硬岩顶板采动与诱导耦合致裂裂隙数字探测.pdfVIP

硬岩顶板采动与诱导耦合致裂裂隙数字探测 胡建华 周科平 苏家红 高峰 中南大学资源与安全工程学院湖南省深部金属矿产开发与灾害控制重点实验室，湖南长沙 （420083 ） 摘 要：回采扰动和爆破强制耦合诱导顶板围岩致裂，形成裂隙快速发育与扩展，从而诱 导顶板围岩失稳崩落，是一种新的空区处理技术。在实施顶板围岩回采扰动与爆破强制的 诱导耦合致裂失稳崩落过程中，其顶板围岩诱导致裂裂隙的发育与扩展规律，以及宏观裂 隙的演化机理。在研究裂隙演化机理，主要对顶板围岩诱导致裂裂隙的宏观状态进行定量 探测与精细描述，主要包括裂隙的产状、隙宽和迹长等。采用数字式全景钻孔摄像系统宏 观探测顶板围岩在耦合诱导致裂失稳崩落的裂隙形态，从裂隙的三维图像与空间坐标关系， 对裂隙的产状、隙宽和迹长等参数进行了定量的数字化探测、处理与还原。运用统计学原 理，对裂隙宏观形态的参数进行了统计，综合评价了矿岩诱导致裂裂隙扩展的定量关系。 分析结果表明，数字式全景钻孔摄像系统可以直观可视和定量精细描述裂隙的形态，回采 扰动和强制爆破诱导耦合技术，从裂隙发育、扩展以及裂隙的演化，有利于顶板围岩致裂 失稳崩落，从而形成诱导崩落顶板处理空区的目的。 关键词：诱导致裂， 数字式全景钻孔摄像， 裂隙， 数字探测 回采参数、暴露面积等因素影响以外，其 1. 前言 关键在于矿岩节理裂隙的发育、扩展及其 在地下矿山的开采中，应用房柱法、 时空的演化规律[5-7] 。而地质岩体内的具有 全面法与留矿法等空场类采矿方法的地下 隐蔽性的裂隙等不连续结构面是诱导致裂 矿山，存在大量的地下采空区，除在特定 失稳崩落的研究的基础。目前，地质不连 条件下可支撑并永久保留外，一般都应进 续体的调查手段主要是钻孔岩芯测定、人 行空场处理，避免冲击地压隐患。目前我 工视窗探测等方法。虽然它简单、方便、 国许多地下矿山存在大量未处理采空场, 直观、实用，但是对于软弱或破碎岩体， 有的已危及安全生产，甚至危及到整个地 钻孔取芯率相对较低时，成本高，完整、 区的生态环境安全。对于这类采空场处理 准确地获得钻孔内的地质资料则非常困难 尤其是坚硬顶板下特大型采空场的处理， [8，9] 。这种利用人工进行测量、记录和分 是我国普遍存在且特有的一类采矿技术难 析的探测手段不仅工作强度大、工作效率 题[1] 。 低、人为因素多, 而且难以保证测量精度 中南大学周科平教授等提出了基于连 和可靠的结果数据。以及采用声波探测、 续采矿的顶板诱导崩落的采空区处理技术 地质雷达探测解析岩体裂隙的数量与形态 [2] ，因此，为了防止这些系统失稳给矿山 等[10~13] 。利用数字式全景钻孔摄像系统， 安全生产带来的不利影响,通过人为干预、 从诱导矿岩致裂的裂隙三维图像与空间坐 干扰、控制等活动，来诱导顶板产生一个 标关系，对裂隙的产状、隙宽等参数进行 不可逆的力学失稳过程，从而达到处理采 了定量的数字化探测、处理与可视化还原， 空区的目的。实施顶板围岩回采扰动与强 并提供裂隙参数的计算、统计与分析，可 制爆破耦合诱导工程，致使矿岩致裂可控 以对矿岩诱导致裂裂隙扩展的定量关系进 失稳崩落过程是一个复杂的开放巨系统下 行数字化和可视化的综合评价[14~16] 。 的非线性