针对木城涧煤矿大台井在-510 m水平掘进过程中所揭露出的两类不同性状的玄武岩,采用实验室内试验和现场测试相结合的方法,从岩石力学性质、细观结构、地应力等方面分析了井下产生岩爆的地质力学机理。宏观力学性能测试表明,具有岩爆性的B类玄武岩强度大、抗变形能力强,峰前容易积聚大量的变形能,峰后能量释放更为迅速强烈;B类试件在单轴压缩过程中,从30%极限强度开始便出现声响,最终试件破坏崩解成碎块。SEM扫描显示,与A类玄武岩相比,B类岩石结构排列整齐致密,不存在裂隙;B类岩样中的硅、氧含量明显偏高,地质硅化作用明显。井下现场地应力测试表明,该区域的最大主应力为近水平方向,实测值达到45.69 MPa,方位基本与巷道北帮垂直。大台井B类玄武岩的特殊细观结构和元素组分决定了其宏观岩爆倾向性,岩石本身的物理力学性质是岩爆发生的内因;地应力是岩爆发生的主要力源条件,其控制着岩爆发生的区域和能量大小。

国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB226805)；国家自然科学基金资助项目(51074099,51004068)；山东省高等学校优秀青年教师国内访问学者资助项目；山东科技大学“矿山压力与岩层控制”创新团队基金资助项目；