硬岩岩爆预测预警研究进展

李鹏翔¹，陈炳瑞²，周扬一¹，肖亚勋²，丰光亮²，祝国强²

1. 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室2. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室

摘 要：岩爆作为一种复杂的、灾难性的地质灾害,自18世纪有资料记录出现以来,就引起了强烈关注。迄今为止,虽然许多学者对岩爆预测预警做了一系列研究,但仍是一个世界性难题。本文系统梳理了现有的岩爆预测预警方法,按其特征将岩爆预测预警方法分为指标判据法、数值指标方法、应用数学方法和现场监测法4个大类。以时间为主轴分析了不同岩爆预测预警方法的发展和演化情况。归纳并评价了不同类别预测预警方法的优缺点及适用范围,同时分析了岩爆预测预警方法类别内部和类别之间的联系及相关性。指出了岩爆预测预警的发展趋势,并对岩爆预测研究的工作重点提出了建议。通过对4类不同岩爆预测预警方法整理和归纳的结果表明:①指标判据法划分为单指标判据和综合指标判据,单指标判据是岩石发生岩爆的必要条件,包含应力条件(应力判据)、岩石性质条件即岩石固有岩爆倾向性条件(能量判据、脆性判据)、岩体质量条件;综合指标判据主要是综合地应力(应力判据)、岩石岩爆倾向性(能量判据、脆性判据)、围岩地质条件(岩爆围岩质量判据)的信息。②岩爆数值指标是从静力学向动力学发展,从单一应用矿山的岩爆指标向多用途多功能发展,从无法表征岩体破坏的弹性理论,向能较好反映岩体破坏后力学性质的劣化过程的弹(脆)塑性理论发展。③以是否依赖相应工程岩爆案例和岩爆指标判据将现有预测岩爆的数学方法划分为两类,即基于岩爆案例样本训练的岩爆综合预测方法和基于综合指标判据的岩爆综合预警方法。④现场监测法是通过直接或间接监测一系列应力、变形、岩体损伤等参数,推断岩爆发生与否或者岩爆等级。⑤随着微震监测技术、大数据及深度学习等人工智能的发展,岩爆预测预警将会更加精细化和智能化。

关键词：硬岩;岩爆;预测预警;岩爆判据;微震监测;