随着矿山开采深度的增加,地应力逐渐增大,岩爆、塌方等地压灾害日趋突出,给矿山安全带来极大困扰。微震监测技术被广泛应用于矿山安全管理,其在矿山安全生产中发挥着越来越重要的作用。然而,目前开展的微震技术研究多集中于地压灾害预警,尤其是岩爆孕育演化过程和灾害发生的前兆信息研究,对于开采后岩体应力调整期和恢复稳定阶段的研究较少。并且由于地压灾害诱发因素繁多,井巷布置复杂,造成现场监测信息规律性差。岩石破坏、矿山岩体破坏、地震是不同尺度的岩体破坏形式,地震学中常用大森余震衰减模型研究余震序列的衰减特征。因此可以采用大森余震衰减模型来研究矿体开采后岩体应力调整过程中的微震(声发射)活动衰减规律,为开采计划的制定提供参考依据。 本文借助声发射及微震监测技术,从岩石、巷道围岩及整体采场三种岩石(体)研究了不同尺度保载(开采)后的声发射(微震)衰减规律,总结应力水平对衰减规律的影响,揭示巷道围岩恢复稳定状态的时间与距爆破中心距离之间的联系,分析爆破扰动后采场围岩微震衰减规律,基于应力、爆破扰动距离、爆破相互影响三个因素,提出有利于提高开采过程岩体稳定性的合理建议。同时在分析保载阶段声发射衰减规律的过程中,讨论了Kaiser效应适用应力水平。具体研究内容如下: (1)采用单轴加载方式,开展含保持载荷过程的花岗岩破坏试验研究,捕捉岩石破坏全过程的损伤破裂信息,运用余震衰减模型分析岩石保持载荷阶段声发射信号幂律衰减特征,总结不同加载路径下声发射衰减特征随应力水平的变化规律。 (2)通过声发射现场监测,研究生产爆破后巷道围岩声发射时空分布特征,分析爆破开采后巷道围岩恢复至稳定状态的时间和距爆破中心距离的关系,为矿山工作人员工作时间提供依据。 (3)基于微震监测技术,借鉴地震学余震序列大森衰减模型,总结红透山铜矿21采场在开采扰动条件下微震活动衰减规律,结合试验研究成果,开展采场整体稳定性状态评估,对采场爆破时间间隔提出合理建议。 (4)对比分析单轴循环加卸载和含保持载荷阶段的单轴循环加卸载试验,研究两种应力加载途径下Kaiser效应失效应力水平的变化,探讨保载过程对岩石Kaiser效应适用应力水平的影响。