大台井深部玄武岩岩爆的力学机理与地应力分析

本文主要探讨了木城涧煤矿大台井在-510米水平掘进过程中遇到的深部水平岩爆问题。作者通过对揭露的两种不同性质的玄武岩——A类和B类进行深入研究，采用实验室内测试和现场实地考察相结合的方式，揭示了岩爆的地质力学机理。 首先，B类玄武岩被发现具有显著的岩爆特性。其宏观力学性能测试显示出B类岩石强度高且抗变形能力强，这意味着在工作面受到压力时，B类岩体易于积累大量的塑性变形，一旦达到临界状态，这种积累的能量将以剧烈的形式释放，表现为岩爆现象。在单轴压缩实验中，B类试件从30%极限强度开始就表现出声响，最终破裂并碎裂，进一步证实了其易爆性。 其次，通过扫描电子显微镜（SEM）观察，B类玄武岩的微观结构特征明显区别于A类，B类岩石结构紧密，几乎没有裂隙，这使得其在受压状态下更难以承受较大的应力集中。同时，B类岩石中硅和氧含量较高，这表明它经历了明显的地质硅化过程，进一步增强了其脆性，增加了岩爆的风险。 地应力是影响岩爆的重要因素。研究表明，该区域的最大主应力接近水平方向，且数值高达45.69 MPa，与巷道北帮垂直，这表明地应力分布对岩爆的发生具有决定性作用。地应力的大小和方向直接影响了岩爆的触发条件和能量释放程度。 大台井B类玄武岩的特殊细观结构、元素组成以及地应力条件共同决定了其强烈的岩爆倾向。岩石的物理力学性质是内在的岩爆驱动因素，而地应力则是外部的诱发条件，两者共同决定了岩爆的地点和规模。这项研究对于理解和预防深部开采中的岩爆现象具有重要的实践指导意义，有助于提升矿山开采的安全性和效率。