[01299627]保护性开采条件下复杂矿区地表和岩层稳定性控制关键技术与应用

主要科学内容

(1)提出了多波多分量地震探测和地震波反演理论确定采动区岩体细观力学参数的原理和方法，建立了采动岩体宏观力学参数和细观力学参数之间的关系、确定了采动岩体物理力学特性、采动岩体的损伤本构模型和非线性强度准则和基于SURPAC系统建立了矿区三维地质模型。

(2)提出了岩体结构分析、声发射效应、小波变换和混沌时序法相结合测量地应力的方法，利用岩体结构分析法确定了地应力的方向，根据Db4小波基消除了声发射信号的噪音，通过混沌时序法研究了消除声发射噪音的效果，发现了岩石声发射信号具有混沌特性，并确定了地应力的大小。

(3)首次利用小波对岩体声发射时间序列进行去噪，确定了岩体声发射时间序列的嵌入维数、延迟时间、分维数和最大Lyapunov指数，证明了岩体声发射时间序列具有混沌特性，为预测冲击地压的发生提供了理论基础。

(4)首次提出了岩体损伤演化非线性效应的精细化建模理论与方法，基于现场监测和多尺度数值模拟技术，揭示了复杂工程条件下地表和岩层的移动规律，复杂工程条件下岩体工程围岩应力场和位移场的演化规律，以及采动岩体工程围岩结构和力学行为的演化规律，确定了回采和充填过程对地表和岩层稳定性的影响，揭示了采动区地压的显现规律、地表和岩层的移动规律。

(5)提出了复杂工程条件下地表和岩层稳定性控制技术，利用多尺度数值模拟技术和自编的多尺度数值模拟软件UMFEMC2D研究了回采过程力学效应，优化了采场结构参数、回采和支护方案，提出了通过优化支护方案、采场结构参数、回采和充填方案控制地表和岩层稳定性的技术方法。建立了基于宏细观力学理论的采动岩体工程稳定性评价系统。