针对复合灾害矿山的综合采矿布局设计方法：实现岩爆与突水控制的协同治理

《Scientific Reports》：An integrated approach to mining layout design for compound-hazards mines with coordinated rockburst and water inrush control

　　

摘要

易受复合灾害影响的矿井通常具有富含水分的封闭含水层和坚硬、厚实的砂岩顶板。当采空区达到一定规模时，上覆岩层的不稳定性会伴随水量急剧增加，从而带来水涌入和岩爆的双重风险。本研究结合理论分析、相似性模拟和数值建模，探讨了在预防岩爆和控制水分这一协同目标下的合理采矿布局方案。首先，根据围岩运动特征和微震事件分布规律，评估了高位封闭含水层关键层的稳定性，揭示了在当前采矿规模下该富水层发生断裂和不稳定性的风险。随后，通过理论计算确定了采矿布局的关键参数的合理范围，并比较分析了不同方案的应力场、能量演变及塑性区发展情况。最后，应用支持向量机（SVM）方法定量评估了不同方案在预防岩爆和控制水分方面的协同效果，从而确定了适用于复合灾害矿井的最佳采矿布局。这为协同预防和控制岩爆与水涌入灾害提供了理论指导。