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1 绪论1

1.1 深部开采概述1

1.1.1 深部开采动力灾害1

1.1.2 深部开采的界定2

1.1.3 深部开采工程地质环境3

1.2 岩爆的分类及机理研究4

1.2.1 岩爆的分类4

1.2.2 岩爆机理研究4

1.3 深部开采岩爆灾害研究趋势6

2 灵宝地区金矿深部硬岩开采工程地质环境8

2.1 灵宝地区金矿硬岩开采概况8

2.2 区域地质概况9

2.2.1 区域地质9

2.2.2 工程地质10

2.2.3 水文地质11

2.2.4 灵宝地区金矿开采技术条件及相应问题12

2.3 灵宝地区金矿主要围岩物理力学参数12

3 基于声发射特征的岩石损伤破坏规律研究14

3.1 实验概述14

3.1.1 声发射系统14

3.1.2 岩石试件的制备15

3.1.3 消噪措施15

3.2 声发射表征参数及分析16

3.2.1 声发射信号的表征参数16

3.2.2 声发射的Kaiser效应17

3.3 单调加载条件下岩石的声发射特征18

3.3.1 岩石单轴压缩的声发射特征18

3.3.2 固定围压下岩石加载的声发射特征28

3.3.3 单调加载条件下岩石的声发射能量五阶段规律32

3.4 周期加卸载作用下岩石的声发射特性32

3.4.1 单轴周期荷载作用下岩石的声发射特征32

3.4.2 不同围压、周期荷载作用下的岩石声发射特征38

3.5 不同荷载模式下岩石的损伤破坏规律40

4 岩石加卸载过程中的能量演化机制42

4.1 研究方法及岩石试样制备42

4.2 岩石单轴刚性循环加卸载压缩试验43

4.2.1 片麻岩单轴循环加卸载试验曲线43

4.2.2 辉绿岩单轴循环加卸载试验曲线45

4.2.3 花岗岩单轴循环加卸载试验曲线47

4.2.4 石英岩单轴循环加卸载试验曲线49

4.3 岩石刚性三轴压缩循环加卸载试验50

4.3.1 片麻岩三轴压缩循环加卸载试验曲线50

4.3.2 辉绿岩三轴压缩循环加卸载试验曲线52

4.3.3 花岗岩三轴压缩循环加卸载试验曲线55

4.4 单轴循环加卸载下岩石能量演化与分配规律57

4.4.1 单轴循环加卸载曲线及破坏形态57

4.4.2 单轴循环加卸载过程中的岩石能量演化规律60

4.4.3 单轴循环加卸载过程中的能量分配规律62

4.5 三轴循环加卸载下岩石能量演化与分配规律64

4.5.1 三轴循环加卸载曲线及破坏形态64

4.5.2 三轴循环加卸载过程中岩石的能量演化规律68

4.5.3 三轴循环加卸载过程中的能量分配规律69

4.6 岩石能量演化的围压效应71

4.6.1 岩石加卸载过程中的围压效应71

4.6.2 岩石卸围压试验及其应力-应变演化机制73

5 基于多种判据的岩爆倾向性分析77

5.1 岩爆等级划分77

5.2 岩爆倾向性的预测方法77

5.2.1 现场实测法77

5.2.2 数值模拟法78

5.2.3 理论分析法79

5.3 基于实验数据判据的深部岩体岩爆倾向性分析79

5.3.1 岩石强度脆性系数法79

5.3.2 冲击能系数判据80

5.3.3 线弹性能（We）判据81

5.3.4 岩性判别法82

5.3.5 临界深度83

5.4 基于地应力值判据的深部岩体岩爆倾向性分析83

5.4.1 硐室围岩最大主应力83

5.4.2 Russenses判据85

5.4.3 陶振宇判据85

5.5 适于灵宝地区金矿深部开采的岩爆倾向性评价指标86

6 灵宝地区金矿深部采场及井巷工程能量分布与岩爆预测88

6.1 FLAC3D有限差分数值计算软件88

6.2 灵宝地区金矿主要开采方法91

6.2.1 开采技术条件91

6.2.2 留矿全面法91

6.2.3 全面法92

6.2.4 浅孔留矿法93

6.2.5 浅孔房柱法94

6.2.6 削壁充填法95

6.3 模拟开采方案与计算模型96

6.3.1 模拟开采方案96

6.3.2 力学参数96

6.3.3 边界条件96

6.3.4 强度准则96

6.3.5 数值计算模型96

6.4 全面法开采数值模拟98

6.4.1 应力分析98

6.4.2 位移分析98

6.4.3 能量分布与岩爆倾向分析102

6.5 房柱法开采数值模拟104

6.5.1 应力分析104

6.5.2 位移分析106

6.5.3 能量分布与岩爆倾向分析108

6.6 水平巷道开挖数值模拟108

6.6.1 模拟方案108

6.6.2 模拟结果109

6.6.3 应力分析114

6.6.4 位移分析116

6.6.5 能量分布与岩爆倾向分析116

6.7 竖井开挖稳定性模拟117

6.7.1 模拟方案117

6.7.2 结果分析117

6.8 岩爆倾向性说明117

7 岩爆灾害防控技术与措施120

7.1 岩爆的监测、预测及预警120

7.1.1 岩爆灾害前兆信息特征120

7.1.2 硬岩矿山深部开采岩爆监测、预测与预警123

7.2 基于能量孕育机制的岩爆防控措施研究132

7.2.1 基于能量角度的岩爆防控的总体思想132

7.2.2 减小能量集中法133

7.2.3 能量预释放、转移法135

7.2.4 能量吸收法137

7.2.5 深部硬岩开挖岩爆防治措施与管理规程142

7.3 一种深部硬岩环境开采岩爆防控措施的探讨146

7.3.1 酸性化学溶液作用下花岗岩力学特性与参数损伤效应146

7.3.2 酸性化学溶液作用下花岗岩损伤时效特征与机理157

7.3.3 深部硬岩环境开采预注化学溶液防控岩爆的探讨172

参考文献174