[发明专利]一种硬岩矿山地压耦合预测的方法

说明书

本发明公开了一种硬岩矿山地压耦合预测的方法，本发明主要体现为针对硬岩矿山地压显现的应力与声发射的耦合预测方法。与现有技术相比，本发明针对以上多种监测方法在预测岩体稳定性的信息及方法缺陷，提出技术适用强、准确性高的硬岩矿山应力‑声发射联合监测方法。实现多种监测方法采集信息的耦合分析，从技术原理上摒除单一监测技术信息反映的缺陷，从而得到一套完整而有效的地压监测预测方法，准确预测残留及难采矿体回采过程的地压状况，保障作业人员及设备的安全，实现硬岩矿山地压准确预测，具有推广使用的价值。

技术领域

本发明涉及一种矿物勘测技术，尤其涉及一种硬岩矿山地压耦合预测的方法。

背景技术

目前，我国部分老矿山开采面临着深部资源储量有限，而开采前期遗留了大量的矿柱或难采矿体尚未回采的现象，这部分矿体矿量大，品位高，极具回采价值。但残留或难采矿体大都集中在地压区，这些区域在前期回采过程中经历了多次反复扰动，致使回采区域应力较大，岩体强度弱化严重，使得回采面临较大的安全风险，为保障安全高效回采地压区残留及难采矿体，须在回采过程中辅以适用的地压预测的方法，合理判断矿体稳定性，指导安全生产。目前，矿山主要地压监测及预测方法包含以下几方面。

其一，位移监测

位移监测法测量矿岩内部由于应力作用导致的外部位移，该方法更多的应用于长期使用的巷道内或地压显现前期暴露处的位移监测。该方法快捷方便、成本低，但不适用于地压显现严重和充填后的采场等区域，且该方法更多凭经验对变形变化规律进行分析，对地压区岩体稳定性评判存在滞后性和不确定性。

其二，应力监测

应力监测法是把监测元件安放至矿柱内部，充分测量内部应力变化，指导后续采掘工作，具有很强的抗干扰能力。单一的应力监测仪器能依据监测结果判断矿柱应力变化情况，进而反映局部区域应力集中与释放的规律。但应力监测仅限于判断岩体支撑部位应力的大小变化情况，对于岩体是否破裂以及由破裂引发的承载能力下降甚至失稳无法进行判别。因此，依靠单一的应力监测方法无法预测回采地段岩体稳定性状况。

其三，声发射监测

声发射监测是利用声发射信号推测声发射机理及传播介质特征的技术。岩石受力变形时，岩石小裂纹周围应力集中，应变能较高，随外力增加，裂纹扩展，从而贮存的一部份能量以声波形式释放。被声发射监测仪接受，借此判断岩体的破坏情况，目前在矿山岩体稳定性预测中被广泛应用。但实验室反复试验已经证明，岩石在受压全过程都会产生声发射现象，即承压过程的微裂纹闭合以及重新张开直至大面积裂纹贯通都伴随着声发射现象的产生，声发射监测接受到的信号可能是承载压力的各个过程，而实际只有裂纹扩展贯通阶段才是岩体失稳的前兆。因此，现场单一声发射监测也不能准确预测岩体失稳。

以上各种地压监测预测方法都体现出手段单一，无法得到准确预测信息的缺点，在硬岩矿山难采矿体和残留回采过程中,由于岩石坚硬，承受次生集中应力较强，存储应变能较大，一旦发生岩体失稳，极易诱发冲击地压，对安全回采形成极大威胁。目前针对硬岩矿山岩体稳定性监测预测的主要方法有应力监测和声发射监测等主要技术手段。但两种技术手段在监测和预测方法上主要存在以下缺陷。

(1)监测方法单一

目前在硬岩矿山地压监测中多采用应力监测或声发射监测，采用单一监测方法仅能对回采过程中的岩体应力变化情况和内部结构破坏情况进行分析说明，但两种方法都不能独立说明岩体是否处于破坏状态，对于难采和残留矿体回采而言，无论采用哪种监测方法都不能准确判别地压状况。

(2)预测结果片面