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《理论研究深部开采岩体力学及工程灾害控制研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年第3期煤矿支护1理论研究深部开采岩体力学及工程灾害控制研究1,2111何满潮谢和平彭苏萍姜耀东[1.中国矿业大学(北京),北京100083;2.中国地质大学(北京),北京100083]摘要深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点,国内外学者通过理论研究、室内及现场实验研究取得了大量的成果。本文结合笔者的研究工作,总结分析了深部开采与浅部开采岩体工程力学特性的主要区别,主要表现在"三高一扰动"的恶劣环境、五个力学特性转化特点、四个方面的矿井转型、六大灾害表现形式。针对深部工程所处的特殊地质力学环境,通过对
2、深部工程岩体非线性力学特点的深入研究,指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程围岩所属的线性力学系统,而是非线性力学系统,传统理论、方法与技术已经部分或相当大部分失效,深入进行深部工程岩体的基础理论研究已势在必行。关键词岩石力学深部开采三高一扰动工程特性灾害控制汶孙村矿开采深度为1055m、北京门头沟开1引言采深度为1008m、长广矿开采深度为1000m。可以预计在未来20年我国很多煤矿将进入到地下能源与矿产资源的有效、稳定开发1000～1500m的深度。我国国有重点煤矿平和利用是保持国民经济持续发展和国家经济均采深变化趋势如图1所
3、示。安全战略实施的重要保障。随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大,浅部资源日益减少,国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。在煤炭资源开采方面,我国目前已探明的煤炭资源量占世界总量的1111%,石油和天然气仅占总量的214%和112%。而我国埋深在1000m以下的煤炭资源为2195万亿t,图1我国国有重点煤矿平均采深变化趋势占煤炭资源总量的53%[1]。根据目前资源开在其他矿产资源开采方面,随着需求量采状况,我国煤矿开采深度以每年8～12m的不断增长,年需矿石的缺口越来越大,仅铜矿的缺口,“九五”期间就达到了8000万的速度增加,东部矿井
4、正以每10年100～250[223]t/年,在我国已探明的45种主要矿产中,到m的速度发展。近年来己有一批矿山进入深部开采。其中,在煤炭开采方面,沈阳采2010年可满足需求的只有21种,到2020年将下降为6种,2020年预计我国铁矿石需求屯矿开采深度为1197m、开滦赵各庄矿开采量为3171亿t,其保证度只有62%,铜的需深度为1159m、徐州张小楼矿开采深度为[4]求量220万t,保证度只有57%。目前,1100m、北票冠山矿开采深度为1059m、新2煤矿支护2007年第3期大批金属与有色金属矿山已转入深部开采,随着开采深度的不断增加,地
5、质环境更红透山铜矿目前开采己进入900～1100m深加复杂,地应力增大、涌水量加大、地温升度,冬瓜山铜矿现已建成2条超1000m竖井高,导致突发性工程灾害和重大恶性事故增来进行深部开采,弓长岭铁矿设计开拓水平加,如矿井冲击地压、瓦斯爆炸、矿压显现750m,距地表达1000m,夹皮沟金矿二道沟加剧、巷道围岩大变形、流变、地温升高等,坑口矿体延深至1050m,湘西金矿开拓38个对深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁。中段,垂深超过850m。此外,还有寿王坟铜矿、凡口铅钵矿、金川镍矿、乳山金矿等许2国内外研究现状多矿山都将进行深部开采。预计将有2/
6、5的地下矿山在3～5年后转入深部开采,在今后深部开采工程岩石力学主要是指在进行10～20年内,我国金属和有色金属矿山将进深部资源开采过程中而引发的与巷道工程及入1000～2000m深度开采。而国外地下矿产采场工程有关的岩石力学问题。而目前深部资源的开采已经进入深部开采阶段。据不完资源开采过程中所产生的岩石力学问题已成[529][1,2,4,10217]全统计,国外开采深度超千米的金属矿山为国内外研究的焦点。有80多座,其中最多为南非。南非绝大多数早在20世纪80年代初,国外已经开始金矿的开采深度大都在1000m以下。其中,注意对深井问题的研究
7、。1983年,原苏联Anglogold有限公司的西部深井金矿,采矿深的权威学者就提出对超过1600m的深(煤)度达3700m,WestDriefovten金矿矿体赋存矿井开采进行专题研究。当时的西德还建立于地下600m,并一直延伸至6000m以下。了特大型模拟试验台,专门对1600m深矿印度的Kolar金矿区,己有三座金矿采深超井的三维矿压问题进行了模拟试验研究。2400m,其中钱皮恩里夫金矿共开拓112个1989年岩石力学学会曾在法国召开“深部阶段,总深3260m。俄罗斯的克里沃罗格铁岩石力学”问题国际会议,并出版了相关的矿区,已有捷尔任斯
8、基、基洛夫、共产国际专著。近二十年来,国内外学者在岩爆预等8座矿山采准深度达910m,开拓深度到测、软岩大变形机制、隧道涌水量预测及岩1570m,将来要达到2000
