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大型深埋硬岩矿床岩爆监测系统方案研究

金属矿山 2002年第11期31卷 10-13页

作者：唐礼忠潘长良中南大学采矿与岩土工程研究所中南大学

根据冬瓜山矿床地质构造特征和深井开采条件 ,总结出开拓井巷岩爆发生的位置特征 ,采用数值计算方法预测了采场围岩岩爆危险区。指出该矿床岩层构造和岩性分布简单、原岩应力场较均匀、采掘工程引起的岩爆范围大、位置分散。提出了以微... 详细信息

根据冬瓜山矿床地质构造特征和深井开采条件 ,总结出开拓井巷岩爆发生的位置特征 ,采用数值计算方法预测了采场围岩岩爆危险区。指出该矿床岩层构造和岩性分布简单、原岩应力场较均匀、采掘工程引起的岩爆范围大、位置分散。提出了以微震监测系统和短周期地震波监测系统为主 ,以电阻率监测。

关键词：岩爆硬岩矿床深井开采监测系统铜矿床地质构造原岩应力场

较低和较高围压下煤岩三轴试验及其塑性特征新表述

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岩土力学 2010年第3期31卷 677-682页

作者：李小春白冰唐礼忠郭群中国科学院岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中南大学资源与安全工程学院长沙410083

对煤岩进行了较低和较高多个围压下的常规三轴加卸载试验研究,给出了系统的试验成果。试验表明,较低围压下,卸载路径和加载路径几乎完全重合,煤岩应力-应变特性呈现明显的线弹性特征,并表现出一定的脆性破坏特性;而较高围压下,应力-应... 详细信息

对煤岩进行了较低和较高多个围压下的常规三轴加卸载试验研究,给出了系统的试验成果。试验表明,较低围压下,卸载路径和加载路径几乎完全重合,煤岩应力-应变特性呈现明显的线弹性特征,并表现出一定的脆性破坏特性;而较高围压下,应力-应变呈现明显的非线性特征,卸载路径不再原路返回,呈明显的塑性变形特征。为了定量刻画煤岩的塑性硬化特性,提出了根据硬化参量的几何意义计算其值的方法,并选择累积塑性应变作为塑性硬化参量,计算了27MPa围压下试验曲线的硬化参量,作为对比还计算了采用直接卸载法计算的该试验曲线的累积塑性应变值。结果发现,随着轴向变形逐渐增加,煤岩的塑性硬化逐渐增长,并且用该方法计算出的塑性硬化参量远大于用直接卸载法计算的结果。由于该方法完全符合路径积分的限制条件,因此,更加合理。

关键词：煤岩三轴试验加卸载塑性硬化

含非共面重叠型微裂隙类岩石试样单轴受压宏细观力学特性颗粒流模拟

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岩石力学与工程学报 2019年第11期38卷 2161-2171页

作者：唐礼忠宋徉霖中南大学资源与安全工程学院

为了研究单轴压缩下非共面重叠型微裂隙倾角变化对类岩石试样整体的轴向应力,弹性应变能和局部应力场等的影响,在已有类岩石试样真实参数基础上选用颗粒流数值分析软件PFC2D对其进行数值模拟。研究结果表明:试样抗压强度随裂隙倾角增加... 详细信息

为了研究单轴压缩下非共面重叠型微裂隙倾角变化对类岩石试样整体的轴向应力,弹性应变能和局部应力场等的影响,在已有类岩石试样真实参数基础上选用颗粒流数值分析软件PFC2D对其进行数值模拟。研究结果表明:试样抗压强度随裂隙倾角增加而增加;裂隙倾角较小时,试样在单轴压缩过程中具有明显塑性变形,在应变软化阶段能量释放率较大,而裂隙倾角较大时,则表现出明显的弹脆性性质,贮能较大;对裂隙局部应力场分析,最小主应力场随轴向应变呈明显的阶段性变化,大的应力降均与裂纹的加速扩展有关,按应力场变化特征可归纳为3种不同的类型。加载前期裂隙上下两侧部分区域最小主应力表现为拉应力,随裂隙倾角增大裂隙上下两侧拉应力集中程度减小,受拉区向裂隙尖端转移,并且面积逐渐减小,裂纹启裂后拉应力逐渐消失;加载前期裂隙尖端附近虽然应力集中程度较高,但其二维压应力状态使该区域裂纹启裂相对较难。

关键词：岩石力学裂隙岩体局部应力裂隙倾角颗粒流

无需预先测速的微震震源定位的数学形式及震源参数确定

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岩石力学与工程学报 2011年第10期30卷 2057-2067页

作者：董陇军李夕兵唐礼忠宫凤强中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为解决传统方法因测量速度误差给定位精度造成的影响,研究3种无需预先测量速度的震源定位的数学形式,按其因变量为到时、到时差、到时差商依次称为TT,TD和TDQ法。通过分析发现,TD法在数学意义上优于TT和TDQ法。对目前广泛使用的需要预... 详细信息

为解决传统方法因测量速度误差给定位精度造成的影响,研究3种无需预先测量速度的震源定位的数学形式,按其因变量为到时、到时差、到时差商依次称为TT,TD和TDQ法。通过分析发现,TD法在数学意义上优于TT和TDQ法。对目前广泛使用的需要预先测量速度的微震震源定位传统方法进行总结分析,将其归纳为2种数学形式,按其因变量为到时、到时差依次称为STT和STD法。通过算例分析,对TT,TD及STT以及STD法在速度浮动误差为0,1%,2%,3%,4%,5%的6个水平进行误差分析比较。研究发现,对于在传感器阵列内的震源,TD法的定位精度最高。TT和TD法无需预先给定速度,不受速度的影响,绝对距离误差区间分别为0～1.013 4和0.01～0.014 m。由此可见,TD法较稳定;STT和STD法在给定速度真值时,绝对距离误差为0～0.981 m;但当传统方法在给速度一个较小的误差1%～5%下,会导致较大的定位误差,较大的达到24.27 m。最后,对新方法在建有微震监测系统的冬瓜山铜矿进行验证,通过爆破模拟微震源,微震监测系统接受爆破信号,通过不同区域的3次爆破试验研究发现,TD法的定位精度最高,它在不需要预先测量速度的情况下,无论3个坐标各自的均值还是绝对距离误差均小于STT,STD和TT法。可见,TD法具有较高的定位精度,算法稳定,定位中只需传感器坐标及时间差即可,是合理可靠的,消除传统定位方法中速度误差给定位带来的影响。

关键词：岩石力学深井矿山微震波速声发射传感器

大规模开采矿山地震视应力和变形与区域性危险地震预测

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岩石力学与工程学报 2011年第6期30卷 1168-1178页

作者：唐礼忠汪令辉张君李夕兵中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 铜陵有色金属(集团)公司冬瓜山铜矿安徽铜陵244031

大规模开采的矿山存在复杂的诱导地震活动,在高应力硬岩条件下具有产生区域性危险地震和岩爆灾害的可能性,震源的地震视应力和变形参数是地震机制和地震活动性预测研究的重要参数,对此开展研究具有重要意义。针对冬瓜山铜矿深井开采诱... 详细信息

大规模开采的矿山存在复杂的诱导地震活动,在高应力硬岩条件下具有产生区域性危险地震和岩爆灾害的可能性,震源的地震视应力和变形参数是地震机制和地震活动性预测研究的重要参数,对此开展研究具有重要意义。针对冬瓜山铜矿深井开采诱导地震活动,对地震视应力和位移在矿区开采过程中的时空特征开展研究,发现地震活动具有区域性分布特征,其时空分布与开采活动及矿区矿柱分布具有较强的对应关系。以此为依据,结合矿区地质构造和地应力状态,研究该矿区区域性地震机制,指出可以利用天然地震复杂震源的凹凸体理论来解释该矿区区域性地震成核机制,从而提出该矿区区域性危险性地震成核概念模型,并针对该矿地震活动的特征讨论识别成核区的方法。针对该矿区域性岩体破坏实例,分析地震视应力和变形参数时间序列特征,讨论潜在区域性地震成核区的地震活动危险性和岩体破坏性态的评价与预测。研究结果在工程实践中得到实际应用。

关键词：采矿工程大规模开采深部矿山区域性诱导地震地震视应力地震变形岩爆

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大规模深井开采微震监测系统站网布置优化

岩石力学与工程学报 2006年第10期25卷 2036-2042页

作者：唐礼忠杨承祥潘长良中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 铜陵有色金属集团公司冬瓜山铜矿安徽铜陵244031

冬瓜山铜矿是我国目前开采深度最大、具有岩爆危害的大型硬岩金属矿山。采用微震监测系统实现该矿岩爆的实时监测和预报,为此,进行微震监测系统站网布置优化研究。分析该矿采用多盘区多采场同时开采条件下的岩爆分布特点,确定微震监测... 详细信息

冬瓜山铜矿是我国目前开采深度最大、具有岩爆危害的大型硬岩金属矿山。采用微震监测系统实现该矿岩爆的实时监测和预报,为此,进行微震监测系统站网布置优化研究。分析该矿采用多盘区多采场同时开采条件下的岩爆分布特点,确定微震监测系统的监测范围;针对监测范围、井下巷道工程和微震监测系统技术性能,设计多个微震监测系统传感器站网空间布置方案,对各方案计算事件震源定位误差和系统灵敏度;在综合分析计算结果、工程条件和经济性的基础上,确定满足该矿首采区微震监测要求的最佳监测系统配置方案;系统建立之后进行事件震源定位精度和灵敏度测定的爆破试验,证明该监测系统站网布置满足矿山监测要求,保证监测数据的可靠性和有效性。

关键词：采矿工程深井开采岩爆微震监测网震源定位灵敏度优化

应力–应变曲线初始屈服的一个新定义及其应用

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岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 4077-4081页

作者：白冰李小春唐礼忠中国科学院岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

将弹塑性理论中塑性应变路径相关硬化参量的计算和材料初始屈服的概念结合起来,提出一个确定应力–应变曲线初始屈服的新方法。该方法的思想是利用破坏点的确定性给出确定的初始屈服点,其关键是如何计算每条应力–应变曲线的路径相关硬... 详细信息

将弹塑性理论中塑性应变路径相关硬化参量的计算和材料初始屈服的概念结合起来,提出一个确定应力–应变曲线初始屈服的新方法。该方法的思想是利用破坏点的确定性给出确定的初始屈服点,其关键是如何计算每条应力–应变曲线的路径相关硬化参量。作为上述新定义的一个应用,选择广义塑性偏剪应变作为塑性应变路径相关的硬化参量,利用一组较高围压下煤岩加卸载应力–应变全曲线数据,确定其初始屈服点,并绘制不同硬化状态的q-p应力与破坏轨迹。分析表明,q-p应力空间中煤岩后继屈服轨迹的斜率呈逐渐递增的非定值性。这是煤岩一个重要的斜率非等值硬化现象,值得深入研究。

关键词：岩石力学应力–应变塑性初始屈服硬化参量煤岩

未知波速系统中声发射与微震震源三维解析综合定位方法及工程应用

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岩石力学与工程学报 2017年第1期36卷 186-197页

作者：董陇军李夕兵马举唐礼忠中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 山东黄金集团有限公司焦家金矿山东莱州261441

目前常用的声发射与微震震源定位方法存在的问题有:定位精度严重依赖于迭代算法、迭代初值和预先测定的波速值;已有的解析定位方法因含有平方根亦存在解不唯一的问题。为解决以上两大方面的定位难题,建立了未知波速系统的三维微震或声... 详细信息

目前常用的声发射与微震震源定位方法存在的问题有:定位精度严重依赖于迭代算法、迭代初值和预先测定的波速值;已有的解析定位方法因含有平方根亦存在解不唯一的问题。为解决以上两大方面的定位难题,建立了未知波速系统的三维微震或声发射震源定位的控制方程,求得该系统下的解析解,该解析解在传感器数量N=6时,可以确定唯一的微震或声发射震源坐标,求解方程亦为线性方程,解唯一,与已有的三维定位的解析解相比,其优势在于坐标值计算没有平方根运算,没有虚根,解唯一。当传感器数量大于6时,提出了基于解析解与Log-logistic概率密度函数的综合定位方法。对建立的三维解析综合定位方法用冬瓜山矿爆破试验进行验证,结果表明,定位精度较高。通过与已有方法比较分析发现,三维解析综合定位方法比传统方法的定位结果精度高,综合定位方法的优势在于不需要迭代求解,计算公式简单,物理意义明确,不受波速和迭代算法的影响,较传统方法TT(无需测速到时法)和TD(无需测速到时差法)更具有工程实际应用价值。

关键词：岩石力学三维解析定位方法声发射微震震源未知波速系统

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矿山地震活动多重分形特性与地震活动性预测

岩石力学与工程学报 2010年第9期29卷 1818-1824页

作者：唐礼忠 K．W.XIA 李夕兵中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 多伦多大学土木工程系加拿大多伦多M4Y1R5

矿山地震活动可直接揭示矿山岩体活动状态和危险性水平。利用冬瓜山铜矿矿山地震监测数据,采用广义关联积分计算地震震源空间分布的分形维,利用Gutenberg-Richter关系中的b值与地震事件能量分形维关系计算地震能量分形维,并结合开采活... 详细信息

矿山地震活动可直接揭示矿山岩体活动状态和危险性水平。利用冬瓜山铜矿矿山地震监测数据,采用广义关联积分计算地震震源空间分布的分形维,利用Gutenberg-Richter关系中的b值与地震事件能量分形维关系计算地震能量分形维,并结合开采活动及矿山结构特征,研究矿山地震活动的分形结构特性和时域谱特征。研究结果表明,矿山地震活动具有多重分形特性,它与开采活动及矿山结构特点之间存在相关性;只有当计算空间区域的地震分形结构较均匀时,其分形维才能有效应用于地震活动性预测。这些空间通常对应于采掘类型少和结构单一的空间区域。地震空间分布分形维D∞反映了矿山地震活动状态,其时域谱具有较好的主震前兆特征,可以作为地震预测的参数;D2-D∞时域谱的地震前兆性较差,较难预测主震。

关键词：采矿工程矿山地震多重分形非均匀性相关性开采活动地震活动性预测