2023年3月24日，由辽宁大学与中国岩石力学与工程学会主办、KeAi出版公司协作、辽宁省教育厅主管的国际全英文季刊Geohazard Mechanics（缩写GHM，ISSN：2949-7418）创刊号正式登录全球最大学术图书出版机构之一KeAi集团在线平台。

（https://www.keaipublishing.com/en/journals/geohazard-mechanics）

    GHM首期共上线10篇研究性论文（Research Article），创刊号作者团队涵盖中国、美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、挪威、孟加拉国7个国家。

    GHM是中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目,期刊主编为辽宁大学潘一山教授。期刊主要发表冲击地压、岩爆、瓦斯突出、突水、冒顶、崩塌、泥石流、滑坡、矿震、地震等重大自然和工程岩土灾变力学研究成果，是一本从力学角度研究岩土灾害发生机理、危险评价、监测预警、减灾防治的专业国际杂志。

Article 1 煤矿冲击地压扰动响应失稳理论及其应用

Disturbance response instability theory of rock bursts in coal mines and its application

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000085 

潘一山（第一/通讯作者）

辽宁大学

    潘一山，教授，博士生导师，《Geohazard Mechanics》期刊主编。辽宁省“兴辽英才计划”杰出人才，中国煤炭学会煤矿动力灾害专业委员会主任委员，中国煤炭工业协会防冲击地压专家委员会主任，国家安全生产专家组矿压与顶板组组长，第四届煤炭工业技术委员会动力灾害预警与防治专家委员会主任委员，中国岩石力学与工程学会矿山冲击地压专业委员会主任，国际岩石力学与岩石工程学会中国国家小组副主席。

    一直从事煤矿冲击地压防治研究，在冲击地压发生理论、防治技术装备和工程应用等方面取得系统性、开创性成果。提出了冲击地压扰动响应失稳理论，先后攻克冲击地压治理、高瓦斯冲击地压治理和冲击地压巷道支护等重大关键技术难题，研发了冲击地压预测防治成套技术与装备、冲击地压瓦斯突出复合动力灾害一体化预测防治关键技术与装备、冲击地压吸能防冲支护技术与装备，授权中国和美国发明专利35件，第一或通讯作者发表SCI/EI论文70余篇，其中3篇论文入选中国百篇最具影响国内学术论文，主持及参与制定并发布6项冲击地压国家标准，独著102万字的《煤矿冲击地压》，主编《冲击地压工程学》作为我国多所大学本科生、研究生的教材。作为组长主持编制《防治煤矿冲击地压细则》《煤矿冲击地压防治监管监察手册》在全国所有冲击地压矿井执行。以第一完成人获国家科技进步二等奖3项，获第二届全国创新争先奖、第十四届光华工程科技奖，获得“全国优秀科技工作者”称号。

王爱文（第二作者）

辽宁大学灾害岩体力学研究所

    辽宁大学灾害岩体力学研究所副所长，中国煤炭学会煤矿动力灾害防治专业委员会副秘书长，中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会第五届委员会委员，中国岩石力学与工程学会冲击地压专业委员会理事，入选新疆“天池百人”计划（柔性引进）、辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。主要从事煤矿冲击地压预测与防治、冲击地压危险巷道防冲支护方面的研究工作，主持及参与国家自然基金、国家重点研发计划项目子课题、省级基金等10项，主持完成40余项校企合作科研项目。获国家科技进步奖二等奖1项（第5位），省部级科学技术奖3项，发表学术论文40余篇，授权国家发明专利20余项，参与制定国家/行业标准3项。参与《防治煤矿冲击地压细则》《防治煤矿冲击地压细则监察手册》《冲击地压测定、监测与防治方法》的编制工作。

    01文章亮点

    建立了巷道煤岩体变形系统的力学模型，确定了煤岩变形系统的控制量、扰动量和响应量。利用极值点准则与能量准则，从应力与能量两个方面推导了巷道冲击地压发生的临界应力公式，对比分析表明，两种方法得到的临界应力误差小于3%；

基于冲击地压发生的临界应力和与临界能量，提出了冲击地压危险性的评价方法。提出考虑煤体应力、钻屑量等扰动量与响应量进行冲击地压监测预警，建立了基于应力与能量监测的冲击地压监测技术体系；

根据冲击地压发生的临界应力和临界能量公式，从降低煤体应力、避免采掘相互扰动、削弱动载扰动、煤体物性弱化、巷道吸能支护等方面提出了控制扰动量、调控控制量的冲击地压的区域与局部防治措施，建立了冲击地压防治技术体系。

    02文章概要

    本文认为冲击地压是煤岩体变形系统的失稳，提出了煤体变形控制量、扰动量和响应量的概念。基于稳定性理论建立了圆形巷道煤岩体变形系统的力学模型，并给出了冲击地压扰动响应失稳的应力和能量条件。基于扰动响应失稳理论，确定了冲击地压发生的控制因素，包括煤的单轴抗压强度、煤的冲击倾向性和巷道支护应力。揭示了巷道冲击地压发生的临界应力、临界阻力区深度与煤体单轴抗压强度、巷道支护应力、巷道几何参数以及冲击能量指数之间的内在关系，提出了冲击地压危险性临界应力指数评价方法。基于扰动响应失稳理论，提出考虑煤体应力、钻屑量等扰动量与响应量进行冲击地压监测预警，建立了基于应力与能量监测的冲击地压危险监测技术体系；提出从降低煤体应力、避免采掘相互扰动、削弱动载扰动、煤体物性弱化等4个方面提出了控制扰动量、调控控制量的冲击地压的区域与局部防治措施；基于巷道支护应力对临界载荷控制机理与支护吸能作用，提出了巷道吸能防冲支护技术，使冲击地压扰动响应失稳理论从机理、预测和防治方面形成了一个完整的体系，有利的指导冲击地压防治的工程实践。

图形摘要

    03结论

    本文提出了煤矿冲击地压的扰动响应失稳理论，冲击地压可抽象为控制量、扰动量和响应量下的煤岩体变形系统的非稳定性问题。确定了冲击地压发生的临界应力和能量条件；

    基于煤矿冲击地压扰动响应失稳理论，通过实测地应力P与临界应力Pcr的比较，建立了冲击地压危险性评价的临界应力指数法；

    通过监测煤体的应力和冲击释放的能量，并将其与冲击地压的临界应力和能量进行比较，进行冲击地压危险性监测，建立了监测预警体系，并开展了工程实践；

    从应力控制与能量控制两个方面，给出了冲击地压的防治方法，建立了防治技术体系，并开展了工程应用。

Article 2 硬岩岩爆机理和治理策略

Hardrock burst mechanisms and management strategies

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000012

李春林（通讯作者）

挪威科学技术大学

    李春林（Charlie Chunlin Li）现任挪威科学技术大学（NTNU）岩石力学与岩石工程教授，挪威工程技术科学院院士，曾任国际岩石力学学会副主席、欧洲岩石力学学会主席。长期专注于矿山岩石力学与采矿工程领域的创新性研究，提出了深部矿山岩爆能量来源和转化模型，发明了目前在世界各地广泛使用的动载岩石锚杆D-bolt，建立了岩石锚杆解析模型，首次揭示了水涨式锚杆加固机理，创建了锚杆拉剪组合试验方法，提出了巷道围岩支护三原则。出版英文专著一本、编辑国际会议论文集三卷、编辑国际科技期刊专辑两期、发表科技论文100多篇。

Dr. Graham Swan (第一作者)

加拿大采矿工程咨询工程师

    格然姆・斯万 （Graham Swan）毕业于英国帝国理工学院，获得采矿工程学士学位和岩石断裂力学博士学位。曾在瑞典吕勒欧理工大学（Lulea University of Technology）、加拿大CANMET国家材料试验室、英国斯伦贝谢剑桥研究所（Schlumberger Cambridge Research）从事研究工作。1987年开始，担任鹰桥（Falconbridge）有限公司加拿大Sudbury矿区的矿山岩石力学工程师，后任主任工程师。2009年后，从事采矿岩石力学咨询和瑞典深矿开采研究机构的管理工作。

    01文章亮点

    探讨了岩爆能量来源和岩体损伤与能量量级的关系；

    岩爆损伤的不确定性与岩体性质和地应力变化有关，深矿中尤其如此；

    概述了目前的岩爆支护系统、支护设计参数要求和使用条件；

    提出有待研究和技术开发的领域，以便减少支护设计的不确定性。

    02文章概要

    岩爆是地下采矿和岩体开挖带来的后果，它引起的矿震量级与破坏程度取决于诸多已知因素。但是，岩爆发生的时间和地点却是无法精准确定的，如何通过岩体支护有效地减轻岩爆灾害也具有不确定性。虽然岩爆时间和地点的不确定性与地震预报遇到的难题相同，岩体支护方面的问题却与设计和管理有关。本文首先介绍了几个已知的岩爆机理，然后探讨岩爆能量的来源和岩体损伤与能量量级的关系。我们注意到，岩爆风险与岩体性质和地应力变化有关，在深部采空区尤其如此。文中还对目前采用的岩爆支护系统、对支护设计参数的要求和使用条件做了概述。最后，为了增加岩爆支护的可靠性，提出了尚待研究和技术开发的领域。

岩爆能量源概念模型

    03结论

    虽然屈服锚杆能够显著提高岩体支护系统的抗冲击能力，但是只有当与锚杆相连接的金属网/喷层能够阻止锚杆之间的破碎岩块滑落时，屈服锚杆才能有效地发挥作用；

    屈服锚杆刚度与金属网/喷层刚度差别悬殊，它限制了屈服锚杆效率地发挥，这种支护构件刚度的不匹配是一个不易解决的问题；

因其良好的屈服特性，聚合物喷层是一种很有前景的岩体表面支护方法，但是由于施工和质量控制方面的诸多问题，它现在还难以获得推广；

    通过降低开挖进尺速度可以减小对岩体支护系统能力的要求；

    保持岩体支护形成的拱梁效应可能会获得支护系统的最大支护能力，但是，这有待于实践证明；

    利用人工智能处理多变量四维大数据能极大地改善对岩爆风险的实时评估和决策；

    当大型活动断层附近的巷道中出现大变形时，理论上讲，使用屈服矿柱作为岩体支护手段是合适的，但是设计要确保不能发生矿柱岩爆；

    目前的动载岩体支护系统是由屈服锚杆、表面支护构件(金属网和喷浆混凝土)和金属网带组成的；

    锚杆与表面支护构件之间的连接是目前动载岩体支护系统中最薄弱环节。

    http：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2949741822000061

Article 3 锚杆支护与地下顶板冒落研究

Roof bolting and underground roof falls

http：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2949741822000061

彭赐灯 （第一/通讯作者）

西弗吉尼亚大学

    彭赐灯，美国国家工程院院士、国家矿业名人堂及博物馆成员。从1978年到2006年，是美国西弗吉尼亚大学采矿工程系主任。自2010年起分别受聘河南理工大学和中国矿业大学担任特聘教授。指导了联邦和州政府以及私营公司的150个研究和咨询项目，并撰写和合著了7本教科书和365篇期刊和论文，涉及长壁开采、岩层控制和呼吸性粉尘领域。自1981年以来，他发起了一年一度的采矿岩层控制的国际会议。它现在是全世界公认的岩层控制信息交流的年度论坛。

    01文章亮点

    介绍了美国煤矿井下锚杆支护模式；

    介绍了四种类型的冒顶：表皮冒落、大冒顶、切顶和大规模冒顶；

    锚杆支护加固顶板岩层的最初概念是基于两种机制：悬吊理论和摩擦理论；

    介绍了其他国家（南非除外）的锚杆支护密度都高于美国；

    介绍了大部分国家常用的锚杆支护系统的设计思想。即任何时候都不允许发生任何类型的顶板破坏。

    02文章概要

    自1969年《煤矿健康与安全法》(美国国会，1977年) 承认锚杆支护是井下回采巷道支护的唯一手段以来，美国煤矿已将锚杆支护用于井下回采巷道支护。对于美国地下煤矿，在6米宽的回采巷道中，锚杆支护型式固定为4  4英尺(1.2  1.2 m)。但匹兹堡煤层除外，该煤层采用长壁开采，在4.6米宽的巷道中偶尔会采用3.6  4英尺（1.1  1.2 m）的型式。然而，在美国煤矿的锚杆支护巷道中经常会发生冒顶或顶板破坏。冒顶大致可分为四种类型：表皮冒落、大冒顶、切顶和大规模冒顶。20世纪40年代中期，当美国地下煤矿首次引入并使用锚杆支护时，其设计理念基于至今仍普遍使用的悬吊理论和摩擦理论。通过比较不同产煤国家的锚杆支护型式，所有其他国家（南非除外）的锚杆支护密度都高于美国。尽管已安装了数亿根的锚杆支护成功应用的历史悠久，但锚杆支护设计仍然缺乏一种普遍接受的方法。

图形摘要

    03结论

    对于美国地下煤矿，锚杆支护型式固定为4*4英尺(1.2*1.2 m)，但匹兹堡煤层除外，该煤层采用长壁开采，偶尔会采用3.6*4英尺（1.1*1.2 m）的型式；

    冒顶大致可分为四种类型：表皮冒落、大冒顶、切顶和大规模冒顶。在美国煤矿中，大约2/3的冒顶发生在回采巷道和石门的交汇处，其余1/3发生在矿柱之间；

    锚杆支护加固顶板岩层的最初概念是基于两种机制：悬吊理论和摩擦理论。悬浮效应和摩擦效应都将顶板岩层视为梁。如果顶板岩层软弱，特别是受风化作用的影响，锚杆之间的岩梁会随着时间的推移破坏并脱落；

所有其他国家（南非除外）的锚杆支护密度都高于美国。在大多数国家，应用的锚杆支护系统的设计理念是在任何时候都不允许发生任何类型的顶板破坏。

Article 4 摆形波和《地质力学热力学》基础

Pendulum waves and basics of 《geomechanical thermodynamics》

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000073

V.N. Oparin（第一/通讯作者）

俄罗斯科学院西伯利亚分院

    V.N. Oparin，俄罗斯科学院通讯院士（1997），地球物理学家，地质力学家。非线性地质力学、地球物理学和采矿物理学方面的专家。是采矿科学领域的杰出学者，极大地丰富了深层矿物安全开采的基础知识，在非线性地质力学和地球物理学领域的研究确定了包括未来地质技术、反应堆型地质技术的现代采矿的趋势。

    01文章亮点

    介绍了高应力条件下多相含煤岩体及岩土材料中非线性地质力学和物理化学过程之间相互作用的实验和理论研究；

    展示了自然和岩土工程系统中地震、冲击地压等灾害事件在震源区域的启动、演化方面的进展和发现。

    02文章概要

    实验和理论研究领域的最新成果以及非线性动态、运动特性的监测系统的发展，为新的学科"地质热力学"奠定了基础。本文创建了"公式构建工具"，用于描述位于块状结构应力岩体或地质材料中的摆型波的动态和运动特征及其发生和传播的能量条件。引入了“地质力学温度”术语，并给出了它的解析表达式。该表达式与应力岩体“限制”条件下的具有确定体积的地质块的运动动能成比例。为了定量描述应力-应变集中的局部区域能量状态的演变及其受自然和矿山工程系统中的灾难性事件(地震、岩爆等)的非线性影响，引入了地质力学和热力学阶段的术语: Ti( i∈0,+,  ,-,*)，初始状态( i∈0,*) 和三个主要阶段( i∈+,  ,-)概述，其中(+)是集中，(  , ‒)是破坏和松弛，(*)是在发生灾难性事件后达到“初始”水平的准恢复。利用一些实例，证明了局部“亚稳态”区临界弹性能含量的存在，这种临界弹性能含量将转化为破坏的准共振过程和“过剩”能量的松弛(T  )。

图形摘要

    03结论

    文中创建了"公式构建工具"，概述了应力岩体中局部区域破坏的发生和演变的地质力学和热力学阶段，包括地震和冲击地压，并以当前非线性地质力学和地球物理学领域的揭示为依据;

    这些阶段的定量表示是用V.N.Oparin提出的 "地质力学温度 "的分析表达式来Gt(∆i|D)完成的，它适用于岩体D(x,y,z)的控制区域，由直径为∆i (第i层)的"工作状态"的地质块系统覆盖;

    这一特性与地质块的动能∆i 成正比，在"封闭"条件下，地质块在应力岩体中振动，可以被认为是经典热力学中"温度"的一般术语。

Article 5 灾害岩体力学简介

A brief introduction to disaster rock mass mechanics

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741823000018

赵阳升（第一/通讯作者）

太原理工大学矿业工程学

    太原理工大学矿业工程学院/原位改性采矿教育部重点实验室 教授，中国科学院院士，主要从事岩体力学与煤层气、油页岩和干热岩地热等下一代资源能源开采的科学技术研究，是原位改性流体化采矿理论与实践的开拓者，获国家技术发明二等奖2项，省部级自然科学、技术发明一等奖4项，出版专著6部，发表论文450余篇；授权发明专利50多项。

冯子军（共同通讯作者）

太原理工大学矿业工程学院

    太原理工大学矿业工程学院/原位改性采矿教育部重点实验室 教授，博士生导师，国家优青获得者，主要研究方向为高温高压煤岩力学与工程。担任中国岩石力学与工程学会青委会副主任委员、采矿岩石力学分会常务理事、高温高压岩石力学专委会委员兼秘书、《煤炭学报》第二届青年编委。获山西省技术发明一等奖、自然科学二等奖各1项，主持国家及省部级科研项目7项，发表学术论文70余篇，授权发明专利15项，合作出版专著2部、教材1部。

    01文章亮点

    详细定义了灾害岩体力学的概念，界定了其分支学科属性；

    岩体系统临界失稳段具有时空上的强非线性特征；岩体系统灾害预测应该是基于统计大概率事件；

    岩体系统灾变预报的关键是建立物理量与局部灾变间的定量演化关系。

    02文章概要

    基于岩体系统变形与破坏特点的详细分析，从科学与应用两个层面，将岩体力学划分为工程岩体力学（ERMM）和灾害岩体力学（DRMM）两个大类，并详细阐述了二者的概念、研究对象、科学本质和应用领域，介绍了灾害岩体力学的内涵、研究方法和理论框架。灾害岩体力学是一门强非线性科学，是研究自然和人工诱发地质灾害的重要工具。岩体系统在临界失稳段表现时空上的强非线性特征，因此，岩体系统灾害有效预测应基于统计大概率事件，地质灾害发生的预测预报的方向是研究岩体破坏的物理信息量与岩体系统局部失稳破坏孕育、发展、发生的定量演化关系。

图形摘要

    03结论

    基于岩体系统变形与破坏特点的详细分析，从科学与应用两个层面，将岩体力学划分为工程岩体力学（Engineering rock mass mechanics，即ERMM）和灾害岩体力学（Disaster rock mass mechanics，即DRMM）两个大类。从科学层面看，工程岩体力学所研究的是岩体处于峰值强度前的弹性或极小区域的弹塑性，是线性岩体力学；灾害岩体力学所研究的是大范围岩体处于峰值强度前的弹塑性和峰值强度邻域阶段，是非线性岩体力学。工程岩体力学服务的领域包括水利水电大坝工程、露天与地下采矿工程、地下空间与隧道工程、边坡工程、油气藏开发工程等，灾害岩体力学服务的领域包括煤与瓦斯突出、冲击地压（岩爆）、滑坡、地震等；

    灾害岩体力学作为一门独立的分支学科，具有独立的研究对象、独特的研究方法和固定的服务领域，它所研究的岩体系统在临界失稳段表现为时间和空间上的强非线性特征。灾害岩体力学揭示：灾害的预测预报不能仅靠个别、少量监测点的物理参量来决策，而那些集体的、带有宏观整体特征的物理参量的可信度就更高一些，由此做出的结论的可信度也就更高；

    岩体系统灾害预测预报是要在作用与响应的岩体巨系统中，发现与聚焦在具体的子岩体系统区域，采集各种岩体破坏直接的、间接的物理的信息量，发现这些信息量与岩体子系统失稳破坏的孕育、发展、发生的定量演化关系。

Article 6 煤矿地下开采中能量变化的量化数值分析

Quantitative assessment of energy changes in underground coal excavations using numerical approach

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000036

Ismet Canbulat

新南威尔士大学矿业与能源工程学院

    Ismet Canbulat教授，新南威尔士大学矿业与能源工程学院院长，肯尼斯芬利岩石力学主席，澳大利亚工程协会会士，澳大利亚矿业与冶金协会会士，澳大利亚岩石力学协会会员，美国矿业、冶炼和勘探协会会员，国际岩石力学协会（ISRM）会员，国际采矿科学与技术期刊（IJMST）副主编等。曾荣获美国矿业、冶炼和勘探协会颁发的彭赐灯院士采矿岩层控制大奖，国际采矿科学与技术期刊（IJMST）最佳审稿人，澳洲2013年度最佳岩土工程从业者，2009年南非矿业与冶金协会颁发的最佳文章金奖等重要国际奖项。主要从事岩石力学基础研究及应用，巷道及顶板支护，岩体强度分级，矿柱设计，开采沉陷，冲击地压机理研究及防治，数值模拟，矿山设计，岩土工程影响评价，风险管理等。

魏春臣（第一/通讯作者）

新南威尔士大学矿业与能源工程学院

    魏春臣博士，新南威尔士大学矿业与能源工程学院博士后。主要从事与采矿工程相关的岩石动力学方向的研究，包括冲击地压致灾机理及防治、断层滑移、岩体动态损伤与破裂、岩层控制矿井动力灾害及其支护系统设计以及相关方面的数值模拟研究。近五年，主持参与澳洲煤炭工业研究计划项目（ACARP）四项。共发表论文10余篇，以第一作者或通讯作者在International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Tunnelling and Underground Space Technology、International Journal of Coal Science & Technology等矿业领域期刊发表论文5篇。

    01文章亮点

    回顾了冲击地压能量来源，包括弹性应变能、势能以及动力波能量;

    数值模拟结果表明煤岩体应变能密度随着开采深度的增加而增加;

    评估了不同采深及不同冲击深度条件下的冲击动能。

    02文章概要

    冲击地压是由于在开采过程中煤岩体应力过载而导致的不稳定能量释放引起的动力灾害。冲击地压的发生虽然是多种因素综合作用的结果，但其发生机理与能量的储存和释放密切相关。本研究回顾了冲击地压能量来源，包括弹性应变能、势能以及动力波能量。其中，Salamon于1984年提出的能量平衡概念被用于数值模拟，以计算开挖模型系统中的应力波能量和给定冲击场景中煤岩体的冲击动能。模拟结果表明，开挖煤岩体周围的应变能密度随着开采深度的增加而增加，并且最大应变能密度区域随采深加大而逐渐迁移至煤层深处。此外，本文提出的能量指标可用来评估在断层影响下的巷道和长壁工作面的冲击地压危险性。如下图所示，根据开挖过程中能量变化的结果，对于2m和3m的冲击深度，煤岩体的冲击动能随着采深的增加而增加，但对于1m的冲击深度，冲击能量在采深达到700m时达到峰值。本文所提出的基于能量的模型指标可以加深对不同开采条件下冲击能量变化和其冲击风险的理解。

不同冲击深度条件下煤体冲击动能变化

    03结论

    本研究使用数值方法分析了冲击地压发生过程中的能量变化特征。对于巷道和长壁工作面，应变能密度随着开采深度的增加而增加，并且最大应变能密度随采深加大而迁移至煤层深处。在相同开采深度下，巷道围岩体最大应变能密度小于长壁工作面围岩体的最大应变能密度；

    对于靠近巷道的断层效应，模型结果表明，当断层和巷道的距离接近6m时，能量释放处于峰值。对于给定的模型条件，临界断层邻近值与采矿深度高度相关。此外，对于靠近长壁工作面的断层效应，当长壁工作面前的集中应力下降最显著时，发生最大的断层滑移事件；

    根据开挖过程中能量变化的结果，对于2m和3m的冲击深度，煤岩体的冲击动能随着采深的增加而增加，但对于1m的冲击深度，冲击能量在采深达到700m时达到峰值。在本研究中，在最危险情况下（即1000m开采深度下的3m冲击深度），对于长壁工作面和巷道，冲击煤体的动能分别约为2513kJ和1125kJ。研究表明，基于能量的数值分析方法可以帮助评估各种地质和开采条件下的冲击危险性。

Article 7 区域应力场的探测与定向控制对冲击地压防治的影响

Detection and targeted control of regional stress field for coal burst prevention

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S294974182200005X

窦林名（第一作者）

中国矿业大学矿业工程学院

    中国矿业大学矿业工程学院教授，博士生导师，国务院特殊津贴获得者。主要研究方向为采矿工程、冲击矿压、煤矿围岩控制、采矿地球物理学。《中国矿业大学学报》《采矿与安全工程学报》《采矿与岩层控制工程学报》《煤炭工程》等期刊编委。主持国家级项目十余项，出版著作12部，SCI论文100余篇，EI论文140余篇，专利、软著50余项。获国家科技进步二等奖2项、波兰采矿奖、省部级一、二等奖18项；建立全球最早最大的冲击矿压远程监测预警平台。

李许伟（通讯作者）

中国矿业大学矿业工程学院

    中国矿业大学矿业工程学院副教授，硕士生导师。主要研究方向为矿山动力灾害防治、巷道稳定性控制等。担任《中国矿业大学学报》青年编委，主持国家级项目2项和省部级项目1项；在International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Rock Mechanics and Rock Engineering、Tunneling and Underground Space Technology、Safety Science等国内外学术期刊发表论文20余篇，出版英文专著1部、中文专著1部。

    01文章亮点

    采用震动波CT反演技术探测了区域应力场的长时变化特征；

    研究了区域应力场对冲击矿压和高能矿震的控制效应；

    提出了以区域应力场探测和靶向控制为基础和手段的冲击防治方法。

    02文章概要

    冲击矿压多发生在高区域应力场中，研究区域应力场分布特征和变化规律对冲击矿压的防治具有重要意义。本文以星村煤矿三采区为工程背景，采用理论分析、现场测试、数值模拟和CT探测等方法，研究了原岩应力场、采动应力场及其耦合分布特征和变化规律，分析了区域应力场与强矿震及冲击显现之间的内在关系。研究结果表明：（1）三采区高应力区整体处于不断转移变化的过程中，但在上山煤柱、部分向斜轴部和大断层附近始终存在高应力集中；（2）冲击显现和高能矿震的发生与区域应力场息息相关，当工作面采掘至断层构造、上山煤柱、向斜轴部等探测发现的存在高应力集中和高弹性能积聚的区域时，受采掘扰动引起的应力场重新分布的影响以上区域易发冲击显现和高能矿震。提出了以区域应力场探测和靶向控制为基础和手段的冲击矿压防治方法，并在星村煤矿3306工作面得到了成功应用。

 图形摘要

    03结论

    星村煤矿三采区最大水平主应力是垂直主应力的1.60~2.16倍，水平构造应力对三采区应力场特征起主控作用；

    采用震动波CT反演技术对区域应力场分布规律进行了长期探测，发现三采区高应力区整体处于不断转移变化的过程中，但在上山大巷及其保护煤柱、向斜轴部和大断层附近始终存在高区域应力；

    冲击显现和高能矿震的发生与区域应力场息息相关，当工作面采掘至断层构造、上山煤柱、向斜轴部等探测发现的存在高应力集中和高弹性能积聚的区域时，受采掘扰动引起的应力场重新分布的影响以上区域易发冲击显现和高能矿震；

    提出了应力场靶向控制防冲技术方法：以CT反演技术为主定期和选择性的对采掘工作面应力场分布进行探测，找出应力集中区；然后选择针对性卸压方案靶向转移探测到的集中应力；卸压完成后，采用以CT反演为主的检测手段对应力场控制效果进行检验。星村煤矿3306工作面的防冲实践表明该方法对冲击和高能矿震的防治十分有效。

Article 8 含三维嵌入椭圆裂纹PMMA试样单轴压缩开裂及力学响应实验研究

Experimental investigations on the cracking and mechanical responses of PMMA samples with two 3D embedded elliptic flaws under uniaxial compression

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000048

周小平（第一作者、通讯作者）

重庆大学土木工程学院

    重庆大学教授、博士生导师。全国优秀科技工作者，任中国岩石力学与工程学会岩石动力学专业委员会副主任委员。长期致力于山区/库区边坡滑坡灾害防控技术、深部岩体力学及其致灾机理和预警等方面方面的科研工作。主持自然科学基金重点项目、重大科研仪器研制项目等重大项目10余项。以第一完成人获得省部级奖5项，出版专著1部，发表SCI收录论文200余篇，EI收录论文200余篇。

    01文章亮点

    研究了具有嵌入椭圆缺陷的PMMA试样在单轴压缩下的破裂和力学响应；

    发现了共面次生、翼形、花瓣形、反翼形和垂直巨型裂纹等五种裂纹模式；

    PMMA试样的最终破坏模式包括劈裂破坏和混合拉剪破坏；

    翼形裂纹的扩展长度近似等于共面椭圆裂纹长轴的长度；

    翼形裂纹的最大宽度约为共面椭圆缺陷长轴长度的一半。

    02文章概要

    本文研究了具有两条三维内置共面椭圆缺陷的有机玻璃（PMMA）试样在单轴压缩下的破裂和力学响应。实验结果表明，峰值应力和裂纹起裂应力均随裂纹角的增大先减小，后增大，且随裂纹间距的增大呈线性增大。此外，在实验样本中发现了共面二次裂纹、翼形裂纹、花瓣形裂纹、反翼形裂纹和垂直巨型裂纹等五种裂纹模式。翼形裂纹的扩展长度约等于预制缺陷的长轴长度。然而，最大宽度大致等于预制椭圆缺陷长轴长度的一半。最终的破坏模式包括翼形裂纹和垂直巨型裂纹引起的劈裂破坏，以及共面次生裂纹和翼形裂纹引起的混合拉剪破坏。

样本破坏模式

    03结论

    随着预制缺陷角从0°增加到90°，试样的峰值应力和裂纹起裂应力先减小后增加，且在45°的缺陷角处达到最小值。峰值应力和裂纹起裂应力随间距的增加而线性增加。此外，随着裂纹角从0°增加到90°，试样的裂纹起裂应力水平先增加后减小，并在45°裂纹角时达到最大值。裂纹起裂应力水平随着两个缺陷之间的间距的增加而线性降低；

    在试件中发现了五种裂纹模式，分别是翼形裂纹、反翼形裂纹、花瓣形裂纹、共面二次裂纹和垂直巨型裂纹。翼形裂纹在试样中出现频率最高。然而，只有当间距足够小时，才会出现反翼形裂纹以及共面次生裂纹；

    翼形裂纹的扩展长度约等于预制裂纹的长轴长度；

    最终的破坏模式包括劈裂破坏和混合拉剪破坏。劈裂破坏主要受翼形裂纹和垂直巨型裂纹的控制，而混合拉剪破坏主要受翼形裂纹和共面次生裂纹的混合控制。

Article 9 煤层气富集区的有效识别方法——探测和定位煤矿低频信号

Efficiently identifying coalbed methane enrichment areas by detecting and locating low-frequency signals in the coal mine

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000097

张海江（通讯作者）

中国科学技术大学地球和空间科学学院

    中国科学技术大学讲席教授，博士生导师。主要从事不同构造区域不同尺度地下结构进行精细成像研究，及不同资源开采过程微震/诱发地震研究。现已发表国际国内学术期刊论文140余篇，包括Nature Geoscience，Nature Communications, Geology, EPSL, GRL, JGR-Solid Earth，国家科学评论（NSR）、地球物理学报、煤炭学报等，入选2021年Elsevier地球物理学领域中国高被引学者。曾担任美国地震学会学报（BSSA）、 JGR-Solid Earth和GSA-Bulletin的副主编 ，目前担任多个国内期刊编委和副主编。

    01文章亮点

    基于煤矿地面地震台阵利用波形偏移法探测到并定位了系列低频信号；

    低频信号位于煤矿瓦斯富集区或其边缘，由气体在裂缝中的流动产生；

    研究结果表明利用地面密集地震台阵，可以高效探测煤矿瓦斯富集区。

    02文章概要

    低频地震信号广泛存在于油气田和火山区，它的产生机制是由于气体或者液体在裂缝中流动时，在裂缝周围诱发克劳克利斯波（Krauklis wave），并在散射点激发出低频地震体波信号。因此，通过检测和定位低频信号可以确定气液潜在富集区域和运移路径。在本研究中，我们在山西沁水盆地某煤矿布设了间距50米的地面密集地震台阵（图a），检测到1.5-4.0 Hz的低频信号（图c、d），并采用波形偏移定位方法确定了这些信号的空间分布（图b）。利用该密集台阵背景噪声成像和岩石物理实验，我们已估计了该煤矿瓦斯含量的空间分布（图b）。比较发现，低频信号位于瓦斯富集区或者其边缘，表明利用地面地震台阵通过检测和定位低频信号可以有效识别瓦斯富集区和潜在的瓦斯运移路径。

(a) 煤矿地面密集地震台阵分布（三角形）；（b）低频地震信号（黑点）和瓦斯富集程度（背景颜色）的空间分布；（c）检测到的一个低频地震信号；（d）包含（蓝色）和不包含（红色）低频信号的台站所记录波形的频谱

Article 10 基于多准则决策的地震易损性评价方法研究

An assessment of earthquake vulnerability by multi-criteria decision-making method

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949741822000024

Samsunnahar Popy（助理教授）

班加班杜谢赫·穆吉布尔·拉赫曼科技大学

    01文章概要

    地震是孟加拉国最具破坏性的灾难之一，而地震易损性评估是地震致灾风险评估的重要前提。因此，评估一个地区的地震易损性对于降低该地区未来的地震灾害死亡人数至关重要。评价地震易损性的难点是要系统地掌握所有与地震有关的潜在影响因素。基于这一目标，本研究采用了多准则决策方法来评估孟加拉Sylhet地区的易损性。从社会、建筑结构及其物理距离的地震易损性方面，选择了多个标准，以充分确定地震的潜在风险。研究得到了Sylhet地区的地震易损区域。结果显示，在社会易损性方面，该地区有9%的区域处于非常高的易损性区域，55%处于高，15%处于中等，17%处于低，4%处于非常低。结构易损性方面，该地区9%的区域属于非常高的易损性区域，48%属于高，31%属于中等，4%属于低，8%属于非常低。而物理距离易损性方面，该地区的23%、38%、23%、7%和9%分别属于非常高、高、中等、低和非常低易损性区域。

    02结论

    本研究采用层次分析法准确评估了Sylhet地区的地震易损性；

    本研究对定义Sylhet地区的地震易损性的多个因素进行了分析，并结合以前的地震事件、建筑物和人口特征来计算地震易损性，绘制了地震易损性地图；

    4%、17%、15%、55%和9%的Sylhet地区属于非常低、低、中、高和非常高的社会易损性区域；

    9%、48%、31%、4%、8%的Sylhet地区属于非常高、高、中、低和非常低的建筑结构易损性区域；

    9%、7%、23%、38%和23%的区域属于非常低、低、中、高和非常高的建筑物物理距离易损性区域。