本发明专利技术涉及一种深部地下工程岩爆防治方法和系统，涉及地下工程安全技术领域。所述方法包括：开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取围岩的应力应变数据和峰值应变；根据岩爆峰值应力、应力应变数据和峰值应变，确定围岩的岩爆能量；根据岩爆能量，确定围岩的岩爆等级；根据岩爆等级，确定对应的围岩岩爆控制设计方案。采用本发明专利技术可以针对性地采取围岩岩爆控制措施，降低岩爆发生风险。低岩爆发生风险。低岩爆发生风险。
【技术实现步骤摘要】
深部地下工程岩爆防治方法和系统
[0001]本申请涉及地下工程安全
，特别是涉及一种深部地下工程岩爆防治方法和系统。
技术介绍
[0002]我国超千米埋深的煤炭资源约占探明储量的53%，是我国主体能源的战略保障，随着浅部煤炭资源枯竭，煤矿开采向深部发展是必然趋势。但是，由于深部矿井巷道面临高地应力、高地温、高岩溶水压、强开采扰动“三高一扰动”的复杂力学环境，以岩爆为代表的岩体动力灾害事故频发。其中，岩爆发生的本质在于围岩积聚能量的突然释放，通常伴随岩石爆裂并弹射的现象，对施工人员和设备造成巨大威胁，增加施工成本，影响施工进度。然而目前常用的围岩控制方法并未考虑到岩爆能量与围岩支护设计的关系，导致岩爆控制效果不理想。
技术实现思路
[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种深部地下工程岩爆防治方法和系统。
[0004]第一方面，提供了一种深部地下工程岩爆防治方法，所述方法包括：开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取所述围岩的应力应变数据和峰值应变；根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案。
[0005]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量，包括：根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量。
[0006]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量的公式为：其中，表示岩体岩爆峰值应力对应的能量，表示岩爆峰值应力，表示峰值应变。
[0007]作为一种可选的实施方式，所述根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所
述围岩的岩体破坏所需能量的公式为：其中，表示岩体破坏所需能量，表示峰值应变，表示应力，表示应变。
[0008]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级，包括：如果所述岩爆能量小于或等于第一预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为无岩爆；如果所述岩爆能量大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为轻微岩爆；如果所述岩爆能量大于第二预设阈值，且小于或等于第三预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为中等岩爆；如果所述岩爆能量大于第三预设阈值，且小于或等于第四预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为强烈岩爆。
[0009]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：如果所述岩爆等级为轻微岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，喷射混凝土；安装抗爆柔性网；安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0010]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：如果所述岩爆等级为中等岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，进行锚注加固；喷射混凝土，安装抗爆柔性网；安装锚索梁和钢带，架设钢拱架；安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0011]作为一种可选的实施方式，所述根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案，包括：如果所述岩爆等级为强烈岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，进行锚注加固；喷射混凝土，安装抗爆柔性网；安装锚索梁和钢带，架设约束混凝土拱架；安装高锚固支护密度的吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述吸能锚杆和所述吸能锚索的支护材料为理想弹塑性材料，具有可施加高预应力、高恒阻、高吸能和高延伸率的特性。
[0013]第二方面，提供了一种深部地下工程岩爆防治系统，所述系统包括：深部岩石岩爆试验装置，用于对围岩开展深部岩石岩爆试验；岩石力学性质测试装置，用于对所述围岩开展岩石力学性质测试；主控装置，用于获取所述围岩在所述深部岩石岩爆试验中的岩爆峰值应力、在所述岩石力学性质测试中的应力应变数据和峰值应变；所述主控装置，还用于根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；所述主控装置，还用于根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；所述主控装置，还用于根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案。
[0014]作为一种可选的实施方式，所述主控装置，具体用于：根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量。
[0015]作为一种可选的实施方式，所述主控装置，具体用于：如果所述岩爆能量小于或等于第一预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为无岩爆；如果所述岩爆能量大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为轻微岩爆；如果所述岩爆能量大于第二预设阈值，且小于或等于第三预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为中等岩爆；如果所述岩爆能量大于第三预设阈值，且小于或等于第四预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为强烈岩爆。
[0016]作为一种可选的实施方式，所述主控装置，具体用于：如果所述岩爆等级为轻微岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，喷射混凝土；安装抗爆柔性网；安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0017]作为一种可选的实施方式，所述主控装置，具体用于：如果所述岩爆等级为中等岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，进行锚注加固；喷射混凝土，安装抗爆柔性网；安装锚索梁和钢带，架设钢拱架；
安装吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0018]作为一种可选的实施方式，所述主控装置，具体用于：如果所述岩爆等级为强烈岩爆，则确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案为：围岩开挖完成后，进行锚注加固；喷射混凝土，安装抗爆柔性网；安装锚索梁和钢带，架设约束混凝土拱架；安装高锚固支护密度的吸能锚杆和锚索，并快速施加高预应力。
[0019]作为一种可选的实施方式，所述吸能锚杆和所述吸能锚索的支护材料为理想弹塑性材料，具有可施加高预应力、高恒阻、高吸能和高延伸率的特性。
[0020]第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法步骤。
[0021]第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深部地下工程岩爆防治方法，其特征在于，所述方法包括：开展深部岩石岩爆试验获取围岩的岩爆峰值应力，开展岩石力学性质测试获取所述围岩的应力应变数据和峰值应变；根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量；根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级；根据所述岩爆等级，确定所述围岩对应的围岩岩爆控制设计方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆峰值应力、所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩爆能量，包括：根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量；根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量；将所述岩体岩爆峰值应力对应的能量与所述岩体破坏所需能量的差值，确定为所述围岩的岩爆能量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆峰值应力和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体岩爆峰值应力对应的能量的公式为：其中，表示岩体岩爆峰值应力对应的能量，表示岩爆峰值应力，表示峰值应变。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述应力应变数据和所述峰值应变，确定所述围岩的岩体破坏所需能量的公式为：其中，表示岩体破坏所需能量，表示峰值应变，表示应力，表示应变。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩爆能量，确定所述围岩的岩爆等级，包括：如果所述岩爆能量小于或等于第一预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为无岩爆；如果所述岩爆能量大于第一预设阈值，且小于或等于第二预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为轻微岩爆；如果所述岩爆能量大于第二预设阈值，且小于或等于第三预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为中等岩爆；如果所述岩爆能量大于第三预设阈值，且小于或等于第四预设阈值，则确定所述围岩的岩爆等级为强烈岩爆。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，吴文瑞，刘冬桥，张修峰，王业泰，高红科，薛浩杰，
申请(专利权)人：山东能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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