岩爆是地下工程中高发的地质灾害之一，一旦发生就可能对人员、设备造成严重损害。以贵州省武陵县李家湾锰矿区为研究课题，重点对李家湾锰矿区-170m中段巷道岩爆的预测预防进行研究。开展了一系列岩石力学试验，得到了-170m中段巷道内5种岩石（底板砂岩、菱锰矿、顶板炭质页岩、粉砂质页岩、白云岩）的力学参数，同时对各类岩石岩爆倾向性进行分析，根据岩石破坏特征以及岩石起裂应力值，提出了一种新的用于预测岩爆的方法并开展了数值模拟研究，预测了巷道周边各区域的岩爆倾向性，其结果具有较强的适用性。主要有以下结论：
（1）开展了巴西劈裂试验、岩石单轴压缩试验、岩石三轴压缩试验，确定了李家湾锰矿区内5种岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、内摩擦角以及粘聚力等力学参数。
（2）利用最大储存弹性应变能、强度脆性系数、改进脆性指数3个指标对上述5类岩石的岩爆倾向性进行了初步判别，发现菱锰矿在自然状态以及饱水状态均会发生强烈岩爆，而顶板炭质页岩在上述2种工况下基本不会发生岩爆，白云岩、粉砂质页岩、底板砂岩在自然状态下发生中等岩爆，饱和状态下发生微弱岩爆。
（3）分析了岩石在巴西劈裂试验、单轴试验、三轴试验条件下岩石的破坏模式，并分析了不同破坏模式与岩爆倾向性之间的联系，发现岩石在剪切破坏模式下其岩爆倾向性更强，而在张拉破坏模式或张拉-剪切复合破坏模式下岩爆倾向性较弱。同时根据起裂应力理论，结合单轴试验岩石声发射特性，定量分析了岩石发生破坏时的应力值，提出了采用岩石起裂应力值作为预测岩爆的指标，研究表明在岩石起裂应力与岩石单轴抗压强度之比在0.8以下时，不发生或发生微弱岩爆；在0.8至0.95之间时，发生中等岩爆；在0.95至1之间时，发生剧烈岩爆。
（4）将岩石力学参数进行相应折减得到岩体力学参数，同时结合矿山实际状态下各类岩石完整性系数，采用FLAC3D软件开展数值模拟研究，建立了-170m中段巷道模型，对巷道在连续开挖时各区域的位移、应力、塑性区分布特征进行了研究，研究表明巷道两侧边粉砂岩以及底板砂岩均有岩爆发生，其余3种岩石发生微弱岩爆或不发生岩爆，其结果验证了采用起裂应力值作为预测岩爆倾向性的准确性，为接下来矿山的开采施工提供了理论上的指导。
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