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1 绪论1

1.1 国内外岩爆实况1

1.1.1 金属矿山岩爆情况1

1.1.2 煤矿矿山岩爆情况2

1.1.3 隧道和水电工程中的岩爆情况4

1.2 岩爆发生机制研究进展4

1.2.1 强度理论、刚度理论和能量理论5

1.2.2 冲击倾向性理论6

1.2.3 稳定性理论——围岩局部表面失稳、分叉与突变7

1.2.4 岩爆时间相关性7

1.2.5 其他研究8

1.3 岩爆的试验研究与数值模拟9

1.3.1 试验研究9

1.3.2 数值模拟9

1.4 岩爆的预测、预报方法概述10

1.4.1 钻屑法10

1.4.2 声发射（地音）与微震监测10

1.4.3 地球物理监测方法10

1.4.4 各种方法的综合预测预报10

1.5 岩爆防治方法概述11

1.5.1 长期防治11

1.5.2 直接防治12

2 岩石裂隙演化与损伤能量耗散特性13

2.1 岩爆岩体结构特点13

2.1.1 煤矿岩体的宏观结构特点及破坏方式13

2.1.2 岩体的流变特性13

2.1.3 岩爆岩体的宏观结构特性14

2.2 岩石裂纹演化及其力学特性14

2.2.1 岩石变形及破坏过程15

2.2.2 微裂纹（缺陷）扩展模型15

2.2.3 裂纹群的演化及相互作用16

2.2.4 裂纹扩展的声发射效应17

2.2.5 微裂纹扩展的变形—时间相关性18

2.3 岩石损伤的能量耗散及岩爆能量分析19

2.3.1 材料损伤变形与能量耗散19

2.3.2 岩石弹脆性损伤力学分析与岩爆能量指数20

3 岩壁裂纹失稳扩展与片帮型岩爆24

3.1 井巷围岩局部裂纹扩展条件24

3.2 近自由面的裂纹扩展模型及应力判据25

3.2.1 单一裂纹模型25

3.2.2 多裂纹模型26

3.2.3 有支护时近自由表面的裂纹扩展27

3.3 片帮型岩爆机理28

3.3.1 矿山片帮型岩爆机理描述28

3.3.2 临界深度分析29

3.4 岩巷薄壁稳定性分析29

3.4.1 四边夹支双向受均布压力pz和px的情况30

3.4.2 承载边为夹持约束，另一对边自由的情况31

3.5 劈裂结构形成的能量耗散与冲击能量分析31

3.5.1 圆形巷道围岩劈裂形成过程中的能量耗散31

3.5.2 冲击能量分析33

3.6 时间相关的裂纹扩展与岩爆的延迟性33

3.6.1 时间相关的裂纹扩展34

3.6.2 裂纹贯穿前膨胀导致的自由面的位移34

4 黏弹性失稳分析——岩爆的时间延迟36

4.1 中厚软岩板静载弯曲时中面特性的时间相关分析36

4.1.1 中厚板弯曲的控制方程36

4.1.2 黏弹性中厚板中面位置确定38

4.1.3 应用分析与讨论39

4.2 岩石板梁结构时间相关变形的稳定性分析41

4.2.1 两端固定板梁蠕变屈曲的控制方程42

4.2.2 压屈的时间相关性分析43

4.2.3 分析讨论44

4.3 岩爆层裂板结构的屈曲载荷-时间特性研究45

4.3.1 黏弹性薄板的压屈方程45

4.3.2 矩形薄板压屈载荷-时间关系46

4.3.3 岩爆的时间相关及应力扰动的讨论50

4.3.4 算例51

5 矿山岩爆的模拟试验研究52

5.1 试验的基本思想和内容52

5.2 相似材料模拟试验53

5.3 煤质材料的模拟试验59

5.4 试验分析与讨论60

5.5 裂纹扩展及板模型失稳临界应力评估62

6 岩爆的数值模拟研究63

6.1 岩石破坏分析系统RFPA’98概述63

6.2 数值计算模型63

6.3 计算结果及分析65

7 应力波诱发岩爆的动力学机理70

7.1 应力波传播的基本方程70

7.2 应力波在弹性介质中的传播规律71

7.2.1 应力波在半无限弹性介质中的传播71

7.2.2 应力波在分界面处的传播特性72

7.3 应力波在黏弹性介质中的传播规律73

7.4 应力波在自由界面的反射75

7.4.1 弹性波遇自由界面的反射效应75

7.4.2 入射应力波和反射应力波的叠加77

7.4.3 叠加效应分析77

7.5 应力波在岩体中传播规律的数值模拟80

7.5.1 数值分析模型的建立80

7.5.2 应力波在弹性介质中传播的数值模拟80

7.5.3 应力波在黏弹性介质中传播的数值模拟82

8 应力波导致围岩层裂结构及岩爆机理分析85

8.1 应力波作用下围岩层裂结构形成的机理85

8.1.1 应力波作用下围岩层裂结构的形成85

8.1.2 动载作用下层裂板的稳定性分析87

8.2 应力波导致围岩层裂结构及冲击破坏的数值模拟88

8.2.1 数值分析模型88

8.2.2 岩体失效准则选取及应力波的处理89

8.2.3 数值模拟方案90

8.2.4 计算结果分析90

9 煤矿岩爆机理与防治实例107

9.1 三河尖煤矿岩爆发生机理107

9.1.1 岩爆发生的环境及特点107

9.1.2 煤层冲击倾向性分析108

9.1.3 三河尖煤矿岩爆发生机理分析110

9.2 三河尖煤矿岩爆预测、预报112

9.2.1 地质动力区划分析法112

9.2.2 钻屑法113

9.2.3 顶板动态监测法116

9.3 三河尖煤矿岩爆的综合防治技术117

9.3.1 改革采区、巷道布置及巷道支护方法117

9.3.2 实施煤体注水法118

9.3.3 实施煤层卸载与诱发爆破120

9.4 孔庄煤矿岩爆危险程度评定与防治122

9.4.1 岩爆发生的实录及特点122

9.4.2 岩爆危险性评定方法123

9.4.3 孔庄煤矿岩爆危险程度评定127

9.4.4 孔庄煤矿Ⅲ2采区岩爆防治实践128

10 金属矿山岩爆机理与防治实例133

10.1 崟鑫金矿地质条件及岩爆实录133

10.1.1 崟鑫金矿岩爆发生的地质条件133

10.1.2 崟鑫金矿岩爆实录与特点135

10.2 矿区深部围岩地应力测试136

10.2.1 凯塞效应法地应力测量原理137

10.2.2 崟鑫金矿岩样实测与结果139

10.3 崟鑫金矿竖井岩爆发生机理141

10.3.1 围岩最大主应力与岩爆发生部位的关系142

10.3.2 竖井围岩裂隙扩展与局部层裂失稳143

10.4 崟鑫金矿竖井及平洞掘进时岩爆治理措施与实施结果144

10.4.1 崟鑫金矿竖井岩爆治理措施研究144

10.4.2 平洞掘进岩爆防治148

10.5 岩爆区域采掘时采矿技术与规程150

10.5.1 有岩爆倾向深埋硬岩矿床采矿技术150

10.5.2 岩爆区域防治岩爆的技术与管理规程（草稿）152

参考文献153