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深部开采岩体力学及工程灾害控制探讨作者：孙杨于洋蓝来源：《科学与财富》2018年第36期摘要：深部开采岩体力学是我国当代地质研究的一个重点。
近年来，国家对深部岩体力学的力学特征和岩层移动规律都进行了深入研究，这对我国预知地质灾害发生机理和控制灾害发生有着积极的影响。
本文结合深部开采岩力学及工程灾害的控制进行相关探讨，希望为相关领域提供一定参考。
关键词：深部开采岩力学；工程灾害；控制近年来随着我国经济建设不断发展，交通、水利、国防、矿产等工业建设对地下工程造成了一定影响。
受此影响，我国陆续出现了不同的地质灾害，为了实现经济和环境保护的共同发展，保障地下能源资源开采和环境的相互协调。
希望国家结合地下深部环境，对资源的开发进行合理性规划，将深部力学开采综合运用到工业生产和建设中，这对完善我国地下资源的合理开发应用有着重要的指导性意义。
1.深部开采岩体力学和工程灾害控制现状在环境影响和能源危机的双从压力下，国家对能源矿产和公共环境的合理性建设展开了深入部署。
在国家颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006一2020年）》中，将环境和地下资源的开发利用作为环境建设的重要课题。
在国家的高度重视下，重大自然灾害防治与监测、重大安全事故的排查和预警、地质灾害的应急处理和预警也成为当地环境科学家们重点研究的难题和技术领域。
为实现环境可持续发展，加强国家资源和环境的统一建设，深部岩开采体力学和工程灾害控制对国家实现地下资源的可持续发展意义重大。
2.深部开采岩体力学技术分析2.1TP耦合深部软演气体运移规律TP耦合指的是温度（T）和压力（P）耦合作用下的软岩气体移动。
为了减少软演深部的变形导致地下煤气游离变形引发工程灾害，利用温度和压力产生高压现象让游离的气体能够被吸附并移除，降低了地质灾害。
2.2模拟不对称深部模型建立在深部开采中，受到地应力场、岩体结构差异性变化、岩层产状的不规律变形等影响，会导致常规的对称支护结构无法对岩层进行有效支撑。
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。
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。
《岩体力学》课后习题答案完善版能源学院张 盛2013.11.51目录一、绪 论 (3)二、岩石的基本物理力学性质 (4)三、岩体的动力学性质 (17)四、岩体的基本力学性质 (19)五、工程岩体分类 (27)六、岩体的初始应力状态 (29)七、岩体力学在洞室工程中的应用 (32)八、岩体力学在边坡工程中的应用 (38)九、岩体力学在岩基工程中的应用 (41)2一、绪 论1、叙述岩体力学的定义。
答：岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境发生变化后，做出响应的一门力学分支。
2、何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？答：岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律而形成的自然物体，有其自身的矿物结构和构造。
岩体是一定工程范围内的自然地质体，由岩石块和各种各样的结构面共同组成的综合体。
不同：岩体多是不连续介质，通常与工程联系起来，是较大的地质体，而岩石本身可作为连续介质看待，与工程无关。
3、何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？答：岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
岩体结构的两大要素是指结构体和结构面。
4、中科院研究所提出的岩体结构可分为哪六大类型？答：块状结构、镶嵌结构、破碎结构、碎裂结构、层状结构、层状破碎结构、散体结构。
5、岩体有哪些特征？答：岩体的特征有不连续性；各向异性；不均匀性；赋存地质因子的特性。
3二、岩石的基本物理力学性质1、岩石有哪些物理力学参数？答：岩石的物理力学参数有：岩石的质量指标、水理性质指标、描述岩石风化能力的指标以及完整岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、剪切强度、三向压缩强度和与各种受力状态相对应的变形特性等。
2、影响岩石强度特性的主要因素有哪些？答：影响岩石强度特性的主要因素有岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三轴压缩强度。
3、何谓岩石的应力应变全过程曲线？答：应力应变全过程曲线为在刚性试验机上进行试验所得到的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。
深部开采岩体力学研究的现状摘要：在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，“三高一扰动”的复杂环境，是深部开采面临的挑战性、高难度课题。
虽然目前对于深部开采工程的研究已经取得了部分成果，但对深层次、注重个案、侧重技术的基础研究重视仍然不够。
今后主要研究方向应集中在深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、深部开采地表环境损伤控制以及深部厚煤层综放开采基础理论研究等方面。
关键词：深部开采；岩石力学；三高一扰动深部开采岩石力学，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 深部开采工程中的岩石力学问题目前对于深部开采工程的研究已经取得了一系列成果，但是对于侧重技术、注重个案的深层次基础研究始终没有得到足够的重视。
深部开采“三高一扰动”的复杂力学环境，使深部岩石力学行为及其深部灾害的特征与浅部开采明显不同，因而在浅部开采基础上建立的传统理论不能适应现在的研究环境。
深部开采岩体力学及工程灾害控制研究摘要：深部开采岩体力学是我国国内目前相关专家的重点研究课题，其与国家和人民的生命财产安全相联系。
同时由于我国不断加深地下工程的深度，使得工程的地质环境过于复杂和特殊，导致目前的工程灾害极其严重。
为保证我国深部开采岩体力学问题的深入研究，解决存在的工程灾害问题，本文深入研究了深部岩体力学的相关问题，并希望借此提出能顾解决工程灾害的问题，为国家的发展贡献一份力量。
关键词：深部；岩体力学；工程灾害一、深部开采岩体力学的特性由于我国地下工程的不断发展，其已经逐渐与我国的经济相联系。
我国经济在今后很长一段时间里都会凭借地下能源和矿产的开发来促进经济发展，因此我国相关部门开始逐渐展开深部开采岩体力学和工程灾害控制这一课题的研究。
为更好的加快这一研究进度，需要深入分析深部岩体基本力学的特征，才能更好的解决问题。
1.1深部开采岩体力学的特性相关研究人员曾指出，温度及压力的变化对于深部岩石在脆-延转化当中有着一定程度的影响，而更加内部的影响因素则是岩石自身的内部结构变化。
尤其是岩石内部颗粒的运动、生长以及颗粒内部键之间的分裂和融合，都对岩石的转变起到了作用。
岩体的整体裂变过程包含内部能量释放和消耗，岩石发生破裂是因为内部已经消耗了一定的能量。
因此具体到物理特性即为：岩体发生破裂是因为内部材料的能量消耗积累到一定程度所发生的一种现象。
相关研究还表明，岩体的应力—应变关系在压力及温度的共同作用下会有所不同，在小于0.3%的作用下岩体具有弹性，而在大于0.3%的作用下岩体会出现非线性的弹性特性。
同时，如果为岩体进行升温，岩体并未出现突出的热开裂情况，但是如果对岩体进行降温则其本身会出现开裂情况，这是因为岩体在冷却中部分内部颗粒性质变化不均引起岩体变形不均。
1.2 深部巷道围岩峰后破裂变化与失稳措施研究岩体弹性变形条件之一是岩体破裂所产生的自由度，通过相关研究，可以看出岩石的破裂与变形的发生是相互伴随出现的，这样就可以确定较软质岩石出现延性特性的大致变化区间。
深部岩体力学
深部岩体力学是研究地壳深部岩石在高地应力、高温高压等极端条件下的力学行为和变形机制的学科。
它涉及地质学、岩石力学、工程地质学等多个学科领域，对于资源开发、地质灾害防治、地下工程建设等具有重要的理论和实际应用价值。
深部岩体力学的研究内容包括深部岩石的物理力学性质、变形特征、破裂机制、流体-岩石相互作用等方面。
通过实验、理论分析和数值模拟等手段，研究人员可以深入了解深部岩石的力学行为和变形规律，为资源开发、地质灾害预测和地下工程设计提供科学依据。
在资源开发方面，深部岩体力学可以为深部矿产资源的勘探和开采提供关键技术支持。
例如，通过研究深部岩石的破裂机制和变形特征，可以优化深井开采方案，提高矿产资源的回收率。
在地质灾害防治方面，深部岩体力学可以为地震、滑坡、崩塌等地质灾害的预测和防治提供科学依据。
例如，通过研究深部岩石的应力状态和变形规律，可以预测地震活动和滑坡灾害的发生，采取相应的防治措施。
在地下工程建设方面，深部岩体力学可以为地下隧道、地下空间开发等工程提供设计和施工的技术支持。
例如，通过研究深部岩石的力学性质和变形特征，可以优化工程设计，降低工程风险。
总之，深部岩体力学是一门重要的学科，对于资源开发、地质灾害防治和地下工程建设等领域具有重要的理论和实际应用价值。
随着科技的不断进步和研究的深入，深部岩体力学将为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
理论研究深部开采岩体力学及工程灾害控制研究何满潮1,2 谢和平1 彭苏萍1 姜耀东1[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1 引 言地下能源与矿产资源的有效、稳定开发和利用是保持国民经济持续发展和国家经济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11.1%,石油和天然气仅占总量的2.4%和1.2%。
而我国埋深在1000m 以下的煤炭资源为2.95万亿t ,占煤炭资源总量的53%[1]。
根据目前资源开采状况,我国煤矿开采深度以每年8～12m 的速度增加,东部矿井正以每10年100～250m 的速度发展[2-3]。
近年来己有一批矿山进入深部开采。
其中,在煤炭开采方面,沈阳采屯矿开采深度为1197m 、开滦赵各庄矿开采深度为1159m 、徐州张小楼矿开采深度为1100m 、北票冠山矿开采深度为1059m 、新汶孙村矿开采深度为1055m 、北京门头沟开采深度为1008m 、长广矿开采深度为1000m 。
中国科学院深部岩体力学与工程安全学术研讨会
时间：2010-10-20 上午8:00~12:40
地点：武汉武昌洪山宾馆
学术指导：钱七虎院士、孙钧院士、王思敬院士、葛修润院士、顾金才院士、谢和平院士、郑颖人院士参加人员：中科院部门领导、基金委学科领导、海外相关专家、973项目组成员、
第11次全国岩石力学与工程学术大会的部分与会代表
讨论的主要议题：
议题1：深部工程区地应力场
1) 深部长大工程区地应力场分布特征及影响因素；
2) 开挖强卸荷下地应力场的扰动规律。
议题2：深部岩体力学特性与模型
1) 深部裂隙岩体力学行为的尺度效应；
2) 高应力强卸荷速率与加卸载路径对硬岩变形破坏的影响；
3) 动态卸荷与动力扰动下的硬岩本构关系。
议题3：深部大型硐室群和隧道围岩开挖损伤区与变形破坏
1) 围岩的变形与破坏及大变形的数学描述；
2) 围岩破裂的形成、演化过程的综合原位测试与机理理解；
3) 高应力下大型硐室群和隧道围岩变形及破坏特征与机理。
议题4：岩爆机理、风险估计与动态调控
1) 高应力硬岩岩爆型破裂与人工诱导碎裂间的本质区别及其相互转化机制；
2) 岩爆孕育于发生的前兆特征信息与时滞性；
3) 岩爆的动态调控机制。
会议日程
请各位发言人提前准备好PPT，10月18日下午由项目办公室组织发言人演练。
