岩爆、冲击地压的定义、机制、分类及其定量预测模型
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岩爆(Rock Burst):
定义:
岩爆是指在地下采矿或隧道工程中,由于巨大的地应力和岩石的脆性特性,导致岩体突然破裂和释放出的能量,引发的短时、高强度的岩石破碎和喷射现象。
机制:
▪地应力积累:地下岩体承受着来自地壳运动的应力,随着深度的增加,这些应力积累在岩体中。
▪脆性断裂:当岩体的强度无法抵抗地应力的积累时,岩体发生脆性断裂。▪应力释放:脆性断裂导致地下应力的突然释放,形成岩爆。
分类:
1.动力学分类:分为静力型岩爆和动力型岩爆。前者是由地应力引起的,后
者是由于地震等外部动力作用引起的。
2.空间分布分类:包括岩体内岩爆和岩体周围的岩爆。
3.发生时间分类:可分为瞬时型岩爆和持续型岩爆。
冲击地压:
定义:
冲击地压是指在采矿工作面,地质条件复杂的情况下,由于采矿工作导致的地下岩层的冲击破碎和变形,引发的地层应力的瞬时释放。
机制:
▪岩石破碎:采矿工作导致岩层破碎,释放了岩石内部的应力。
▪应力释放:破碎的岩层导致地层内的应力突然释放,形成冲击地压。
分类:
1.一次性冲击地压:由于单次破碎导致的地压现象。
2.动态冲击地压:由于地层内存在动态力学过程,导致的地压变化。
定量预测模型:
岩爆:
▪统计学模型:利用历史数据统计分析,建立统计学模型,如逻辑回归、支持向量机等。
▪数值模拟:使用数值模拟方法,模拟岩体断裂和破碎过程,如离散元法、有限元法等。
冲击地压:
▪经验公式:根据采矿实践经验,建立冲击地压的经验公式,考虑矿层深度、开采方法等因素。
▪数值模拟:运用有限元法、边界元法等数值模拟技术,模拟冲击地压的形成和演化过程。
以上模型的建立需要考虑地质条件、采矿方法、岩石力学性质等多方面因素,以提高预测的准确性。岩爆和冲击地压的预测对于采矿工程的安全和高效进行至关重要。