据，并运用于类似工程从而实现岩爆的监测预警和控制。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述确定再造岩爆研究岩柱规格尺寸，包括：

3.根据权利要求1所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述对进行深地岩爆进行分析，包括：

4.根据权利要求1所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述在所述第一岩爆环境激发硐室内布设监测设备，包括：

5.根据权利要求1所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述第二岩爆环境激发硐室，包括：

6.根据权利要求1所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述在所述第二岩爆环境激发硐室内安设监测设备，包括：

7.根据权利要求1或3所述的深地岩爆环境模拟及监测方法，其特征在于，所述岩爆数据，包括：

技术总结
本申请是关于一种深地岩爆环境模拟及监测的方法。该深地岩爆环境模拟及监测方法包括：在深地巷道内挖设第一岩爆环境激发硐室，布设监测设备，获取岩爆参数；确定再造岩爆研究岩柱规格尺寸，在另一侧开挖岩爆环境激发岩柱，形成第二岩爆环境激发硐室，内安设监测设备；基于第一岩爆环境激发硐室和第二岩爆环境激发硐室中的采集到的岩爆数据，对进行深地岩爆进行分析。本申请提供的方案，能够人为创造岩爆环境，将难以琢磨的岩爆灾害控制于固定的场所，记录附近扰动产生的岩爆数据，实现真实的岩爆模拟实验，得到真实的岩爆演化、发生及过程控制的数据和变化规律。

技术研发人员：方旭刚,孙思赞,雷添文,缪志锐,王勇兵,胡体才,陈正飞,周福,邱大增,米朝辉,崔鹏,杨志,肖磊
受保护的技术使用者：云南驰宏锌锗股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5