[发明专利]一种露天矿边坡内采空区动力失稳破坏机理试验方法

权利要求书

1.一种露天矿边坡内采空区动力失稳破坏机理试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取矿山现场参数，确定模型与现场的相似比，所述相似比包括几何尺寸相似比、质量密度相似比、时间相似比、岩石强度相似比及炸药量相似比；

模型制作时需要确定相似材料及其配比，选择石膏和碳酸钙为胶结材料，河砂和重晶石为骨料，骨料质量与胶结材料质量比为9，碳酸钙质量与石膏质量比为3.46，重晶石粉质量与骨料质量比为0.11，水量为模型质量的1/10，所述石膏为高强石膏粉，所述碳酸钙为重质碳酸钙，所述河砂为级配粒径小于1mm的细河砂，所述重晶石粒径为0.5～1mm；

按相似材料配比称量制作模型试验体1所需的重质碳酸钙、水、石膏、砂和重晶石，为了使相似材料均质性最大化先将各类干料放入搅拌机内搅拌，待各类材料均匀搅拌后，分多次加入适量的水继续搅拌，直至材料到达均质要求；

基于模型制作所需的相似材料及配比浇注模型，浇注模型时，采用分层、多次加料浇注的方式，并在浇筑模型过程中预埋力传感器和模拟采空区牺牲件；分别在牺牲件对应采空区位置的顶板、帮部区域布置拉压受力传感器，每个区域内布置的多个拉压受力传感器依次等间隔布置；具体包括：采用边浇筑边夯实的浇模方式进行模型制作，其中，在采空区顶板、拱肩处、0°帮部每隔2cm埋设一枚微型拉压受力传感器，每个区域各埋设4枚，合计12枚；在采空区顶板和底板分别均布4枚声发射传感器，完成对采空区的包络；所述拱肩处为45°帮部位置；

处理养护后的模型，建立边坡并去除牺牲件得到采空区，布置声传感器，构建模型应变监测阵列和爆破炮孔，具体地：声传感器为声发射传感器，分别在采空区顶板和底板布置有多个，形成对采空区的包络；处理模型体的形变检测面，构建网格状监测阵列像素点，并通过获取图像对其进行监测；爆破炮孔分多次构建，每构建一次爆破炮孔进行一次爆破试验，根据时间相似比，在边坡台阶位置叠加依次进行多次爆破试验；

像素点的制作方法具体包括：全场应变监测需要满足白色背景的要求，对相似模型体1正面进行粉刷，采用石膏和石灰配比，加入适量水进行粉刷，每次粉刷后晾干，粉刷多次后用砂纸磨平，将若干相同大小的方格打印在图纸上，将方格掏空，图纸即为全场应变监测像素点的制作基底，采用毛笔和墨汁在空白格进行布点，完成像素点的制作；

通过构建相似模型试验体，对模型试验体进行爆破试验并获取采空区动力失稳破坏特征相关的声发射信号、应力数据、位移形变数据，通过应力场、位移场以及声发射场的分布及演化过程，分析采空区围岩的应力积累、应力转移、位移变化及能量释放的基本规律，获取采空区动力失稳破坏的特征与前兆规律，监测爆炸应力波的动态扰动过程，满足露天矿山采空区动力失稳破坏机理的研究数据需求。

2.如权利要求1所述的露天矿边坡内采空区动力失稳破坏机理试验方法，其特征在于，获取矿山现场岩石的力学参数、采场尺寸、预定爆破炸药量数据，依据相似定律确定相似比。