为研究露天矿开采过程中爆破振动波的衰减规律及其对临近尾矿坝稳定性的影响,以苍坑铁矿爆破开采为工程背景,进行爆破开采时尾矿坝振动效应试验。试验结果表明,可用萨道夫斯基公式预测爆破开采产生的地震效应,计算得到爆破地震波衰减参数为K=227,!=1.924;计算推导出该矿区在正常生产情况下,所允许的最大齐爆药量和最小起爆距离;与齐爆药量相比,垂直振速峰值受爆心距的影响更敏感,其随爆心距呈指数变化。

为研究深部砂岩地层中的井壁结构稳定性问题,分析了深部砂岩地层中井壁结构的受力特点,对井壁围岩弱胶结砂岩的力学特性进行了试验研究,建立了深部砂岩地层井壁结构受力分析数值计算模型;并采用土压力盒,对现场井壁进行了压力测试分析。结果表明:深部砂岩地层井筒围岩强度较低,孔隙率较高;井筒开挖后,围岩变形量大,自稳性能差,对扰动更为敏感。随着埋深的增加,井壁壁后压力逐渐增高,扰动范围逐渐加大,最大主应力最小值出现在井壁与围岩交界部位。井壁壁间注浆前,压力不大;由于壁间注浆压力较高,壁间注浆时,壁后压力出现短时激增,附加压力较大。随着井筒开挖面逐渐远离监测水平,地层压力重分布,并趋于稳定。

孤岛工作面煤体和巷道受周边开采扰动影响，煤体受循环荷载作用存在卸荷力学行为而表现出动态破坏特性。为探讨不同路径下煤体力学特性，利用TAW-2000三轴电液伺服刚性试验机分别进行常规三轴（T）、三轴循环荷载（TC）以及相应卸围压试验（TU、TCU）,分析不同围压下煤体卸围压强度、变形、声发射事件以及能量耗散演化特征，开展扰动区域煤体卸荷特性研究。结果表明：三轴循环荷载卸围压（TCU）下拟合回归强度低于常规三轴卸围压（TU）下拟合回归强度，高于三轴循环荷载（TC）下拟合回归强度；卸围压（TU、TCU）应力路径下声发射峰值滞后应力峰值，AE振铃计数在煤样破坏点突增，高于常规三轴（T、TC）数值；循环过程（TC、TCU）中应力水平达到峰值强度的70%时，Kaiser效应逐渐消失，Felicity效应出现；循环加卸载（TC）试验中，相对应力水平达到60%,煤样损伤加剧，弹性应变能占比逐渐减小；围压越大，煤样破坏时冲击能指数越小，三轴循环荷载（TC）冲击能指数＜常规三轴（T）冲击能指数＜三轴循环荷载卸围压（TCU）冲击能指数＜常规三轴卸围压（TU）冲击能指数；围压对煤样有横向束缚作用，减弱冲击能释放速率，降低煤样破碎程度。

深竖井井筒连接硐室群围岩稳定性差,工作面预注浆使其支护结构受力愈加复杂。通过测力锚杆、振弦式混凝土应变计对皮带道平巷预注浆期间马头门支护结构及与马头门相连的井壁进行应力、应变现场监测,获得垂深达1418.1 m的新城金矿新主井

为解决玲南金矿矿井火灾烟气无序扩散问题,提出了矿井区域性反风技术方案,利用Ventsim软件建立了岭南金矿三维等比例通风网络模型与矿井反风模型,解算了采取反风措施后矿井风量分配及火灾烟气CO分布,同时开展了现场反风试验,验证方案实施效果。研究表明:（1）玲南金矿进风路线-610 m 2#盲井井口电缆短路火灾发生,采取反转-370 m东风井回风机站风机、停止8#穿脉箕斗井-770 m回风巷风机和-690m 10#穿脉巷风机措施后,经Ventsim模拟解算得出-370 m主回风机站反风量为63.3 m~3/s,风机反风效率为60.2%,主要进、回风区域风流反向,火灾烟气CO沿1#竖井排出,火灾烟气按预期方向流动;（2）分别在1#竖井井底石门附近采场和-370 m东风井主回风机站设置了CO监测点,火灾发生后无反风措施时,-370 m东风井主回风机站CO峰值为2 830.4×10-6,采取反风措施后,火灾下风口作业面无CO,1#竖井井底石门在2 500 s时,CO浓度达到峰值2 914×10-6,在7 500 s时,CO浓度减低至18×10-6,采取反风措施后,CO沿最短路径排出;（3）现场反风试验测得-370 m中段风机正转总回风量为106.5 m~3/s,风机从正转过渡到反转耗时4 min,第10 min时,反风风量为74 m~3/s,占正常通风量的69.48%,符合相关规范要求,矿井通风系统抗火灾突变能力得到了显著提高。

为了了解宏观裂纹以不同角度穿越软硬交互层时岩石的变形场及声发射特征,以天然软硬交互层理状岩石为研究对象,分别开展劈裂方向与层理方向呈0°,30°,60°,90°的劈裂试验。试验过程中辅以数字散斑技术记录变形场,PCI-2型声发射采集仪记录声发射信号。绘制横向受拉区域变形时程图与声发射峰频分布时程图,对比研究发现:劈裂方向与层理方向夹角为0°时,横向受拉区域分布集中,声发射信号峰频点集中在40k Hz附近;夹角为30°和60°时,受拉区域杂乱分散,受载过程中新出现峰频段集中在100,150 kHz附近的声发射信号;夹角为90°时,受拉区域分布较为集中,受载过程中新增加峰频在260 kHz附近的信号。随着岩石层理夹角由低至高的变化,受拉变形区分布形态经历了集中分布—无规则分布—较为集中分布的趋势,而声发射信号峰频带分布则愈加复杂。基于试验结果,讨论了岩石内部破裂源模式与声发射峰频间的关系。

Featured Application This article describes the frequency-domain characteristics of acoustic emission signals of granite in ultra-deep gold mine. To study the crack evolution law and failure precursory characteristics of deep granite rocks in the process of deformation and failure under high confining pressure, granite samples obtained from a depth of 1150 m are tested using a TAW-2000 triaxial hydraulic servo testing machine and a PCI-II acoustic emission monitoring system. Based on the stress-strain curve and IET function, the loading process of the sample is divided into five stages: crack closure, linear elastic deformation, microcrack generation and development, macroscopic fracture generation and energy surge, and post-peak failure. The evolution trend and fracture evolution law of the acoustic emission signal event interval function in different stages are analyzed. In particular, the signals with an amplitude greater than 85 dB, a peak frequency greater than 350 kHz, and a frequency centroid greater than 275 kHz are defined as the failure precursor signals before the rock reaches the peak stress. The defined precursor signal conditions agree well with the experimental results. The time-frequency analysis and wavelet packet decomposition of the precursor signal are performed on the extracted characteristic signal of the failure precursor. The results show that the time-domain signal is in the form of a continuous waveform, and the frequency-domain waveform has multi-peak coexistence that is mainly concentrated in the high-frequency region. The energy distribution obtained by the wavelet packet decomposition of the characteristic signal is verified with the frequency-domain waveform. The energy distribution of the signal is mainly concentrated in the 343.75-375 kHz frequency band, followed by the 281.25-312.5 kHz frequency band. The energy proportion of the high-frequency signal increases with the confining pressure.

研究弱胶结砂岩声发射信号参数特征及参数之间的关联性,可以区分不同粒度弱胶结砂岩破坏过程的声发射信号源,是建立不同粒度弱胶结砂岩临界破坏判据的基础。通过对单轴压缩下不同粒度弱胶结砂岩的破坏全过程进行声发射试验,得到了弱胶结砂岩破坏全过程中的应力与AE特征参数随时间演化规律,分析了AE振铃计数与绝对能量、幅值和持续时间参数之间的分布特征,获得了不同粒度弱胶结砂岩声发射信号源特征,并基于AE峰值频率的演化特征分析,给出了弱胶结砂岩临界破坏前兆信息识别方法。研究表明,随着弱胶结砂岩粒度的减小,其峰值强度增加,岩样破坏时表现出的脆性破坏更加明显,AE振铃计数的峰值呈现数量级增加,能量集聚效应更加明显,岩样的自蓄能能力更强,且产生更高的AE幅值及更长的AE持续时间。弱胶结细粒砂岩在线弹性阶段初期最先出现更低频段（10～20 kHz）;弱胶结粗粒砂岩在塑性变形阶段AE峰频出现更高频（275～285 kHz）,且AE峰频由2个主频段演化为5个;弱胶结中粒砂岩在达到应力峰值前,两个主频段（40～50,145～155 k Hz）累积计数最大; AE峰频的更高频、更低频及主频累积计数值等变化特征可以作为鉴别不同粒度弱胶结砂岩单轴压缩破坏过程中声发射信号源的判识依据。岩样进入塑性变形阶段时,AE峰值频率表现为由初期的2个主频演化为4个或5个频段,频段增加特征亦可作为不同粒度弱胶结砂岩破坏前兆信息判识的依据。

能量作为一种描述"宏观系统"的"宏观变量",其物理意义明确,信息量丰富。能量演化背后既包含了岩石自身储能状态信息又包含了岩石结构的损伤破裂信息。在深部地层中,开采扰动下的岩石能量演化特征将会更加明显,能量驱动下的岩体失稳或破坏将更加频发。为了进一步研究受载岩石能量演化方面的特征,需要对当前研究进展进行梳理。本文归纳了受载岩石的能量分配方式,分析了各组分能量用途,考虑了岩石自身因素与所处外界条件因素对岩石能量演化特征的影响。岩石自身因素包括岩石的软硬、材料均质与否、结构完整与否;外界条件因素包括围压条件的影响、卸荷条件的影响、加载速率的影响。最后指出,当前岩石受载能量演化的研究仍然处于发展阶段,需要开拓新的试验思路,开创新的试验方法,进一步挖掘能量背后携带的丰富信息量。

将CO2注入到深部不可采煤层中提高煤层气采收率和CO2长期地质封存,CO2吸附将会诱使煤微观结构及力学性质发生显著改变。深部煤层赋存环境下CO2将会相变为超临界CO2,诱发煤微观结构发生更大程度改变,强度和变形特性变化更显著。大量实验结果表明,不同压力下的饱和CO2煤样强度和弹性模量发生不同程度的劣化,煤样峰值强度和峰值应变演化不协调。基于此,引入双重损伤本构关系用以描述超临界CO2吸附诱发煤强度和变形特性变化,并构建了裂隙中游离CO2流体的有效应力和吸附诱发的膨胀应力耦合分析模型。通过对比验证,数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性。数值模拟结果表明,饱和CO2压力越大诱发的煤损伤越大;特别是,超临界CO2诱发煤单轴抗压强度和弹性模量劣化更显著。