一、岩体声发射技术在露天采空区管理中的应用（论文文献综述）
夏永学[1]（2020）在《冲击地压动-静态评估方法及综合预警模型研究》文中研究指明冲击地压预测预报是一项复杂的系统性工程,根据预测的目的与功能,可以分为采前的静态评估（也称为预评价）和开采期间的动态预警。静态评估主要基于地质条件、开采布局等历史信息;动态预警则主要基于组织管理、推进速度等现实信息和监测数据、现场显现等实时信息。目前尚未建立涵盖上述信息的有效预警方法和模型,这是冲击地压预测预报水平不高的重要原因。针对这一问题,论文采用理论分析、现场监测和信息融合技术对冲击地压动-静态评估方法及综合预警模型进行了研究。本文主要研究工作及成果如下:（1）针对传统综合指数法存在人为主观影响大、临界区取值困难、权重量化不合理等问题,在各因素对冲击地压影响规律研究的基础上,通过因素分类、指数叠加和归一化处理,研究获得了基于改进综合指数法的冲击地压静态评估方法和模型。（2）根据地震波CT探测的原理,研究了波速大小及其变化与冲击危险性的关系,结果表明高波速区和高波速梯度区对应高冲击危险区,并在此基础上,初步建立了以波速异常系数、波速梯度异常系数和异常区域临巷距为主要指标的冲击危险性评价方法。并将现场CT探测和改进的综合指数法进行联合分析,形成了理论分析和现场探测相结合的采前冲击危险性的静态评估方法。使冲击危险等级评价及危险区域划分更符合现场实际。（3）针对冲击地压前兆信息的多样性和复杂性,从全面性、互补性角度考虑,提出了基于微震、地音、应力和钻屑法监测相结合的监测方案。实现了对冲击地压的分源、多场和全过程监测。分析了冲击地压微震、地音、应力前兆信息产生的物理机制和变化规律。（4）对微震、地音、应力、钻屑评价指标进行了分析,形成了冲击地压多源监测预警指标体系,提出了上述方法评价冲击危险依据和准则,建立了预警信息分级输出标准,为冲击地压定量化动态预警提供了依据。（5）针对多种监测设备获得的大量前兆观测信息既有重复又相互矛盾问题,采用改进的D-S证据理论对冲击地压多源监测数据中冗余、互补以及冲突的信息进行融合,实现了对冲击危险等级的一致性描述,显着提高系统的可靠性、稳定性和可操作性。（6）为了充分考虑冲击地压形成的地质构造和开采历史等背景信息。基于R值评分法的预测效能检验方法,构建了动、静态综合预警模型,该模型涵盖了冲击地压发生的历史信息、现实信息和实时信息,使影响冲击地压的各种信息以某种方式优化结合起来,产生一个新的融合结果,从而提高整个系统的预警效果。（7）开发了一套集接口融合、格式转化、统计分析、指标优先、权重计算、等级预警等为一体的冲击地压综合监测预警平台,可实现信息统一管理、查询、数据分析、三维显示、实时监测预警、信息发布与远程控制等功能,现场应用验证了系统的实用性和可靠性。
王利岗[2]（2020）在《基于多尺度监测的普朗铜矿自然崩落发展时空演化规律》文中提出自然崩落法采矿是指采用拉底造成的应力重分布诱导矿石崩落的采矿方法,该采矿方法尤其适用于矿体厚大的低品位矿山,并可以显着提高开采效率、降低采矿成本、提高生产强度,提升矿山企业的市场竞争力。该采矿方法生产工艺先进,具有一定规模效益,但同时优缺点也非常明显,需要很高的生产管理水平。在自然崩落法回采过程中,矿体崩透地表前,相当于空场条件下放矿,如果放矿速度过快,会使崩落顶板与存窿面之间留有较大的空间,一旦上覆矿岩大范围集中崩落,极有可能产生破坏性极强的冲击气浪,伤害井下作业面人员、破坏作业设备;同时,拉底活动产生的应力重分布会降低底部结构强度,持续崩落到达地表后还有可能导致地表大范围快速塌陷,容易引发地表滑坡等地质灾害并可能导致后期出矿困难。本文的研究课题来源于我国云南省迪庆高原腹地的普朗铜矿,该矿是我国1999年发现的超大型斑岩铜多金属矿,其矿体厚大但较为破碎,产状倾斜、断层交错、节理裂隙发育,较为适合采用自然崩落法进行大规模开采。普朗铜矿自然崩落法开采面临岩体崩落发展行为不确定、状态不可知、地表沉降塌陷的发展演化对井下出矿的影响难以准确评估等难题,需要通过工程岩体监测技术手段对整个自然崩落发展的全时空演化过程进行数据解读。分析并总结了普朗铜矿自然崩落发展过程的崩落作用机制及具体监测需求,研发和构建了普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空综合在线监测系统,实现了自然崩落发展演化过程在点-线-面-体多维空间上的多尺度精细化数据表征,基于实际发生的多尺度融合数据揭示了普朗铜矿自然崩落发展全时空演化的基本规律,论文的主要研究内容如下:（1）普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空监测系统研究根据国内外对自然崩落法开采过程实施监测和观测的方法调研,结合矿区地质条件及生产工艺特点对普朗铜矿自然崩落发展演化各阶段的崩落机制进行了分析,提出普朗铜矿自然崩落受应力崩落、重力崩落、断层诱导崩落三种机制的综合和交替控制,归纳了普朗铜矿自然崩落发展过程的监测需求及对监测系统的要求,据此提出有针对性的监测技术及相应装备,构建了普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空监测系统框架,为后续自然崩落发展全时空演化规律的研究奠定了坚实的基础。（2）上覆矿岩崩落发展规律研究依据多尺度综合监测系统的过程数据,分析了普朗铜矿首采区上覆矿岩崩落发展的时空演化规律。通过基于大尺度矿岩崩落空间范围内微震事件累积视体积和能量指数的顶板崩落发展趋势时间序列分析方法等圈定崩落顶板的松动区、孕震区、弹性区等岩体的阶段特征分区;根据2#溜井空孔监测数据修正了采前数值预测的顶板矿岩平均崩落速度,根据TDR监测数据验证了采前数值模拟关于顶板崩落西侧崩落快于东侧等结论;通过分析微震事件在断层周围的时空分布规律,评估断层活化对断层附近重要设施区域稳定性的影响;通过监测数据时程分析将普朗铜矿自然崩落过程分为初始拉底阶段、初始崩落阶段、崩落发展阶段以及崩透地表以后四个发展阶段,指出普朗铜矿自然崩落发展过程受拉底推进爆破扰动、断层活化诱导以及首采区岩体条件等因素的综合控制,归纳出普朗铜矿上覆矿岩自然崩落发展时空演化过程的总体规律。（3）自然崩落法开采的地表沉降规律研究通过监测数据的时间序列分析等方法对普朗铜矿地表沉降塌陷过程的发展演化规律进行了研究。结合首采区地质条件以及其他监测手段数据对拉底早期地表塌陷坑以及地表整体塌陷后坑底小型天窗群的成因进行分析,利用监测数据圈定地表塌陷变形范围,将地表塌陷面积与拉底面积统计结合分析,判断地表塌陷范围的发展趋势;将监测掌握的各区域塌陷变形量化数值过程变化与放矿管理软件计算的出矿高度进行比对分析,实现了立体空间上矿岩崩落发展程度的量化评估,为调整拉底和放矿策略提供数据指导;对普朗铜矿塌陷坑崩落角进行了经验法估计,分析了现状崩落角较大的原因;根据剖面监测数据分析了井下放矿量对地表沉降的影响;总结了普朗铜矿地表沉降塌陷的发展演化可分为沉降准备、地表连续-不连续沉降、区域塌陷显现、初始崩透地表、塌陷范围持续扩大发展五个阶段。指出普朗铜矿地表沉降和塌陷主要受断层破碎带作用、拉底推进与放矿出矿作用、地表地形作用以及地表水的作用等多因素的综合控制,地表塌陷范围随井下拉底面积的发展呈现出线性关系,可以根据地表塌陷面积随拉底面积变化的拟合直线关系式预测和判断地表沉降塌陷范围的后续发展趋势。对普朗铜矿自然崩落法开采两年多来持续监测获取的多尺度监测数据融合分析,揭示了该矿自然崩落发展时空演化总体规律,为生产工艺参数调整提供了科学依据,为自然崩落法安全、高效开采提供了保障。本文的研究成果将对我国诸多露天转地下开采矿山及低品位厚大矿体的大规模高效开发利用提供借鉴和参考。
邢鲁义[3]（2019）在《周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化机理及声发射前兆特征研究》文中进行了进一步梳理煤炭地下开采过程中,房柱、条带煤柱、区段保护煤柱以及断层保护煤柱等各类工程煤体在重复采动应力作用下必定产生损伤累积,直至出现疲劳破坏失稳现象。开展煤岩在周期载荷作用下疲劳损伤破坏演化的声发射基础试验,系统研究煤岩疲劳损伤破坏演化过程中的力学机制及声发射前兆特征,对于深入揭示煤岩的疲劳破坏机理及其与声发射之间的内在联系、科学设计保护煤柱尺寸、采用声发射监测方法预测工程煤体的疲劳破裂失稳、保证煤矿安全高效生产以及地面建（构）筑物的长期安全稳定具有重要理论指导意义。论文运用理论分析和室内试验等多种方法,采用将声发射检波器置于MTS815.02电液伺服岩石力学试验系统三轴室之内合理声发射试验方法,开展了三轴周期载荷作用下煤岩试样疲劳损伤破坏声发射试验,对其疲劳损伤破坏演化机理及声发射前兆特征进行了系统研究,取得了以下主要成果和结论。（1）与大理岩、石灰岩和砂岩等坚硬、致密岩石相比,周期载荷作用下煤岩试样疲劳破坏的“门槛值”相对较低,且随加载频率和围压的提高而增大。轴向变形和环向变形在不同的应力水平阶段呈现出不同的发展变化规律。随着应力水平的不断提高,轴向应变和环向应变均呈现出逐渐增加的发展态势。与单轴周期载荷试验相比,煤岩试样在三轴周期载荷作用下的不可逆应变呈现出更为缓和的发展变化特征,表明围压的存在不仅约束了煤岩试样的环向变形,而且抑制了其塑性变形和损伤不可逆变形,在一定程度上延缓了煤岩疲劳损伤演化的总体进程。在此过程中,煤岩试样的弹性模量和损伤演化均呈现出明显的阶段性发展规律。除极限应力水平外,煤岩试样在单轴（三轴）周期载荷作用下的耗散能呈现出“L”型发展演化规律,而在极限应力水平则呈现出“（?）”型发展演化规律。（2）进行了单轴（三轴）不同加载频率（0.25 Hz和0.5 Hz）的多应力水平周期载荷声发射试验,着重探讨了应力水平和加载频率对声发射表征参数（振铃计数率、撞击计数率和能量计数率）的重要影响,建立了基于声发射累计能量计数的疲劳损伤演化模型。（3）声发射RA值和平均频率AF值的散点分布特征可用于判断煤岩试样在周期载荷作用下发生疲劳损伤破坏过程中的裂纹扩展形式,初始应力水平阶段主要以拉伸裂纹为主,而后呈现出张剪复合破裂形式,临近疲劳破坏时声发射RA值出现陡增现象。声发射b值是用于表征煤岩变形破坏机制的重要参量,与单轴周期载荷试验相比,三轴周期载荷作用下煤岩试样内部小尺度微破裂居多,声发射b值总体上呈现出相对稳定的发展变化规律。围压越高,声发射b值的分布状态将会越稳定。临近疲劳破坏前,声发射b值呈现出更为明显的降低现象,而b值的突降可作为周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的前兆特征。（4）与短时傅里叶变换和小波变换相比,Hilbert-Huang Transform方法在处理声发射信号时具有独特优势,避开了预设窗函数和小波函数的障碍。基于此,对周期载荷作用下煤岩试样临近疲劳破坏前的声发射信号进行主次成分分析,通过Hilbert变换得到了其Hilbert频谱图和Hilbert边际谱。结果表明,二维Hilbert时频谱中的能量波动主要集中在低频范围之内,且围压致密效应对信号能量的分布状态具有一定影响。Hilbert边际谱中的声发射幅值随着应力水平的不断提高呈现出高频、中频、低频循序运移的发展态势。在极限应力水平阶段,声发射信号的“低频突升”可作为周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的重要前兆信息。（5）根据岩石非线性动力学相关理论,结合周期载荷试验的声发射表征参数,系统探究了其自相似特征和突变特征,进而分析了煤岩试样疲劳破坏的前兆特征（判据）。声发射状态自相似系数出现极小值,呈现出“突降-回转”型自相似模式,预示着煤岩试样疲劳破坏失稳现象的发生。基于尖点突变模型的突变特征值Δ（Δ=4p3+27q2）,全面揭示了周期载荷作用下煤岩试样声发射过程的“突变”现象。
李震[4]（2019）在《基于地压监测的声发射信号处理及定位方法应用研究》文中认为声发射源定位作为地压监测的关键内容,有着至关重要的地位和现实意义。本文依托于玉溪大红山矿业有限公司多通道地压监测系统,在理论研究与现场调研的基础上进行了声发射源定位研究。在研究过程中,本文通过理论分析、理论计算、现场测试、编程计算等研究方法得到了处理声发射信号的技术手段,并利用数学软件实现了定位算法。综合全文,本文的主要研究工作和研究成果如下:1、在论文撰写之初,查阅了大量国内外在该领域的相关文献,对地压监测预警技术、声发射信号分析处理方法、声发射源定位技术进行了全面而系统地了解和学习,进而明确了本文主要研究内容和研究方法。2、通过实地调研,了解掌握了大红山铁矿地压现状和地压监测系统的硬件组合、软件功能,并利用该系统获取了大红山铁矿井下370分段附近的声发射传感器位置坐标、声发射源位置信息和与之对应的声发射信号波形数据。在现场通过该系统的实时数据采集和波形处理模块对大红山铁矿地压环境下的信号传播速度进行了测试,测得了P波平均波速为6000m/s。3、对声发射信号分别进行了时域和频域分析,利用声发射信号的时域特性对井下常见的不同声发射信号源的种类进行了辨别。在频域分析的基础上,利用MATLAB软件编写算法实现了对声发射信号的频谱分析、傅里叶变换、小波分析,进一步分析不同声发射信号的频域特性,方便了后续的研究工作。4、利用小波变换去噪的原理,选择最大最小准则阈值（minimaxi规则）和软阈值函数进行重构去噪研究。经过分析不同小波去噪效果和对比去噪后信号的均方根误差（RMSE）得出:对大红山铁矿进行声发射信号利用Db6小波进行2层分解后的去噪效果最佳。在此基础上,利用长短时平均（STA/LTA）算法对井下产生的声发射信号的到达时间进行了判别读取。经现场反复论证研究后得出:当STA/LTA的比值达到3.00时即认为该点为P波到达时间的起始计算点。5、以时差定位原理作为声发射源定位方法的指导,重点研究时差线性定位算法和Geiger迭代定位算法。通过MATLAB编程计算实现了定位方法在大红山铁矿工程实例中的应用。经过比较两种方法的定位结果误差后得出:Geiger迭代定位算法更适合于现场实际工况下的定位研究。
刘娜[5]（2019）在《小汪沟铁矿分区崩落法开采岩移控制技术研究》文中提出我国铁矿山应用无底柱分段崩落法采出矿量占地下采出总量的80%以上,该法用于开采缓倾斜与倾斜矿体时,存在损失贫化大与占地面积大两大难题。本文结合小汪沟铁矿生产实际,采用现场观测、统计分析、工业试验与数值模拟等相结合的方法,对分区高强度开采的散体移动带细部控制方法,及其地表塌陷区控制及利用方法,结合生产实际开展研究工作,为解决这两大难题提供理论指导与关键工艺技术。论文取得如下主要研究成果:（1）通过现场观察,提出现今无底柱分段崩落法损失贫化大的原因主要在于放矿散体移动带细部控制误差,分析了放矿口大块堵塞和眉线破坏引起散体移动带宽度变小、导致放出体形态变异、造成矿石损失贫化增大的机理,展示了及时处理堵口大块和保护出矿口眉线对保证放矿散体移动带宽度由此降低矿石损失贫化的重要性;此外,针对小汪沟铁矿倾斜与缓倾斜矿体条件,提出分段崩落法二步骤开采模式,即先用较大参数开采原生矿体,滞后1～2个阶段用较小参数回收下盘残留体,这一模式可显着提高倾斜与缓倾斜矿体分段崩落法的开采强度,并可从根本上改善放矿散体移动带的时空分布,由此实现高效率低贫损的开采目标。（2）在小汪沟铁矿分区开采研究成果的基础上,采用工作面跟踪观察与地表钻孔监测相结合的方法,研究了采空区冒落过程,揭示了均匀扩展采空区面积时,从初始零星冒落到持续批量冒落的关系,为工作面合理防护冒落冲击提供了依据。（3）模拟分析了采空区冒透地表的时间与位置,提出地表适时圈定塌陷区的方法,提高了塌陷灾害防控的可靠性。（4）研究了塌陷区快速充填对控制地表岩移的作用,通过快速充填与保持临界散体柱高度,将小汪沟铁矿的塌陷角控制在内倾76°左右,从而将地表塌陷范围减小近70%。（5）跟踪实测与统计分析了采空区冒落拱转移与地表塌陷部位的关联性,揭示了采空区冒透地表后的接续冒落引起地表出露规则塌陷坑的机理,提出了根据已有塌陷坑预测下一塌陷坑的方法,为地表陷落灾害科学防控与动态复垦提供了依据。（6）将钻孔监测、地表快速充填和散体沉降后补填等综合岩移控制措施,用于小汪沟铁矿塌陷区矿山公路的运行风险防控,保障了该公路的安全运行,由此开发了塌陷区筑路护路新技术。理论分析与小汪沟铁矿的实际应用表明,本文提出的散体移动带细部控制方法与地表塌陷区控制利用技术,能够高度适应小汪沟铁矿条件,有效解决了该矿倾斜与缓倾斜矿体崩落法开采的损失贫化控制与地表岩移控制的难题,并使该矿分区崩落更趋于完善,保障了矿山可持续安全高效开采。
镐振[6]（2018）在《义马煤田回采巷道塑性区演化规律与冲击破坏机理研究》文中指出随着我国煤矿开采深度和强度的逐年增大,作为一种突变型灾害——冲击动力灾害发生的频次和烈度都急剧增加,并且85%的冲击动力灾害发生在巷道中,由冲击动力造成的巷道冲击破坏机理及其防控已成为矿井实现安全高效开采一个亟待解决的重大难题。近年来,河南义马煤田中部五对矿井（千秋矿、跃进矿、常村矿、耿村矿、杨村矿）累计发生百余次巷道冲击破坏事件,造成万余米巷道受到不同程度的破坏,其中发生在千秋矿21141工作面运输巷的冲击破坏次数所占比例最大。尽管许多学者对巷道冲击破坏机理及其防控技术开展了大量的研究,但至今依然没有对其发生机理形成统一的认识,使得巷道冲击破坏的预测预报和防控技术进展缓慢。本文以位于河南义马煤田中部的千秋矿为工程背景,采用现场调研、实验室试验、数值模拟等方法,分析了不同受载状态下煤体冲击破坏能量特征,并以巷道围岩塑性区形态特征为主线,研究了采动应力场特征、回采巷道塑性区演化规律以及不同应力条件对塑性区形态特征的影响,揭示了义马煤田回采巷道冲击破坏机理,归纳了巷道冲击破坏关键影响因素,形成了如下主要结论和创新性成果:1、获取了义马煤田巷道冲击破坏特征及发生规律。（1）义马煤田煤层上覆岩层厚度大,并受到逆断层影响,使得巷道处于复杂的高应力环境中,在采掘扰动、巷道扩修、巷内爆破等动载因素的作用下,导致巷道冲击破坏事件频发。巷道冲击破坏特征主要表现为巷道严重底臌、两帮大幅收缩、支护体严重损毁,甚至巷道合拢等。巷道冲击破坏多发生在工作面回采期间,发生位置埋深较大并且处于采动应力影响范围内。根据统计结果,在2006年～2015年间义马煤田累计发生108次巷道冲击破坏事件,其中埋深大于600m的巷道冲击破坏次数为90次,占巷道冲击破坏事件总数的83.3%,发生在工作面回采期间的巷道冲击破坏次数为55次,占事件总数的50.9%。在义马煤田中部五对矿井中,千秋矿发生的巷道冲击破坏次数最多,达41次,并且千秋矿事件总数的63.4%发生在工作面回采期间,占比为58.5%的事件发生在埋深超过600m的21141工作面运输巷。通过对发生在21141工作面运输巷冲击破坏微震监测前兆特征的分析,发现巷道冲击破坏发生前,微震监测最大能量波动不明显,但是每次能量的急剧增大均伴随有巷道冲击破坏事件的发生。（2）分析了不同受载状态下煤样试件的声发射信号的能量特征。不同受载状态下,在三轴压缩过程中试件的声发射信号随时间的变化经历了三个阶段,即静默期、爆发期和峰后释放期。在静默期试件内的原生裂隙闭合并发生弹性变形,整体的声发射振铃计数和能量均较少,压力机输入的能量大部分转化为试件的弹性能;在爆发期试件内的原生裂纹扩展、贯通,逐步形成宏观裂纹,声发射振铃计数和能量释放呈现爆发式增长,在试件达到峰值应力时,声发射振铃计数和能量释放也达到最大值;峰后释放期内随着应力的跌落声发射信号亦随之减弱甚至消失。加载速率和围压都对试件的冲击破坏有着显着影响。围压相同,随着加载速率的增大,试件声发射事件数量逐渐减少,能量峰值逐渐增大,试件破坏越严重;加载速率相同,随着围压的减小,试件声发射事件数量逐渐增多,能量峰值也具有逐渐增大的趋势,试件的破坏程度也越严重,并且试件上部的声发射事件明显多于下部。一定条件下的加载速率和围压均能诱发大能量事件,并导致试件发生冲击破坏。2、得到了义马煤田采动应力场特征以及回采巷道塑性区演化规律。（1）受工作面回采的影响,回采巷道区域主应力场的大小和方向将发生改变。沿回采巷道轴向最大主应力呈现先急剧增大后逐渐减小的趋势,减小的幅度越来越小,并且最大主应力峰值位置到工作面的距离为15m。最大主应力与x轴夹角随着到工作面距离的增大而逐渐增大并接近于竖直方向。最小主应力在距离工作面约25m处达到最大后,随着到工作面距离的增大而缓慢减小。在采动应力作用下,回采巷道塑性区的最大尺寸及其方向等特征发生明显变化。工作面推进至某一位置时,到工作面不同距离处的塑性区形态特征不同,随着到工作面距离的减小,回采巷道两肩角处塑性区不断向深部扩展,其形态由不规则逐渐演化成蝶形,并且受最大主应力的影响,塑性区蝶叶方向会发生偏转。某一位置处的塑性区形态特征也随着工作面的推进,由不规则形态逐渐演化成蝶形,蝶叶方向也会发生偏转。在21141工作面推进过程中,在工作面前方与21121工作面采空区相衔接的拐角处形成了应力集中“三角区”,在工作面推进距离分别为270m、400m和700m时,21141工作面前方最大主应力等值线分别近似呈“L”形、“L+U”形和“U”形分布。工作面前方20m范围内的最小主应力等值线密度相对较大,达到峰值后趋于稳定。（2）当双向载荷比值为1和1.5时,随着竖向载荷的增大,巷道围岩塑性区从不规则形态分别逐渐趋近于圆形和椭圆形;当双向载荷比值为3时,巷道围岩塑性区呈蝶形（或残缺蝶形）分布,随着竖向载荷的增大,蝶形塑性区的蝶叶逐渐向深部扩展,当竖向载荷达到某一极限值时,煤层会发生大范围破坏。3、发现了巷道围岩蝶形塑性区瞬时扩展特性。基于巷道围岩塑性区最大尺寸Rmax与边界载荷P1、P3之间的关系曲线（简称RPP曲线）,阐明了不同应力条件下巷道围岩塑性区最大尺寸具有缓慢增加和急剧增大两种响应特征。巷道围岩非蝶形塑性区最大尺寸与竖向载荷之间呈线性关系,而蝶形塑性区最大尺寸与竖向载荷之间近似呈正指数关系。RPP曲线反映出蝶形塑性区对竖向载荷的增大是极其敏感的,在某些应力和围岩条件下,竖向载荷的略微增大,都会导致蝶形塑性区的瞬时扩展。只有巷道围岩出现蝶形塑性区后,才有可能发生塑性区的瞬时扩展,即巷道冲击破坏,并从能量角度出发,分析了外界扰动作用下巷道发生冲击破坏时围岩体内弹性能的变化特征。4、揭示了义马煤田回采巷道冲击破坏机理。在采动应力、断层等因素的影响下,回采巷道塑性区呈不均匀分布状态,由于受到采掘扰动、巷道扩修、巷内爆破等触发事件产生的扰动作用的影响,使得回采巷道区域应力场突然发生改变,巷道围岩双向载荷也随之发生明显改变,导致围岩蝶形（或残缺蝶形）塑性区出现瞬时扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现象。5、归纳了义马煤田回采巷道冲击破坏的关键影响因素。主应力的大小和围岩强度对巷道塑性区的形态特征均具有显着影响,并且主应力的大小对塑性区形态特征的影响程度要大于围岩强度。在一定的应力和围岩条件下,当巷道围岩存在蝶形塑性区时,最大主应力的增大和围岩强度的减小都会导致塑性区蝶叶出现扩展,并伴随能量释放。在某些条件下,当巷道围岩中不存在蝶形塑性区时,受到外界扰动作用后,巷道围岩瞬态塑性区也会呈蝶形分布。如果蝶形塑性区扩展是瞬时的,将诱发巷道冲击破坏。围岩强度减小时,巷道围岩非蝶形塑性区的不规则形态没有发生变化,并且不会诱发巷道冲击破坏。在此基础上介绍了巷道布置、大直径钻孔等在巷道冲击破坏防控方面的重要作用。
周靖人[7]（2018）在《基于声发射和微震监测的岩石破裂演化机理研究及应用》文中认为国民经济快速发展,矿产资源的需求量连年增长。产能的提升和矿山复杂的地质条件导致地质灾害特别是水害频发,且发生机制愈加复杂。如何解译岩石内部破裂的力学机理与演化规律是亟待研究的重要课题。工程岩体地质环境复杂,影响因素繁多,从理论上准确地对岩体稳定性进行分析十分困难,需要依靠现场监测手段。本着“采动压力和水压力扰动应力场诱发微破裂（微震活动性）是矿山突水前兆本质特征”的基本思路,本文基于声发射和微震监测理论,开展了岩石（岩体）内部微破裂损伤演化机理研究,旨在尝试建立一套完整的矿山突水通道的形成、扩展、贯通过程,空间形态和力学机理的分析方法。主要研究内容如下:（1）实现了原始信号的数字滤波、破裂信号自动拾取、震源三维定位、震源参数提取、震源矩张量反演、辐射花样计算、断层面解以及速度场层析反演。实现了震源演化过程、震源机制、辐射花样、参数云图、3D玫瑰图、矿山模型等的三维可视化。利用断铅试验验证了信号拾取和定位程序,为数据分析结果的可靠性提供保障。（2）探讨了室内声发射和微震的震源矩张量计算方法,物理意义及P波远场辐射花样;推导了基于辐射花样的震源P波源能量表达式;实现多种射线追踪算法与速度场层析成像;提出了传感器阵列敏感度的评估方法。在室内试验中加以应用和验证,分析砂岩单轴压缩中内部微裂隙损伤演化规律,得到“软弱带分布”和宏观破裂形成机理,最后利用声发射P波速度场层析成像,对岩石加载过程中速度场异常区变化与宏观破裂面关系进行了对比分析。（3）建立了基于微震和矩张量理论的渗流通道形成过程过程和力学机制的分析流程,并应用于张马屯铁矿堵水帷幕渗流通道分析。分析开采诱发的微震事件密度、震源参数（包括矩震级,震源半径等）和破裂类型等的时空演化规律,以揭示渗流通道的产生、扩展和互相贯通的过程。将局部渗流通道的形成归纳为四种类型,即剪-拉-剪型（STS）、强剪切型（SS）、弱剪切性（WS）和拉伸型（T）,并拟合渗流通道的主破裂面方位信息,最终解译出两条明显的突水路径。（4）基于微震事件和矩张量时空分布规律得到主要补给源,突水区域以及渗流通道形成的力学过程。提出利用连接键网络图分析微裂隙之间的水力联系紧密度。利用深度搜索算法得到补给源和突水点之间的最短渗流路径。利用3D玫瑰图和赤平投影图统计矩张量破裂面方向,确定出真实破裂面主方向,生成基于矩张量反演的三维裂隙网络。利用八叉树算法建立嵌入裂隙的计算模型,得到突水区域和渗流通道区域应力场分布。
魏炯[8]（2018）在《声发射数据驱动的岩石破裂过程数值模拟及其应用》文中研究说明随着浅部、易采资源的逐渐枯竭,深凹露天开采、露天转地下开采、地下深部开采已经成为未来采矿的发展趋势。由于开采深度及开采条件复杂性的增加,导致滑坡、塌方、岩爆等工程灾害问题愈发突出,已经成为制约我国乃至世界矿产资源安全开采的一大瓶颈。任何矿山地质灾害的发生,本质上都是岩石损伤与破裂的结果,而岩石损伤演化过程通常包含有失稳破裂的前兆信息,是进行灾害预测预报的重要依据。因此,深入开展岩石损伤与破裂及其致灾机理的研究,寻求有关失稳的前兆条件,进行相应的预报对于确保矿山安全生产具有重要意义。声发射监测和数值模拟是研究岩石损伤与破裂常用的两种技术手段。但如果只进行单一的声发射监测,则对于岩石损伤破裂机理缺乏严密的力学支撑;如果只进行单一的数值模拟,其模型和参数的可靠性又缺乏实际物理反馈信息的验证。鉴于此,本文提出一种声发射监测与数值模拟相结合的岩石破裂过程分析方法。该方法以声发射物理信息为基础、以破裂源能量与岩石损伤表征关系为纽带、以声发射反演损伤为数值模型输入条件,建立了一个声发射数据驱动的岩石损伤模型,并将其应用于室内试验和工程现场岩石损伤破裂研究。主要研究内容和结论如下:（1）利用带切口的三点弯曲梁试验,研究了砂岩的断裂韧度和抗拉强度特性。相比于巴西劈裂试验,带切口三点弯曲试验测得的抗拉强度更加稳定可靠。从理论、试验、数值模拟三方面对目前常用的三种断裂韧度计算公式进行比较和分析,确定了岩石的断裂韧度,为后续的数值计算提供了可靠的输入参数。（2）对黄砂岩进行声发射试验,采用AIC自回归模型拾取声发射信号的初动时间,利用单纯形算法对声发射事件进行定位。基于AIC的自回归到时拾取模型和单纯形定位算法效果良好,声发射定位结果与岩石实际破坏结果非常吻合。研究了受力条件和破裂模式对声发射事件率、b值、分形维数变化规律的影响。多参数联合分析可增强岩石失稳破坏预测的可靠性。（3）在论证拉伸损伤假设具有合理性的基础上,提出了一种基于拉伸假设的声发射数据驱动岩石损伤模型,建立了声发射能量与岩石损伤之间的定量关系,通过声发射反演了岩石损伤的位置、尺寸和程度,实现了岩石加载全过程的损伤反演。研究结果表明,基于岩石试样声发射数据反演获得的损伤区半径都小于1mm,损伤程度都接近于1。（4）研究了准静态加载条件下动态分析计算的可行性和时间步长的选取,从而将声发射监测和数值计算在时间维度上建立了联系,为声发射数据与数值模拟的交互计算奠定了基础。将声发射反演损伤结果作为数值模型的输入条件,进行声发射数据驱动的岩石破裂过程数值模拟。将该模型应用于巴西盘和单轴压缩试验的研究,验证了模型的可行性。研究结果表明,当用于损伤反演的应力水平为0～0.6σc时,声发射数据驱动数值计算模型可以较好地预测岩石的破裂模式。（5）针对石人沟铁矿露天转地下开采,在考虑节理和地下水渗流影响基础上,提出了微震数据驱动的岩体损伤模型,利用节理对岩体参数进行全局修正,利用水对岩体参数进行区域修正,利用微震数据对岩体参数进行局部点修正。考虑节理和水影响的流固耦合模型成功模拟了岩体损伤,其结果基本与微震监测结果吻合;进一步基于微震矩张量的岩体力学参数修正,可以使模型更加符合实际,有利于模拟结果的改进和损伤发展的预测。
李苗[9]（2015）在《基于声发射监测的垴窖铁矿地下开采地压活动规律研究》文中进行了进一步梳理鄂东地区中小型矿企数量众多，高危采空区泛滥，失稳事故频发，空区防治手段相对落后，严重威胁着矿山安全生产。本文通过介绍中小型矿山监测系统的一般体系及声发射监测技术的基本原理，结合垴窖铁矿现场实际情况，对地下采空区应力集中区域和关键性结构进行声发射监测，量化分析了各采空区围岩及矿柱的应力场变化情况，初步得出了垴窖铁矿采空区地压活动的时空变化规律；同时，应用灰色—突变理论模型模拟和预测各监测点的声发射发展趋势，并对当前地下采空区回采过程中地压活动状况及稳定性进行了评价和预测。研究表明，采空区开挖或空区规模变化引起的地压活动是一个动态变化的过程，且存在在一定的滞后性；通过对比各监测点声发射参数大小表明，空区开挖等造成的各监测区域之间的地压活动强弱有明显区别，但与监测区域所在空间位置关系不大。此外，根据采空区监测点长期的监测数据，应用灰色—突变理论，预测垴窖铁矿地下采空区短期内不会出现明显的地压活动，采空区基本处于相对稳定状态。通过垴窖铁矿现场实践表明，以声发射监测为基础对矿山地下开采引发的地压活动规律的研究，为矿山采空区矿石高效回采及残矿安全回收提供了重要科学依据，为矿山的安全生产和可持续发展提供了重要的保障。
王纪鹏[10]（2014）在《基于声发射监测结果的采空区失稳预测模型研究》文中提出本研究以鄂东地区华灵集团所属矿山采用空场法开采导致的采空区失稳问题为研究对象，基于固体介质在加载情况下，材料内部结构产生变形与破坏的同时，会释放出声发射信号的这一现象，运用声发射技术，对矿山采空区进行地压监测。在声发射监测工作开展前，运用数值分析方法确定重点监测范围，优化了声发射监测点的布置。研究表明，声发射信号可间接反映采空区的稳定性状态，基于此，尝试利用声发射参数（大事件、总事件、能率）建立三状态变量的采空区失稳的预测模型，采用反演分析的方法求解模型的具体表达式，分析了模型的预测能力和预测稳定性，并对模型进行验证。验证结果表明，基于声发射监测结果的采空区失稳预测模型的预测精度较好，可行性强，可以作为采空区失稳预测一种有效的手段。
二、岩体声发射技术在露天采空区管理中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、岩体声发射技术在露天采空区管理中的应用（论文提纲范文）
（1）冲击地压动-静态评估方法及综合预警模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文选题背景及意义 |
| 1.1.1 我国煤矿冲击地压灾害现状 |
| 1.1.2 冲击地压预警研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冲击地压研究现状 |
| 1.2.2 冲击地压监测方法现状 |
| 1.2.3 冲击地压预测预报理论与方法研究现状 |
| 1.2.4 存在的主要问题 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 冲击地压静态评估方法与指标 |
| 2.1 冲击危险性预评价 |
| 2.2 改进的综合指数法 |
| 2.2.1 传统综合指数法 |
| 2.2.2 改进综合指数法 |
| 2.3 基于震波CT探测的冲击危险性静态评价方法 |
| 2.3.1 震波CT基本原理 |
| 2.3.2 探测方法及设计 |
| 2.3.3 层状岩层地震波传播基本规律 |
| 2.3.4 层状结构地震波传播特征 |
| 2.3.5 围岩波速结构与冲击危险性相关性 |
| 2.3.6 基于CT探测的冲击危险性评价模型 |
| 2.3.7 巷道冲击危险等级划分 |
| 2.3.8 现场应用 |
| 2.4 冲击危险静态综合评估指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 冲击地压动态监测方法与预警指标 |
| 3.1 冲击地压的现场监测方法 |
| 3.1.1 微震监测技术 |
| 3.1.2 地音监测技术 |
| 3.1.3 煤体应力监测 |
| 3.1.4 钻屑法监测 |
| 3.1.5 冲击地压的综合监测技术 |
| 3.2 多维监测数据预处理技术 |
| 3.2.1 单点监测数据的预处理 |
| 3.2.2 多点监测数据的融合处理 |
| 3.3 冲击地压前兆信息的可识别性及预警指标 |
| 3.3.1 应力信息 |
| 3.3.2 微震信息 |
| 3.3.3 地音信息 |
| 3.3.4 钻屑信息 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 冲击地压动-静态综合预警模型 |
| 4.1 监测数据融合方法 |
| 4.1.1 传统D-S证据理论 |
| 4.1.2 改进的D-S证据理论 |
| 4.2 基于改进D-S理论的冲击地压数据融合方法 |
| 4.3 冲击地压综合预警模型 |
| 4.3.1 思路及原则 |
| 4.3.2 总体方案构建 |
| 4.3.3 冲击地压多源信息综合预警模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 冲击地压综合全息预警平台的开发与应用 |
| 5.1 冲击地压综合预警平台开发的目的及要求 |
| 5.1.1 平台开发的目的 |
| 5.1.2 平台开发的要求 |
| 5.2 系统原理及框架设计 |
| 5.2.1 系统原理 |
| 5.2.2 平台基本框架 |
| 5.3 平台基本功能 |
| 5.4 冲击地压综合预警平台的应用 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（2）基于多尺度监测的普朗铜矿自然崩落发展时空演化规律（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自然崩落法开采国内外研究现状 |
| 1.2.2 自然崩落发展规律的评价方法研究现状 |
| 1.2.3 自然崩落过程监测及其分析技术国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与目标 |
| 1.4 研究思路、方法与技术路线 |
| 2 工程地质与开采工程条件分析 |
| 2.1 矿区工程地质条件 |
| 2.1.1 地形地貌 |
| 2.1.2 地层岩性 |
| 2.1.3 地质构造 |
| 2.1.4 水文地质条件 |
| 2.1.5 主要岩性和断层分布 |
| 2.1.6 结构面统计调查结果 |
| 2.1.7 主要岩石物理力学特性 |
| 2.1.8 地应力 |
| 2.2 开采工程条件 |
| 2.2.1 矿岩崩落特性 |
| 2.2.2 采矿方法 |
| 2.2.3 开采顺序 |
| 2.2.4 矿块构成 |
| 2.2.5 回采工艺 |
| 2.2.6 放矿与生产管理 |
| 3 普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空监测系统研究 |
| 3.1 普朗铜矿自然崩落发展过程监测需求分析 |
| 3.1.1 自然崩落开采过程的风险分析 |
| 3.1.2 普朗铜矿自然崩落发展过程的监测需求分析 |
| 3.2 自然崩落时空演化过程的多尺度全时空监测系统框架 |
| 3.2.1 系统方案制定 |
| 3.2.2 系统网络架构 |
| 3.3 普朗铜矿自然崩落过程多尺度监测技术与装备 |
| 3.3.1 基于空孔视频/图像的顶板崩落监测 |
| 3.3.2 基于TDR时域反射法的顶板崩落高度监测 |
| 3.3.3 微震监测 |
| 3.3.4 地表沉降塌陷监测 |
| 3.3.5 多尺度监测一体化综合平台 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 上覆矿岩崩落发展规律 |
| 4.1 背景 |
| 4.2 基于多尺度监测数据的自然崩落发展规律研究 |
| 4.2.1 基于微震数据的规律研究 |
| 4.2.2 基于2#溜井空孔监测数据的规律研究 |
| 4.2.3 基于TDR监测数据的规律研究 |
| 4.2.4 基于多尺度监测数据圈定崩落顶板范围 |
| 4.3 断层活化对重点监测区域的稳定性影响分析 |
| 4.3.1 断层周边微震事件分布规律 |
| 4.3.2 断层及井下出矿对重点设施稳定性的影响分析 |
| 4.4 基于多尺度监测数据的普朗铜矿自然崩落发展演化规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 自然崩落法开采的地表沉降规律 |
| 5.1 基于监测数据的早期地表塌陷坑成因的解释与分析 |
| 5.1.1 背景 |
| 5.1.2 基于监测数据的地表塌陷坑成因分析 |
| 5.2 地表沉降塌陷范围及其影响因素分析 |
| 5.2.1 利用监测数据圈定地表沉降塌陷范围的统计分析 |
| 5.2.2 基于动态监测数据的崩落角与沉陷范围分析 |
| 5.2.3 井下放矿量对地表沉降的影响分析 |
| 5.3 地表小型天窗群成因分析 |
| 5.4 普朗铜矿地表沉降塌陷发展演化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化机理及声发射前兆特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 2 周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化的声发射试验方法 |
| 2.1 煤岩试样制备 |
| 2.2 煤岩试样力学试验系统 |
| 2.3 煤岩试样声发射检测分析系统 |
| 2.4 煤岩试样三轴加载声发射试验方法 |
| 2.5 周期载荷作用下煤岩试样疲劳破坏的声发射试验方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化的力学机制 |
| 3.1 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的强度特征 |
| 3.2 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的变形特征 |
| 3.3 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的弹性模量特征 |
| 3.4 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的损伤演化特征 |
| 3.5 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的能量耗散特征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化的声发射特征 |
| 4.1 声发射技术的理论基础 |
| 4.2 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的声发射表征参数演化特征 |
| 4.3 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的声发射特征参数演化特征 |
| 4.4 基于声发射参量的煤岩疲劳损伤破坏机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于Hilbert-Huang Transform理论的煤岩周期载荷声发射信号频谱特征 |
| 5.1 Hilbert-Huang Transform方法基本理论 |
| 5.2 周期载荷作用下煤岩疲劳破坏的声发射信号频谱特征 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化的声发射前兆特征 |
| 6.1 周期载荷作用下煤岩疲劳损伤破坏演化过程的自相似特征 |
| 6.2 周期载荷作用下煤岩疲劳损伤破坏演化过程的突变特征 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于地压监测的声发射信号处理及定位方法应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的提出意义及研究背景 |
| 1.1.1 课题的提出意义 |
| 1.1.2 课题的研究背景 |
| 1.2 主要研究内容及技术路线 |
| 1.2.1 主要研究内容 |
| 1.2.2 研究技术路线 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 地压监测预警技术研究现状 |
| 2.2 声发射信号分析处理方法研究现状 |
| 2.2.1 声发射信号参数分析 |
| 2.2.2 声发射信号参数分析研究现状 |
| 2.2.3 声发射信号波形分析 |
| 2.2.4 声发射信号波形分析研究现状 |
| 2.3 声发射源定位技术研究现状 |
| 2.3.1 声发射源区域定位算法基础理论 |
| 2.3.2 声发射源智能定位算法基础理论 |
| 2.3.3 声发射源时差定位算法基础理论 |
| 2.3.4 声发射源定位研究现状 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 声发射信号分析与处理 |
| 3.1 声发射信号波形分析 |
| 3.1.1 声发射信号时域分析 |
| 3.1.2 基于时域特性的声发射信号识别 |
| 3.1.3 声发射信号频域分析 |
| 3.1.4 基于MATLAB的频谱分析 |
| 3.2 傅里叶变换理论 |
| 3.2.1 连续傅里叶变换 |
| 3.2.2 离散傅里叶变换 |
| 3.2.3 快速傅里叶变换 |
| 3.2.4 短时傅里叶变换 |
| 3.2.5 基于离散傅里叶变换的信号仿真分析 |
| 3.3 小波分析理论 |
| 3.3.1 小波变换 |
| 3.3.2 连续小波变换 |
| 3.3.3 离散小波变换 |
| 3.3.4 多分辨率分析 |
| 3.3.5 基于小波变换的声发射信号波形分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 声发射源定位算法研究 |
| 4.1 声发射源的时差定位 |
| 4.1.1 三维时差立体定位原理 |
| 4.1.2 时差线性定位算法 |
| 4.2 基于时差的迭代定位 |
| 4.2.1 Geiger迭代定位算法 |
| 4.2.2 单纯形迭代定位算法 |
| 4.3 声发射源定位结果误差分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 地压监测信号去噪实验及到达时间判定 |
| 5.1 小波去噪原理 |
| 5.1.1 小波基的选择 |
| 5.1.2 小波阈值的选择 |
| 5.2 地压监测信号去噪实验 |
| 5.2.1 Haar小波去噪实验结果分析 |
| 5.2.2 Db小波去噪实验结果分析 |
| 5.2.3 Sym小波去噪实验结果分析 |
| 5.2.4 Coif小波去噪实验结果分析 |
| 5.2.5 小波去噪效果评价 |
| 5.3 地压监测信号到达时间判定 |
| 5.3.1 基于STA/LTA算法的信号识别方法原理 |
| 5.3.2 信号到达时间的识别 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 大红山铁矿地压监测概况及现场波速测试 |
| 6.1 地压监测背景 |
| 6.2 地压监测系统的组成 |
| 6.2.1 系统硬件组成 |
| 6.2.2 系统软件组成 |
| 6.3 井下地压监测系统 |
| 6.4 现场声发射信号波速测试 |
| 6.4.1 波速测试原理 |
| 6.4.2 测试结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 定位算法工程实例应用 |
| 7.1 大红山铁矿工程现场定位实例 |
| 7.2 定位算法实例应用 |
| 7.2.1 基于MATLAB的时差线性定位实例应用 |
| 7.2.2 基于MATLAB的 Geiger迭代定位实例应用 |
| 7.3 定位结果对比及误差分析 |
| 7.4 本章小节 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 存在的问题及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A (攻读硕士期间发表论文及参与科研项目情况) |
| 附录B |
（5）小汪沟铁矿分区崩落法开采岩移控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 分段崩落法矿石损失贫化控制技术 |
| 1.2.2 岩层移动规律研究 |
| 1.2.3 采空区围岩冒落规律研究 |
| 1.2.4 采空区探测及岩移监测技术 |
| 1.2.5 塌陷区预测与处理技术研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 第2章 矿床开采条件与矿岩散体移动精细控制 |
| 2.1 地质概况 |
| 2.2 生产概况 |
| 2.3 分区崩落法特征 |
| 2.4 生产工艺过程的常见细部偏差 |
| 2.4.1 出矿口眉线破坏的影响 |
| 2.4.2 大块堵塞出矿口一侧的影响 |
| 2.4.3 进路位置偏移的影响 |
| 2.4.4 下盘迁移残留的影响 |
| 2.5 生产过程的细部控制方法 |
| 2.5.1 改善炮孔装药结构保护眉线 |
| 2.5.2 及时处理堵口大块 |
| 2.5.3 进路口菱形布置 |
| 2.5.4 下盘残矿回收与二步回采 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 岩体稳定性与冒落过程分析 |
| 3.1 岩体稳定性分级 |
| 3.1.1 结构面调查及数据整理 |
| 3.1.2 结构面调查的方法 |
| 3.1.3 调查结果整理 |
| 3.2 矿岩点载荷强度测定 |
| 3.2.1 试验步骤与要求 |
| 3.2.2 测定数据与数据处理 |
| 3.3 岩体基本质量指标计算与稳定性分级 |
| 3.3.1 岩石抗拉强度与抗压强度 |
| 3.3.2 岩体完整性系数K_v |
| 3.3.3 岩体基本质量指标Q |
| 3.4 采空区冒落进程模拟分析 |
| 3.4.1 模型的建立 |
| 3.4.2 采空区塌陷过程模拟 |
| 3.4.3 塌陷坑被散体充填后地表变形情况 |
| 3.4.4 塌陷坑未被充填时地表变形情况 |
| 3.5 采空区冒落过程记实 |
| 3.5.1 初始冒落 |
| 3.5.2 持续冒落 |
| 3.5.3 采空区大冒落 |
| 3.5.4 侧向崩落 |
| 3.6 塌陷坑扩展与空区再次冒落过程观测 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 地表塌陷范围控制方法 |
| 4.1 塌陷坑的形成过程 |
| 4.1.1 临界散体柱支撑作用 |
| 4.1.2 临界散体柱支撑原理 |
| 4.2 塌陷坑充填 |
| 4.2.1 充填散体选择 |
| 4.2.2 充填方式 |
| 4.2.3 充填路径与管理方法 |
| 4.3 塌陷控制效果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 冒落拱移动与地表塌陷部位关联分析 |
| 5.1 地表塌陷坑出露机理分析 |
| 5.2 地表塌陷坑间距统计分析 |
| 5.2.1 主要影响因素分析 |
| 5.2.2 塌陷坑间距的计算式 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 开采岩移规律在矿山道路保护中的应用 |
| 6.1 塌陷区公路保护原则 |
| 6.2 公路下采空区冒落过程钻孔监控 |
| 6.2.1 钻孔监测方法 |
| 6.2.2 地表钻孔监测结果 |
| 6.3 道旁塌陷坑的快速充填 |
| 6.4 塌陷区路段的沉降修复 |
| 6.4.1 组织管理 |
| 6.4.2 陷落控制 |
| 6.4.3 沉降区道路维修方法 |
| 6.5 塌陷区路段的运行状况 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间完成的科研项目、论文发表情况 |
（6）义马煤田回采巷道塑性区演化规律与冲击破坏机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤岩体冲击破坏研究现状 |
| 1.2.2 巨厚硬岩层下巷道冲击破坏研究现状 |
| 1.2.3 巷道围岩塑性区研究现状 |
| 1.2.4 研究现状综述 |
| 1.3 论文研究内容与研究方法 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 2 义马煤田巷道冲击破坏特征及影响因素分析 |
| 2.1 义马煤田地质概况 |
| 2.2 义马煤田巷道冲击破坏特征 |
| 2.2.1 义马煤田巷道冲击破坏事件统计分析 |
| 2.2.2 义马煤田巷道冲击破坏特征 |
| 2.3 千秋矿巷道冲击破坏事件分析 |
| 2.3.1 千秋矿井田概况 |
| 2.3.2 千秋矿巷道冲击破坏特征 |
| 2.3.3 千秋矿巷道冲击破坏防控措施 |
| 2.4 义马煤田回采巷道典型冲击破坏微震前兆特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 不同受载状态下煤体冲击破坏能量特征 |
| 3.1 声发射技术研究进展 |
| 3.2 不同受载状态下煤体冲击破坏试验设计 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试件的采集及制备 |
| 3.2.3 试验系统 |
| 3.3 不同受载状态下煤体冲击破坏声发射信号特征参数分析 |
| 3.3.1 声发射信号的振铃计数分析 |
| 3.3.2 声发射信号的能量特征分析 |
| 3.3.3 声发射源定位分析 |
| 3.3.4 试件冲击破坏特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 义马煤田回采巷道塑性区时空演化规律 |
| 4.1 采动应力影响因素 |
| 4.2 采动应力场特征分析 |
| 4.2.1 数值计算模型建立 |
| 4.2.2 采动应力场特征 |
| 4.3 巷道围岩塑性区形成力学机制及其形态特征 |
| 4.3.1 巷道围岩塑性区形成的力学机制 |
| 4.3.2 巷道塑性区形态特征 |
| 4.4 义马煤田回采巷道塑性区时空演化规律 |
| 4.4.1 回采巷道塑性区时间域演化规律 |
| 4.4.2 回采巷道塑性区空间域演化规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 巷道冲击破坏机理及关键影响因素 |
| 5.1 不同应力条件下巷道围岩塑性区形态特征 |
| 5.1.1 双向载荷比值为1时巷道围岩塑性区形态特征 |
| 5.1.2 双向载荷比值为1.5时巷道围岩塑性区形态特征 |
| 5.1.3 双向载荷比值为3时巷道围岩塑性区形态特征 |
| 5.2 巷道冲击破坏力学机制 |
| 5.2.1 扰动作用下塑性区瞬时扩展特征 |
| 5.2.2 巷道冲击破坏能量变化特征 |
| 5.3 巷道冲击破坏机理 |
| 5.4 巷道冲击破坏关键影响因素 |
| 5.4.1 主应力大小对巷道冲击破坏的影响 |
| 5.4.2 围岩强度对巷道冲击破坏的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 巷道冲击破坏防控措施及工程实践 |
| 6.1 巷道冲击破坏防控关键措施 |
| 6.1.1 优化巷道布置 |
| 6.1.2 大直径钻孔 |
| 6.2 巷道冲击破坏防控工程实践 |
| 6.2.1 工程背景 |
| 6.2.2 巷道冲击破坏防控工程实践 |
| 6.2.3 巷道冲击破坏监测预警 |
| 6.2.4 巷道冲击破坏防控效果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于声发射和微震监测的岩石破裂演化机理研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 岩体稳定性监测技术研究现状 |
| 1.2.2 岩石声发射技术研究现状 |
| 1.2.3 微震监测技术研究现状 |
| 1.2.4 矩张量理论研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 声发射数字信号处理 |
| 2.1 数字信号原理 |
| 2.1.1 信号采样 |
| 2.1.2 几种重要的函数和信号 |
| 2.1.3 信号的基本运算 |
| 2.2 声发射去噪与数字滤波器设计 |
| 2.2.1 时域滤波 |
| 2.2.2 理想频域滤波 |
| 2.2.3 巴特沃斯IIR低通滤波器 |
| 2.3 信号到时自动拾取 |
| 2.3.1 包络线阈值法 |
| 2.3.2 长短时窗均值比法(STA/LTA) |
| 2.3.3 时间序列自回归模型法(AR-AIC) |
| 2.3.4 耗散阻尼能法 |
| 2.4 事件定位算法 |
| 2.4.1 最小二乘法 |
| 2.4.2 盖格算法(Geiger's method) |
| 2.4.3 主事件定位法 |
| 2.4.4 双差定位法(DD,Double-Difference Location Method) |
| 2.4.5 粒子群算法(PSO,Particle Swarm Optimization algorithm) |
| 2.5 定位效果的试验对比 |
| 2.5.1 试验过程 |
| 2.5.2 到时提取结果 |
| 2.5.3 定位结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 震源矩张量反演理论及震源参数 |
| 3.1 震源矩张量反演 |
| 3.1.1 震源矩张量原理及其求解 |
| 3.1.2 矩张量分解及破坏类型判定 |
| 3.1.3 震源矩张量的物理意义 |
| 3.1.3.1 特殊破裂模型的矩张量形式 |
| 3.1.3.2 任意破裂模型的矩张量形式 |
| 3.2 震源辐射花样 |
| 3.3 震源参数计算 |
| 3.3.1 地震矩和矩震级 |
| 3.3.2 震源半径和拐角频率 |
| 3.3.3 考虑辐射花样的声发射源P波辐射能量的估算方法 |
| 3.4 参数云图绘制原理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于声发射的砂岩内部微破裂损伤演化规律和破坏机理分析 |
| 4.1 试样制备和试验条件 |
| 4.2 传感器阵列排布分析 |
| 4.2.1 误差空间估算 |
| 4.2.2 系统敏感度估算 |
| 4.3 声发射事件时空演化规律 |
| 4.4 试件破裂过程中的波速场变化 |
| 4.4.1 射线追踪原理 |
| 4.4.2 速度场反演原理 |
| 4.4.3 试件破坏过程中的速度场被动反演 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 张马屯铁矿堵水帷幕渗流通道形成过程和机理研究 |
| 5.1 矿山概况和微震监测系统简介 |
| 5.2 微震数据处理 |
| 5.2.1 微震信号识别 |
| 5.2.2 微震信号滤波器 |
| 5.2.3 定位误差分析 |
| 5.3 数据分析和讨论 |
| 5.3.1 微震事件的时空分布规律分析 |
| 5.3.2 震源参数时空演化规律 |
| 5.3.3 震源机制分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于微震的石人沟铁矿露天转地下顶柱渗流通道形成过程研究 |
| 6.1 矿山工程概况 |
| 6.2 定位误差分析 |
| 6.3 微震事件时空演化规律 |
| 6.4 微裂隙连通性分析 |
| 6.5 补给源—渗水点最短渗流路径分析 |
| 6.5.1 最短渗透路径算法 |
| 6.5.2 补给源—渗水点最短路径 |
| 6.6 震源破裂机制分析 |
| 6.6.1 简化三维沙盘球 |
| 6.6.2 基于矩张量的微破裂时空扩展规律 |
| 6.7 基于矩张量的裂隙网络 |
| 6.7.1 3D玫瑰图构造 |
| 6.7.2 微裂纹破裂面法向方向统计分析 |
| 6.8 复杂三维数值计算网格快速生成方法 |
| 6.8.1 八叉树理论 |
| 6.8.2 石人沟铁矿数值模型建立 |
| 6.8.3 数值计算结果 |
| 6.9 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| —、发表论文情况 |
| 二、主持及参与科研项目情况 |
| 三、专利与软件着作 |
（8）声发射数据驱动的岩石破裂过程数值模拟及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 岩石破裂过程数值模拟研究现状 |
| 1.3 岩石破裂过程声发射/微震研究现状 |
| 1.3.1 声发射研究现状 |
| 1.3.2 微震研究现状 |
| 1.4 声发射监测与数值模拟相结合的研究现状 |
| 1.5 研究内容及技术路线 |
| 第2章 岩石抗拉强度和断裂韧度测试 |
| 2.1 岩石抗拉强度的三点弯曲和巴西盘试验对比 |
| 2.1.1 试验介绍 |
| 2.1.2 抗拉强度分析 |
| 2.2 岩石断裂韧度的三点弯曲试验研究 |
| 2.2.1 断裂韧度理论分析 |
| 2.2.2 断裂韧度数值分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 岩石破裂过程中的声发射活动性 |
| 3.1 声发射技术原理 |
| 3.1.1 岩石声发射产生机理 |
| 3.1.2 声发射参数 |
| 3.1.3 影响声发射信号的因素 |
| 3.2 声发射试验介绍 |
| 3.2.1 声发射监测系统 |
| 3.2.2 加载系统 |
| 3.2.3 试件制备 |
| 3.3 岩石破裂声发射空间演化规律 |
| 3.3.1 声发射信号的到时拾取 |
| 3.3.2 单纯形定位算法 |
| 3.3.3 声发射定位结果 |
| 3.4 岩石破裂声发射b值变化规律 |
| 3.5 岩石破裂声发射分形变化规律 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 声发射数据驱动的岩石破裂过程模拟 |
| 4.1 岩石的破裂机制讨论 |
| 4.2 声发射数据与应力驱动的损伤模型 |
| 4.2.1 声发射数据驱动损伤模型 |
| 4.2.2 应力驱动损伤模型 |
| 4.3 准静态加载条件下的岩石动态数值计算 |
| 4.3.1 准静态加载的动态分析验证 |
| 4.3.2 准静态加载的高速计算与观测 |
| 4.3.3 时间步长对岩石损伤破裂的影响 |
| 4.4 声发射数据驱动的岩石损伤反演 |
| 4.4.1 室内声发射试验结果 |
| 4.4.2 损伤反演结果 |
| 4.5 声发射数据驱动的数值模拟结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 微震数据驱动的岩体损伤模型工程应用 |
| 5.1 工程背景和微震活动性 |
| 5.1.1 工程概况 |
| 5.1.2 微震活动性 |
| 5.2 岩体表征单元体REV确定 |
| 5.2.1 标准试样基本力学性质 |
| 5.2.2 水对岩石力学性质的影响 |
| 5.2.3 节理对岩体力学性质的影响 |
| 5.3 基于流固耦合的岩体损伤模拟 |
| 5.3.1 控制方程 |
| 5.3.2 数值计算模型 |
| 5.3.3 模拟结果 |
| 5.4 流固耦合条件下微震数据驱动的节理岩体损伤模拟 |
| 5.4.1 微震矩张量反演 |
| 5.4.2 基于微震矩张量的岩体力学性质修正 |
| 5.4.3 模拟结果 |
| 5.5 安全防护措施 |
| 5.5.1 露天坑底防渗措施 |
| 5.5.2 围岩支护措施 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）基于声发射监测的垴窖铁矿地下开采地压活动规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 国内外研究现状 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容与研究方法 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 垴窖铁矿矿区概况及开采现状 |
| 2.1 矿区概况 |
| 2.1.1 矿区地质 |
| 2.1.2 矿体特征 |
| 2.2 矿山采空区现状 |
| 第3章 声发射(AE)监测基本原理和矿山应用现状 |
| 3.1 AE 监测基本原理 |
| 3.1.1 AE 基本原理 |
| 3.1.2 AE 监测分析参量 |
| 3.1.3 监测工作原则 |
| 3.2 AE 技术在矿山采空区中的应用 |
| 3.2.1 岩体破坏与声发射参数基本变化规律 |
| 3.2.2 AE 技术在采空区地压活动中的应用 |
| 3.2.3 存在问题 |
| 第4章 垴窖铁矿地压活动规律研究 |
| 4.1 AE 监测系统组成和监测优化 |
| 4.1.1 垴窖铁矿三维数值模拟 |
| 4.1.2 监测点位优化布置 |
| 4.2 垴窖铁矿采空区地压活动规律分析 |
| 4.2.1 采空区采掘活动 |
| 4.2.2 监测点声发射监测数据 |
| 4.2.3 垴窖铁矿地压活动时空分布 |
| 4.2.4 垴窖铁矿地压活动分析 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 垴窖铁矿采空区地压活动及稳定性预测 |
| 5.1 灰色-突变模型 |
| 5.1.1 尖点突变模型 |
| 5.1.2 灰色系统模型 |
| 5.1.3 灰色—突变模型预测步骤 |
| 5.2 灰色-突变模型应用 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 详细摘要 |
（10）基于声发射监测结果的采空区失稳预测模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 采空区失稳预测研究现状 |
| 1.3.1 采空区地压监测技术 |
| 1.3.2 采空区失稳理论分析 |
| 1.3.3 采空区稳定性数值分析 |
| 1.4 声发射技术在采空区失稳中的研究现状 |
| 1.5 本文研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 声发射技术原理及其应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声发射监测原理 |
| 2.3 声发射技术在矿山中的应用 |
| 2.4 存在的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于声发射的采空区失稳预测理论模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 失稳预测理论模型的建立 |
| 3.3 模型反演方法 |
| 3.4 模型稳定性判断准则 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 声发射监测及其信号特征分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声发射监测点的确定 |
| 4.2.1 矿区概况 |
| 4.2.2 力学模型建立 |
| 4.2.3 点柱回采前各水平安全系数分布 |
| 4.2.4 点柱回采后各水平安全系数分布 |
| 4.2.5 底板回采后各水平安全系数分布 |
| 4.3 监测方案 |
| 4.4 监测结果 |
| 4.4.1 声发射信号特征分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 采空区失稳预测模型的运用 |
| 5.1 反演采空区失稳预测模型 |
| 5.1.1 反演能力评价 |
| 5.1.2 稳定性分析 |
| 5.2 模型验证 |
| 5.2.1 基于模型稳定性充要条件的验证 |
| 5.2.2 基于监测数据与突变理论平衡曲面拟合的验证 |
| 5.3 模型在采空区失稳预测中的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 详细摘要 |
四、岩体声发射技术在露天采空区管理中的应用（论文参考文献）
- [1]冲击地压动-静态评估方法及综合预警模型研究[D]. 夏永学. 煤炭科学研究总院, 2020(08)
- [2]基于多尺度监测的普朗铜矿自然崩落发展时空演化规律[D]. 王利岗. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [3]周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化机理及声发射前兆特征研究[D]. 邢鲁义. 山东科技大学, 2019
- [4]基于地压监测的声发射信号处理及定位方法应用研究[D]. 李震. 昆明理工大学, 2019(04)
- [5]小汪沟铁矿分区崩落法开采岩移控制技术研究[D]. 刘娜. 东北大学, 2019(12)
- [6]义马煤田回采巷道塑性区演化规律与冲击破坏机理研究[D]. 镐振. 中国矿业大学(北京), 2018
- [7]基于声发射和微震监测的岩石破裂演化机理研究及应用[D]. 周靖人. 东北大学, 2018
- [8]声发射数据驱动的岩石破裂过程数值模拟及其应用[D]. 魏炯. 东北大学, 2018
- [9]基于声发射监测的垴窖铁矿地下开采地压活动规律研究[D]. 李苗. 武汉科技大学, 2015(07)
- [10]基于声发射监测结果的采空区失稳预测模型研究[D]. 王纪鹏. 武汉科技大学, 2014(03)