[发明专利]一种硬岩矿山地压耦合预测的方法

权利要求书

1.一种硬岩矿山地压耦合预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①监测传感器布置：传感器设置为圆柱状，规格小于矿山钻孔直径38mm，传感器布置时，首先在监测点处的岩壁上选择方便施工部位施工两个的钻孔，分别为应力测孔和声发射测孔，要求孔深为2～2.5m，为保证两种测量信号反映同一处岩体信息，两个测孔水平距离为0.3～0.5m，方便施工，然后在应力计测孔中将钻孔应力计放入孔底，并通过拧动应力计弹片将钻孔应力计施加预应力在10MPa左右，然后在另一钻孔中将声发射传感器放入，要求传感器探头接触点与孔底岩面紧密接触，以保证接受岩体声发射信号，最后分别将测试导线与测试设备联通，实现连续监测并记录监测数据；

②测试数据耦合预测：利用声发射仪监测得到的声发射数据和钻孔应力计得到的岩体应力监测值，对二者在同一时间轴上进行耦合分析，分别将钻孔应力值和声发射事件数作为双纵轴数据，时间作为横轴数据，通过耦合分析出现的耦合模式判断地压区岩体的稳定性状况。

2.根据权利要求1所述的硬岩矿山地压耦合预测的方法，其特征在于：所述步骤②中声发射和应力的耦合预测模式如下：

(1)稳压—稳定模式：该模式下整个监测过程钻孔应力值保证在恒定范围，声发射仪监测获得的声发射事件数很少甚至没有，出现该耦合模式表明岩体内部并未出现应力集中，也并未发生破坏，整个岩体处于稳定状态，短期内不会有地压显现；

(2)升压—稳定模式：该模式下，整个监测过程钻孔应力值逐步升高，同时声发射监测仪获得的声发射事件数较少，出现该耦合模式表明监测部位应力出现集中，并且有逐渐上升的趋势，同时岩体内部结构在压力的作用下原先张开的裂隙在逐渐闭合，出现少量声发射事件，岩体处于承载初期，稳定性较好，短期不会出现地压显现；

(3)升压—承载模式：该模式下，整个监测过程钻孔应力值逐渐升高，同时随着监测时间延长，声发射事件数密集出现，出现该耦合模式表明监测部位出现应力集中，岩体中的应力逐渐增大，同时岩体内部出现新的裂纹，并且裂纹在不断扩展，整个区域部位岩体进入塑性变形阶段，但相关实验表明该阶段岩体仍然具有极大的承载能力，短期内不会出现大规模的破坏，岩体仍处于稳定承载期，不会出现地压显现；

(4)降压—稳定模式：该模式下，整个监测过程应力逐渐下降，同时声发射监测仪并未捕获大量声发射事件，声发射事件数较少甚至为零，出现该耦合模式表明该监测部位岩体先前集中的次生应力逐步减小，主要可能由于周边某处实施回采或应力释放所致，整个岩体处于次生应力转化阶段，由于岩体卸载，少量声发射事件数产生，岩体内部并未发生大规模破裂，岩体处于稳定状态，短期内不会出现地压显现；

(5)降压—失稳模式：该模式下，整个监测过程应力逐步下降，同时声发射监测仪得到大量声发射事件，且密集出现，出现该耦合模式表明岩体内部在发生破裂，并且裂纹在逐步扩大甚至贯通，应力监测值下降也表明整个岩体内部结构发生破裂导致承载能力下降，这一模式正是整个岩体失稳的先兆，岩体处于宏观破坏前期，短期内即会出现较大的地压显现；

通过以上五种应力与声发射事件数的耦合预测模式，基本涵盖了岩体承载变形直至破坏监测过程中可能出现的各种耦合结果，将监测得到的岩体声发射参量和应力监测值在时间轴上耦合分析，可以根据分析结果对照上述五种耦合预测模式，最终实现硬岩矿山地压精准预测。