[发明专利]深部地下工程岩爆防治方法和系统

说明书

本发明涉及一种深部地下工程岩爆防治方法和系统，涉及地下工程安全技术领域。所述方法包括：开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取围岩的应力应变数据和峰值应变；根据岩爆峰值应力、应力应变数据和峰值应变，确定围岩的岩爆能量；根据岩爆能量，确定围岩的岩爆等级；根据岩爆等级，确定对应的围岩岩爆控制设计方案。采用本发明可以针对性地采取围岩岩爆控制措施，降低岩爆发生风险。

技术领域

本申请涉及地下工程安全技术领域，特别是涉及一种深部地下工程岩爆防治方法和系统。

背景技术

我国超千米埋深的煤炭资源约占探明储量的53%，是我国主体能源的战略保障，随着浅部煤炭资源枯竭，煤矿开采向深部发展是必然趋势。但是，由于深部矿井巷道面临高地应力、高地温、高岩溶水压、强开采扰动“三高一扰动”的复杂力学环境，以岩爆为代表的岩体动力灾害事故频发。其中，岩爆发生的本质在于围岩积聚能量的突然释放，通常伴随岩石爆裂并弹射的现象，对施工人员和设备造成巨大威胁，增加施工成本，影响施工进度。然而目前常用的围岩控制方法并未考虑到岩爆能量与围岩支护设计的关系，导致岩爆控制效果不理想。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种深部地下工程岩爆防治方法和系统。

第一方面，提供了一种深部地下工程岩爆防治方法，所述方法包括：

开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取所述围岩的应力应变数据和峰值应变；

根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；

根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；

根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量，包括：

根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；

根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；

将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量的公式为：

其中，表示岩体岩爆峰值应力对应的能量，表示岩爆峰值应力，表示峰值应变。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量的公式为：

其中，表示岩体破坏所需能量，表示峰值应变，表示应力，表示应变。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级，包括：

如果所述岩爆能量小于或等于第一预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为无岩爆；

如果所述岩爆能量大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为轻微岩爆；

如果所述岩爆能量大于第二预设阈值，且小于或等于第三预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为中等岩爆；

如果所述岩爆能量大于第三预设阈值，且小于或等于第四预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为强烈岩爆。

作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：