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随着矿山开采深度的增加,地下工程灾害日趋增多,其中岩爆灾害已成为威胁地下施工安全的主要问题。因此,以含孔花岗岩为模型,结合矿山常见的应力环境和水环境特征,开展不同加载速率、不同侧压、饱水影响下花岗岩岩爆声发射模拟实验和岩爆碎屑微观断口扫描实验。基于频谱分析理论,在主频中提取最高频、最低频、敏感频出现率和主频变异系数四个参数,研究岩爆声发射主频多元信息特征,结合岩爆碎屑微观断裂过程,分析和讨论主频特征的产生机理,在此基础上研究了岩爆声发射主频多元前兆信息。主要得到以下结论:1)从全波形主频角度提取了最高频、最低频、敏感频出现率和主频变异系数四个参数作为声发射主频多元信息,分别与小尺度裂纹萌生、大尺度裂纹萌生、裂纹积聚和裂纹拓展相对应,阶段特征明显,物理意义明确。2)不同影响因素下岩爆声发射主频多元信息特征如下:随着加载速率的增加,最高频中90~110k Hz频段信号数量减少,最低频中10~25k Hz频段信号数量增多,敏感频出现率和主频变异系数出现突变点时间提前;随着侧压的增加,最高频中90~110k Hz频段内信号数量减少,最低频中10~25k Hz频段内信号数量增加,敏感频出现率和主频变异系数进入剧烈期时间滞后;花岗岩饱水后最高频中90~110k Hz频段信号数量减少,最低频中10~25k Hz和0~1k Hz两个频段内信号数量增多,敏感频出现率和主频变异系数进入剧烈期时间提前。3)岩爆声发射主频多元信息特征与岩爆微观断裂特征关系如下:最高频中90~110k Hz频段信号数量随岩爆破坏中张拉成分的增加而增加,最低频中10~25k Hz和0~1k Hz两个频段内信号数量随岩爆破坏中剪切成分的增加而增加;在加载速率不变的情况下,敏感频出现率和主频变异系数突增点出现时间随穿晶裂纹所占比例增加而滞后。4)提出将最低频、敏感频出现率和主频变异系数作为主要预警参数,最高频作为辅助预警参数,进行多参量联合监测,开展“数据获取”、“数据处理”、“前兆识别”和“分级预警”四步走的巷道岩爆预警方法。研究结果为声发射应用于岩爆灾害的监测预警提供了新的方法和依据。