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矿山动力灾害前兆规律及微震监测分析技术研究
发布时间:2006-06-26 来源:国家能源局

3.2现代非线性科学、破坏力学、计算力学、信息科学的结合为矿山动力灾害机理的研究奠定了坚实基础

矿山动力灾害是具有强非均匀性、强非连续性、强非线性的复杂工程地质介质在水、气、热、化学等多场耦合作用下的损伤演化和渐进破裂诱发灾变的过程,开展矿山动力灾害机理和监测预报分析方法的研究,涉及非线性科学、破坏力学、计算力学、信息科学等现代系统科学知识。近年来,现代系统科学包括突变理论、分形理论、协同学、局部化理论、细观力学方法等的发展,为矿山动力灾害孕育机制的研究奠定了坚实的理论基础。

3.3微震监测技术、网络传输技术、大规模并行计算技术的发展为矿山动力灾害分析预报方法的研究提供了技术保障

实现矿山动力灾害预测的可能性首先是得益于微震(声发射)监测技术的出现。在国外,它已使矿山微破裂发展的监测从“难以实现的奢望”转变为采矿过程的一个有机组成部分,成为矿山开采诱发动力灾害监测的主要技术手段。实现矿山动力灾害预测的可能性的另一个重要因素则是矿山整体结构应力场分析的大规模科学计算技术的发展。大规模数值计算技术在国民经济建设中的作用,已普遍地为人们所共识。从传统科学与工程领域如航空航天、地震预报、天气与气候预测、大型水利建设和石油地质勘探,到大型基因组测试、新药设计和新材料合成等新兴科学研究领域,无处不需要大规模数值试验和科学计算。由于矿山动力灾害问题所涉及的因素多且复杂、规模巨大,仅仅依靠现有的数值计算方法和分析工具,很难开展高水平的分析预报工作。随着我国矿山动力灾害事故的日益严峻,在矿山动力灾害分析预报中,与现场微震监测紧密结合,运用大规模科学计算技术来分析复杂应力场的分布,实现矿山动力灾害诱发机理及其分析预测预报,无疑将是一条有效的途径。

4.基于微震监测与应力计算技术的矿山动力灾害分析预报系统

4.1基本思路

基于微破裂是冲击地压、突水、煤与瓦斯突出等矿山动力灾害共性特征的基本认识,从探索动力灾害孕育的内在动因和前兆规律入手,通过微震监测和应力场分析大规律科学计算,揭示采动应力场与微震活动性之间的时空内在联系,发展微破裂过程中的多场耦合分析理论,突破传统数值计算方法在非均匀、非连续介质破裂过程分析中的局限性,建立基于细观统计损伤力学原理的煤岩破裂及矿山动力灾害数值分析的新方法,为建立具有可操作性的矿山动力灾害分析预报方法奠定科学基础。

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