深部岩石力学

Fig.2 Development trends of average mining depth of key
coal mines in China
3 国内外深部研究现状
早在 20 世纪 80 年代初，国外已经开始注意对 深井问题的研究。1983 年，原苏联的权威学者就提 出对超过 1 600 m 的深(煤)矿井开采进行专题研究。 当时的西德还建立了特大型模拟试验台，专门对 1 600 m 深矿井的三维矿压问题进行了模拟试验研 究。1989 年岩石力学学会曾在法国专门召开“深部 岩石力学”问题国际会议，并出版了相关的专著。 近 20 a 来，国内外学者在岩爆预测、软岩大变形机 制、隧道涌水量预测及岩爆防治措施(改善围岩的物 理力学性质、应力解除、及时施作锚喷支护、合理 的施工方法等)、软岩防治措施(加强稳定掌子面、 加强基脚及防止断面挤入、防止开裂的锚、喷、支， 分断面开挖等)等各方面进行了深入的研究，取得了 很大的成绩。一些有深井开采矿山的国家，如美国、 加拿大、澳大利亚、南非，波兰等，政府、工业部
4深部工程岩体的地质力学特性和浅部岩体相比深部岩体更突显出具有漫长地质历史背景充满建造和改造历史遗留痕迹并具有现代地质环境特点的复杂地质力学材料图i地质力学历史ii现代地质力学特点ii未来力学行为1图3深部岩体地质力学特点深部工程岩体产生冲击地压岩爆瓦斯突出流变底板突水等非线性力学现象的原因归根结底是由于深部岩体因其所处的地球物理环境的特殊性和应力场的复杂性所致
1引言
深部开采工程岩石力学主要是指在进行深部资
源开采过程中而引发的与巷道工程及采场工程有关 的岩石力学问题。
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
收稿日期：2005–03–05；修回日期：2005–04–20 基金项目：国家自然科学基金重大项目(50490270)；国家基金委创新群体基金资助项目(50221402)；教育部科学技术研究重大项目(10405) 作者简介：何满潮(1956–)，男，博士，1985 年毕业于长春地质学院水文工程地质系工程地质专业，现任教授、博士生导师、国家自然科学基金重大 项目(50490270)首席科学家，主要从事岩石力学理论及工程方面的教学与研究工作。E-mail：hemanchao@。

深部岩体力学与开采理论研究进展随着矿产资源的不断开采，浅层矿产资源日益枯竭，矿产开采逐步向深部转移。

深部岩体力学与开采理论作为矿产资源开采的重要支撑，近年来取得了长足的发展。

本文将探讨深部岩体力学与开采理论的研究现状及进展，旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。

深部岩体力学与开采理论是一个涉及多个学科领域的复杂系统。

在研究过程中，需要综合运用地球物理学、地质学、岩石力学、采矿学等多个学科的知识和方法，以揭示深部岩体复杂的物理、力学行为和开采过程中的动态变化规律。

针对深部岩体力学与开采理论的研究，国内外学者已取得一系列重要成果。

在理论方面，建立了深部岩体应力场、位移场分析方法，提出了多种数值计算模型和数值求解技术，为准确预测岩体动态行为提供了有效手段。

在实践方面，不断探索和发展了各种高效、安全的采矿技术和装备，为实现深部矿产资源的高效、安全开采提供了重要保障。

然而，深部岩体力学与开采理论仍面临诸多挑战和问题。

深部岩体复杂的物理、力学特性给理论研究带来很大困难，需要加强基础理论研究，深入揭示深部岩体的力学行为和变形规律。

深部开采过程中岩体应力场、位移场的调控技术和装备亟待研发，以实现开采过程的安全、高效和可控。

针对不同地域、不同矿种的开采技术需要进一步集成和创新，以满足多样化的矿产资源需求。

深部岩体力学与开采理论是矿产资源开采的重要基础，在未来的研究中需要不断加强基础理论、关键技术和装备的研究和开发，以适应矿产资源开采深度和广度的不断增加，推动我国矿业事业的持续发展。

需要重视学科交叉和融合，加强国内外学术交流与合作，共同推进深部岩体力学与开采理论的研究和应用水平不断提升。

深部岩体力学与开采理论是采矿工程领域的重要研究方向。

本文将探讨这一领域的研究构思和预期成果展望。

深部岩体力学与开采理论的研究目标包括： a.深入了解深部岩体的应力场和变形特征； b.探究采矿活动对周围环境的影响； c.提出有效的开采技术和方法，提高开采效率； d.确保开采过程的安全性和环境保护。

页岩储层深部地质力学机理
页岩储层深部地质力学机理涉及到地球深部特殊环境下岩石力
学特性的研究，是页岩气开发中的关键问题。

在深部地质环境中，
岩石受到高温高压、地应力等多重因素的作用，其物理力学特性表现出显著的非线性和非弹性行为。

此外，页岩储层的微观结构也会对其宏观力学行为产生重要影响。

页岩储层深部地质力学机理的研究需要综合运用实验研究、数值模拟和实际开采数据的分析，以揭示页岩储层的力学特性和变形机制，并为气藏开发提供理论基础和技术支撑。

该领域的研究内容包括岩石本构模型、地应力及其变化规律、断裂与裂隙发育特征、岩石破裂机制及其对渗透性的影响等。

目前，页岩储层深部地质力学机理研究已成为国内外学者关注的热点领域之一，相关成果也为页岩气勘探开发提供了重要支持。

但是，仍需要进行更深入的研究，以应对日益增长的页岩气开采难度和环境风险。

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深部开采工程岩石力学现状及其展望摘要：随着浅部资源的日益减少，进入深部开采已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。

深部“三高一扰动”的复杂力学环境，使得深部岩体力学特性及其工程响应有着明显的不同，同时也在造成了岩爆、突水、顶板大面积来压和采空区失稳等灾害性事故在程度上加剧，频度上提高，成灾机理更加复杂。

因此，正确认识深部开采工程岩行力学与浅部开采岩石力学的区别，深入研究深部开采条件下的岩体力学特性、工程稳定性控制理论及其设计方法，对于避免深部资源开采中的重大事故发生，降低深部开采的成本，提高经济效益，保证21世纪我国主体能源的后备储量，具有重要的理论指导意义和现实意义。

关键词：深部开采；岩石力学；现状；展望深部开采岩石力学，主要是指在进行深部资源开采过程中引发的与巷道工程及采场工程有关的岩石力学问题。

目前，对能源的需求逐步增加，开采强度也不断加大，这些都造成了浅部资源的日益减少，因而国内外的矿山都相继进入深部资源开采状态。

而开采深度的不断增加，工程灾害也随之增多，这对深部资源安全高效的开采造成了巨大威胁。

1.深部开采岩体的力学特点1.1开采环境深部开采和浅部开采最明显的区别在于深部岩石所处的特殊环境，也就是“三高一扰动”的复杂力学环境。

“三高”主要是指高地温、高地应力和高岩溶水压。

“一扰动”主要是指强烈的开采扰动。

当进入深部开采后，岩体呈现塑性状态，即由各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度，并且对岩石造成破坏。

1.2力学行为特性深部岩石的“三高一扰动”复杂环境，对深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应产生根本性的影响。

主要表现在深部岩体动力响应的突变性，深部岩体应力场的复杂性，深部岩体的大变形和强流变性，深部岩体的脆性一延性转化，深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性等五个方面。

2 深部开采工作今后研究重点2.1强度确定在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，其工程岩体强度一般采用岩块的强度即可，即在实验室对岩块迸行加载直至破坏所确定的强度。