香山科学会议：深部高应力下资源开采与地下工程

230：深部地下空间开发中的基础研究关键技术问题香山科学会议第230次学术会议随着经济建设的快速发展，传统意义上的地球生存空间（地面和浅地表）已经不能满足人类活动的需求，向地球深部寻求发展和生存空间已经成为世界围岩土工程建设和开发的共同趋势。

近年来，深部岩石力学特性与工程应用研究是目前岩石力学基础研究中十分活跃的研究领域。

目前，国际上该领域研究在与其它学科的交叉融合中迅速发展，已成为当前重要的科技前沿之一。

香山科学会议于2004年6月23～25日在召开了以“深部地下空间开发中的基础研究关键技术问题”为主题的第230次学术讨论会。

本次会议旨在通过跨学科的学术交流，充分了解国外在深部地下空间的开发和利用的趋势以其引发的工程和岩石力学问题，深入探讨我国在地下的国防工程、地下大型洞室或巷道的建设、高放废料地质处置库场址评估、石油资源储备等重大工程实践中面临的科学技术挑战，以把握可能的发展机会，推动整个岩石力学学科向非传统非标准方向的全面深化。

钱七虎院士（中国人民解放军理工大学）、夏庭研究员（中科院岩土力学研究所）、修润院士（中科院岩土力学研究所）被聘请担任本次会议执行主席会议。

中国科学院和中国工程院7位院士以与来自全国各地的40位专家学者参加了会议。

会议设置了深地下战略防护工程中的岩石力学问题；深部岩体中国家战略能源贮存与核废料地质处置工程中的岩石力学问题；其它复杂条件下深部地下工程中的岩石力学问题；深部岩层岩体构造和力学特性与其研究容和途径四个会议中心议题。

钱七虎院士在主题评述报告中指出，随着经济建设和国防建设的不断发展，地下空间开发利用的深度不断加大。

核废料的深层地质处理深度已达数百米至千米；核心防护工程，如北美防空司令部达七百米，有的将达一千米。

所有这些地下空间工程施工和设计，引发诸多与浅部完全不同的亟需解决共同的深部工程技术问题。

他详细阐述了伴随深部岩体工程的响应发生的一系列具有新特征的科学现象，并探讨了“深部地下空间开发中的关键科学问题”。

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。

深部煤炭资源开采现状与技术挑战一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为主要的能源来源之一，其开采和利用一直受到广泛关注。

特别是在中国，作为煤炭生产和消费大国，深部煤炭资源的开采显得尤为重要。

本文旨在全面概述深部煤炭资源的开采现状以及面临的技术挑战，以期为相关领域的研究和实践提供参考。

文章首先界定了深部煤炭资源的概念，明确了研究范围，并简要介绍了中国深部煤炭资源的分布特点。

接着，文章详细分析了当前深部煤炭资源开采的主要技术方法，包括采煤方法、巷道布置、通风与排水等，并对这些技术的优缺点进行了评价。

在此基础上，文章深入探讨了深部煤炭开采面临的主要技术挑战，如高地应力、高温高压、瓦斯突出等问题，并提出了相应的解决方案和技术创新方向。

通过本文的阐述，旨在让读者对深部煤炭资源的开采现状和技术挑战有更加全面和深入的了解，同时也希望能够激发更多学者和从业者投入到这一领域的研究和实践中，共同推动深部煤炭资源开采技术的创新与发展。

二、深部煤炭资源开采现状随着全球能源需求的持续增长和浅部煤炭资源的逐渐枯竭，深部煤炭资源的开采已成为煤炭行业的重要发展趋势。

当前，深部煤炭资源的开采主要集中在地下数百米至数千米的深度范围内。

在这一区域内，煤炭资源储量丰富，但开采难度和技术要求也相应提高。

开采深度不断增加。

随着浅部资源的减少，煤炭开采逐渐转向地下更深处。

这使得开采环境更加复杂，对技术和设备的要求也更高。

开采条件更加恶劣。

深部开采面临着高温、高压、高瓦斯、高地应力等多重挑战。

这些恶劣条件不仅增加了开采难度，也对作业人员的安全构成了严重威胁。

再次，开采技术不断创新。

为了应对深部开采的种种挑战，煤炭行业不断探索和创新开采技术。

目前，已经形成了一系列适应深部开采的技术体系，包括高效钻进技术、智能采矿技术、瓦斯抽采技术等。

安全生产要求更加严格。

深部开采的安全风险较大，因此对安全生产的要求也更为严格。

企业和政府部门都加强了对深部开采的安全监管，通过制定严格的安全标准和监管措施，确保生产过程中的安全。

浅谈煤矿深部开采问题与措施作者：杜齐伟来源：《企业文化》2017年第21期摘要：与浅部开采相比，深部开采不仅大大地提高采矿成本，而且随着深度的增加，采矿环境也将发生不利的变化，给煤矿生产和安全带来了极大的问题，矿压大、温度高，潜伏着难以预料的地质灾害，如突水、岩爆、冲击地压等。

然而用浅部开采条件下的地质等特征和规律来分析处理深部问题，无疑远远不够，且蕴含着极大的风险。

因此，对深部开采条件下面临的问题进行系统的研究，为深部煤炭安全、经济、高效开采提供科学的技术途径具有重要意义。

关键词：煤矿；深部开采；特征；问题；应对措施一、对深部开采的定义根据本国国情，一些采煤国家的学者对深井的界定提出的一些见解和论述。

前苏联部分学者将采深超过600m的矿井归于深井，而另部分学者则定为采深800m。

原西德学者把采深800-1200m定为深部开采，把1200m以下称为超深开采。

英国与波兰把煤矿深部开采的起点定为750m，日本定为600m。

二、煤矿深矿井开采的主要特征（一）高应力1.原岩应力大。

原岩应力包括自重应力、构造应力以及赋存在岩体中的水和瓦斯对岩体的压力等。

自重应力随埋深的增加而增大。

构造应力实际上是构造残余应力，当开采深度大时，构造应力由于释放困难，残余构造应力大。

地下水和瓦斯赋存在岩体中，其赋存量和压力一般随赋存深度增大而增大。

因而，在深矿井开采中原岩应力大。

2.岩体塑性大。

岩石的变形特性与受力状态有关：当侧压由零（单向受力）逐渐增加时，岩石的塑性会逐渐增加。

侧向应力的增加使岩体的塑性增大。

当开采到一定深度时，岩体进入完全塑性状态，此时，原岩应力为三向等压，即所谓的静水压力状态。

3.矿山压力显现剧烈。

矿压显现剧烈是深井开采中原岩应力大和岩体塑性大的主要表现。

（二）高瓦斯矿井瓦斯（绝对）涌出量大。

矿井瓦斯（绝对）涌出量随采深增加而增大。

其原因是：①一般情况下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大，这主要由瓦斯的赋存条件决定；②煤炭开采强度随采深增加而增大，矿井开采深度增加，开采难度增大。

采矿工程M ining engineering 金属矿深部开采现状与发展探讨徐冬东（江西省地质矿产勘查开发局九一六大队，江西　九江　３３２１００）摘 要：由于我国金属矿产位置较深，其开采模式主要为深部开采，在开采技术上，需确保深部开采技术水平得到提高，同时加大地下深部开采的支护技术与掘进技术创新，从而为我国金属矿产开采行业的可持续发展提供保障。

因此，本文主要对金属矿深部开采现状与发展进行研究分析，并在现有技术上结合其发展趋势进行说明，为以后类似的事件提供参考价值。

关键词：金属矿；深部开采；现状与发展；研究中图分类号：ＴＤ８５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２２－００５１－２Discussion on present situation and development of deep mining in metal minesXU Dong-dong（９１６　ｂｒｉｇａｄｅ，　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，　Ｊｉｕｊｉａｎｇ　３３２１００，　Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｉｎｇ．　Ｉｎ　ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｉｎｇ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，　ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｉｎｇ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｉｎｇ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ，　ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｖｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．Keywords: ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ；　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｉｎｇ；　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；　ｒｅｓｅａｒｃｈ在我国金属矿产的地质勘查中，我国大部分的金属狂潮位于地下较深处，其开采模式主要 为地下深部开采。

1绪论1.1 论文选题目的与研究意义近年来随着我国煤炭浅部资源日益枯竭，越来越多的矿井进入深部开采，而深部岩体工程动力现象具有新的科学特征，这些特征与浅部岩体工程响应特征相比存在截然不同的特点，用传统的连续介质力学理论无法很好地解释，因此引起了国际上岩石力学专家学者的极大关注，成为该领域研究的热点。

深部开采中所产生的岩体超低摩擦效应就是其中的热点之一。

1995年俄罗斯学者M. B.kyprehr首先提出了岩体超低摩擦效应，认为当动力冲量作用于岩体时，由于岩体振动，岩体间相对压紧程度随时间变化，那么在岩体间相对疏松的某些时刻，岩体间摩擦力会大大降低(甚至降低达数倍)，具有“摩擦消失”效应。

深部开采中煤层突出主要表现为整体平动突出,尤其是在顶底板为岩石的深采煤层巷道中更易发生。

由于深部煤层积聚了大量的变形能,同时在受到采动的影响下,煤层和顶底板间的摩擦不断减小,煤层内部裂纹也不断发展贯通。

在外界扰动的影响下,摩擦将由静摩擦变为滑动摩擦,煤层所受的夹持作用瞬间减弱甚至消失,煤层和顶底板系统出现整体结构失稳,煤岩体内储存的弹性能瞬间释放,煤层被挤入采掘空间,形成突然、猛烈的突出破坏。

综上所述,岩体超低摩擦现象与地震、冲击地压、矿震等动力灾害密切相关,研究并揭示它们之间的关系刻不容缓。

1.2 国内外深部岩体超低摩擦效应研究现状1.2.1国外深部岩体超低摩擦效应理论研究现状岩体超低摩擦理论最早由俄罗斯科学研究院西伯利亚分院矿物研究所的Kurlenya和Oparin提出,两位学者认为当动力冲量作用于岩块介质时,在某个能级上相邻两个块之间存在摩擦“消失”效应,以此来解释摆形波存在机理;他们同时指出:力的变化主要是由于结构单元间有效粗糙面降低造成的,并通过实验验证了超低摩擦现象的存在。

该实验的一维模型实验装置如图1-1所示,运用电磁铁1对模块施加静载荷,电磁铁2对模块3施加与静载荷相互垂直的冲击载荷,并用微位移传感器来测量模块的水平位移,从而得到了静载荷和冲击载荷共同作用下结构块的水平位移与水平力之间的关系(图1-2所示),而图1-3描述的是冲击载荷间有规律的滞后间隔(Δt轴上的*表示),由图1-3可以看出每个点对应着很大的位移变化,位移降突然增大必然是由于接触面上摩擦力减小造成的,由此证明了岩体中超低摩擦现象。

深部软岩工程的研究进展与挑战何满潮【摘要】随着开采深度的增加,地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂,深部工程灾害日益严重,深部软岩工程灾害尤其严重,给深部软岩工程问题研究提出了严峻的挑战.以深部的科学定义为基础,从深部软岩吸水软化机理、深部含结构面软岩非对称大变形机理、深部软岩岩爆机理、高温高湿环境引起深部岩体软化大变形机理等方面论述了深部软岩工程变形破坏机理、试验方法和装备方面的研究进展,总结了深部软岩大变形设计方法和控制技术,以及以恒阻大变形锚杆为主体的深部软岩大变形控制新材料的研究进展,并提出了深部软岩工程未来面临的主要挑战.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)008【总页数】9页(P1409-1417)【关键词】深部;软岩工程;研究进展;挑战【作者】何满潮【作者单位】中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU452;TD353随着经济建设的高速发展,全球范围内浅部资源日益短缺,资源开采必然转向深部。

深部工程由于地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂,地下突发性工程灾害日益严重,给深部软岩工程问题研究提出了严峻的挑战[1-4]。

一方面,相当一部分矿井由浅部的硬岩矿井转型为深部软岩矿井,软岩支护问题十分严重;另一方面,深部能源开发引发的岩爆、冲击地压、瓦斯爆炸、突水、高温热害等重大工程灾害在我国时有发生,深部软岩工程灾害控制问题已成为关系到国家财产和人民生命安全的重大问题,也是国内外岩石力学与地下工程领域研究的焦点问题。

近年来,在深部资源开采过程中,由于冲击地压、瓦斯爆炸、矿井突水等工程灾害造成的重大安全生产事故在我国频繁发生,造成了巨大的生命、财产损失。

其根本原因在于浅部工程中形成的理论、设计和技术体系进入到深部状态已经部分或严重失效。

深部岩体力学的基础理论与工程灾害控制技术正面临着前所未有的一系列特殊的、富有挑战性的新课题。

北京香山铀矿床会议北京香山铀矿床会议近日，北京香山召开了一场关于铀矿床的重要会议。

此次会议旨在深入研究北京香山地区的铀矿床特征与资源潜力，并探讨如何科学合理地开发和利用这一矿产资源。

铀矿床是一种非常重要的矿产资源，其在核能领域的应用广泛，对国家的经济建设和能源革命具有重要意义。

作为我国重要的铀矿资源基地，北京香山地区拥有丰富的铀矿床资源，具有巨大的开发潜力。

会议首先就北京香山铀矿床的地质背景和地质特征进行了系统的介绍。

与会专家结合实地调研和研究成果，详细阐述了北京香山地区的地质情况、矿床类型、矿石赋存特点等，为后续的研究和开发工作奠定了基础。

在了解了矿床基本情况后，会议对铀矿资源的勘探和评价进行了深入讨论。

与会者介绍了一系列革新性的勘探技术和评价方法，包括遥感、地球物理、地球化学等多领域的技术手段。

这些先进的技术手段可以更准确地判断矿区的资源潜力和开发价值，为后续的生产规划和决策提供重要参考。

与会者还围绕着铀矿床的开发与利用问题展开热烈的讨论。

在充分理解矿区特点和资源潜力的基础上，专家们探讨了如何在保证资源可持续利用的前提下，实现高效、环保的开采。

一方面，需要结合地质环境、水资源、工程技术等多方面因素，在保证安全的前提下，提高开采效率；另一方面，要加强环保监管，优化工艺流程，减少矿产资源对环境的影响。

此次会议还特地邀请了一批核能专家，围绕着铀矿床的利用环节进行了专题研讨。

核能作为一种清洁、高效的能源形式，被广泛应用于各行各业。

为了确保铀矿的资源利用效率和核能的安全性，专家们讨论了核燃料的生产、设计和运行规范等关键技术问题，为核能的可持续发展提供了有益的建议。

最后，与会者一致认为，北京香山地区的铀矿床资源可观，具有很大的经济价值和战略意义。

在科学合理的开发和利用下，这一矿产资源将为国家的能源供应和经济发展提供重要支撑。

因此，进一步加强对铀矿床的研究和开发，加强资源管理和环保，具有重要的现实意义和长远意义。

深部金属矿开采关键理论技术进展与展望摘要：随着科学技术的快速发展，开采深度的迅速增大，同时在国家战略需求的导向以及国家政策的支持下，深部开采将成为我国未来金属矿资源开采与保障的主力军。

深部岩体力学理论、建井与提升技术、绿色开采以及智能化开采仍是当前深部金属矿开采研究的核心，需要持续科研攻关、不断开拓创新、突破技术瓶颈，以保障我国深部金属矿产资源安全、高效、经济、环保地进行开采。

从长远来看，极深部岩体理论的研究对我国深部金属矿开采具有重要意义，原位流态化开采是面对深部岩体特殊环境的一种有效的开采方法，超大型深部智慧化无人矿山建设则是深部金属矿开采发展的最终目标。

关键词：深部金属矿；开采关键理论技术；进展与展望引言金属矿是我国资源的重要构成部分，为我国各行各业可持续发展提供了能源支持，高效采集金属矿能够最大化发挥资源价值，从而缓解资源型危机矿山。

但伴随着矿业国际竞争压力增加，国内对于安保要求日渐加码，加之金属矿山企业运营成本持续增长，传统开采技术已经难以满足矿山开采需求，亟待推进智能开采技术的发展，切实提高金属矿山自动化、智能化作业水平，助力金属矿山开采转型，保障开采安全。

1地下金属矿开采现状金属矿产资源需求随着经济的发展随之增加，但同时对开采技术提出了新要求，在很大程度上推动了地下金属矿开采逐渐由浅至深，而矿产资源的开发对于经济可持续发展有着极大地促进作用。

近年来，世界经济格局发生巨大改变，各国矿业均受到限制，国内矿业主要受环保政策、开采政策等因素的影响较大。

矿业发展目前正处于转型关键期，推进节约资源、降低成本、高效开采等是矿业开采革新的重要内容。

我国金属矿开采遵循“国内大循环”原则，主要是满足自身需求，但在经济发展新格局下，我国也开始积极尝试打破全球矿业供应格局，金属矿产资源开采量保持稳定增长趋势，相关配套法律法规亦不断完善，安全保障能力持续提升，监管监察措施落地执行[1]。

与此同时，一些矿企思想观念发生转变，引进先进的开采设备，积极推广智能化开采技术，推动了我国金属矿开采规范化、智能化、数字化发展。

深部开采面临的技术问题及对策张海军;陈宗林;陈怀利【摘要】金川二矿区是我国唯一一座年产矿石突破350万t的大型镍矿产资源生产基地,其开采工程已经进入到850中段,开采深度超过千米,随着开采深度加深,矿区地压、地热、涌水等显现日趋剧烈,并潜在着突变失稳的风险.因此,深部高效、安全和低耗开采是金川矿区乃至金属矿山亟待解决的重要课题.本文结合金川二矿区目前开采现状和遇到的问题,探讨分析了深部开采面临的技术问题,并提出了研究对策,对深部矿山资源开采具有一定借鉴.【期刊名称】《铜业工程》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P25-28)【关键词】金川矿区;深部开采;面临问题;对策【作者】张海军;陈宗林;陈怀利【作者单位】金川集团有限公司二矿区,甘肃,金昌,737100;金川集团有限公司二矿区,甘肃,金昌,737100;金川集团有限公司二矿区,甘肃,金昌,737100【正文语种】中文【中图分类】TD803金川二矿区1#矿体开采已经进入到850中段,部分工程超过千米,属世界公认的深部开采工程,现还在逐年向下延深,与浅部生产中段相比,随着开采深度加深,采矿作业环境发生变化,面临着岩石力学、地热、岩爆、巷道支护、通风、充填等一系列问题。

因此,如何面对深部开采的复杂地质条件,及时解决深部开采所涉及的技术性同题,是摆在当前技术生产管理者和广大工程技术人员面前的重要课题。

本文结合二矿区目前开采现状和遇到的实际问题,对深部开采可能出现的问题做出了简要分析与探讨。

承担着金川集团有限公司76.5%以上自产矿石原料的二矿区采用机械化盘区下向分层水平进路胶结充填采矿法,盘区垂直矿体走向布置,大面积无矿柱连续回采。

目前,金川二矿区正在进行开采的中段为1150中段和1000中段,地下已形成水平矿柱和垂直矿柱“两柱”结构,并正在加速“两柱”的回采,850中段已进入掘进施工,部分工程垂深超过千米,还将向更深部开进,2008年850中段开始首采层978分段的回采,如图1所示。

谈谈深部开采带来的矿山压力难题与对策摘要：在我国深矿井开采就是指埋藏在距地表一定深度的煤炭，一般大于800米。

近年来我国煤矿资源随着开采深度的越来越大，给煤矿开采带来了一系列困难，本文通过分析深部矿井开采所面临的主要困难，指出深部岩体在高地应力、高地温、高岩溶水压的条件下，导致围岩的力学性质与浅部有很大的区别。

提出了现在深井开采中所需解决的几个问题。

如何正确认识由于开采深度增加所带来的问题，是解决实际问题的关键。

关键词：深部开采；矿山压力；难题；对策1、前言目前我国煤矿开采的总局势浅度的储存量偏少，而在一千米以下的深度总储量占得比较多，据资料调查，深度的储藏量约占总量的百分之七十多。

另外，在煤矿深部开采中，关于在河流下、建筑物下和铁路下遇到的问题以及矿压、保护煤柱留设、瓦斯、地热等多种技术难题也日趋渐多，严重影响着煤矿生产和矿井建设的发展。

2、深部开采带来的矿山压力难题2.1岩爆频率和强度均明显增加岩爆是采掘导致岩层的突然破坏，往往伴随着开采空间的大应变、大位移以及岩层碎块从母体中的高速脱离，向开采空间抛出，抛出的岩体质量从数吨到数千吨不等。

在广义上说，只把大量煤或岩石被突然抛出且对开场空间造成损害的的冲击现象叫做岩爆。

实质上也属于矿井冲击矿压现象。

统计表明随开采深度的增加，岩爆的发生次数会随之上升，然而引起岩爆危险性增大的机理十分复杂，人们也通过实验得出了一些结论，但有些现场问题却用实验室的结论无法解释。

如在南非金矿的深部开采中得到的坚硬岩层具有明显的时间效应，但这种岩石的样本在试验室中却几乎观测不到时间效应。

2.2巷道围岩变形量大深井巷道矿压显现的显著特点就是巷道开挖就产生大的收敛变形量。

这一特点是由深井巷道围岩处于破裂状态和深井巷道围岩有较大的破裂范围决定的。

深部开采自重应力逐渐增加，加之深部岩层的构造一般比较发育，其构造应力十分突出，致使巷道围岩压力大，巷道支护成本增加。

根据煤炭行业的有关资料，近10a巷道支护成本增加了1.4倍，巷道翻修量占整个巷道掘进量的40%。

230：深部地下空间开发中的基础研究关键技术问题香山科学会议第230次学术会议随着经济建设的快速发展，传统意义上的地球生存空间（地面和浅地表）已经不能满足人类活动的需求，向地球深部寻求发展和生存空间已经成为世界范围内岩土工程建设和开发的共同趋势。

近年来，深部岩石力学特性及工程应用研究是目前岩石力学基础研究中十分活跃的研究领域。

目前，国际上该领域研究在与其它学科的交叉融合中迅速发展，已成为当前重要的科技前沿之一。

香山科学会议于2004年6月23～25日在北京召开了以“深部地下空间开发中的基础研究关键技术问题”为主题的第230次学术讨论会。

本次会议旨在通过跨学科的学术交流，充分了解国外在深部地下空间的开发和利用的趋势以其引发的工程和岩石力学问题，深入探讨我国在地下的国防工程、地下大型洞室或巷道的建设、高放废料地质处置库场址评估、石油资源储备等重大工程实践中面临的科学技术挑战，以把握可能的发展机会，推动整个岩石力学学科向非传统非标准方向的全面深化。

钱七虎院士（中国人民解放军理工大学）、冯夏庭研究员（中科院武汉岩土力学研究所）、葛修润院士（中科院武汉岩土力学研究所）被聘请担任本次会议执行主席会议。

中国科学院和中国工程院7位院士以及来自全国各地的40位专家学者参加了会议。

会议设置了深地下战略防护工程中的岩石力学问题；深部岩体中国家战略能源贮存与核废料地质处置工程中的岩石力学问题；其它复杂条件下深部地下工程中的岩石力学问题；深部岩层岩体构造和力学特性及其研究内容和途径四个会议中心议题。

钱七虎院士在主题评述报告中指出，随着经济建设和国防建设的不断发展，地下空间开发利用的深度不断加大。

核废料的深层地质处理深度已达数百米至千米；核心防护工程，如北美防空司令部达七百米，有的将达一千米。

所有这些地下空间工程施工和设计，引发诸多与浅部完全不同的亟需解决共同的深部工程技术问题。

他详细阐述了伴随深部岩体工程的响应发生的一系列具有新特征的科学现象，并探讨了“深部地下空间开发中的关键科学问题”。

深部开采的定量界定与分析谢和平;高峰;鞠杨;高明忠;张茹;高亚楠;刘建峰;谢凌志【摘要】随着我国煤炭开采深度不断增加,“深部开采”将成为常态,但是什么是“深部”,如何定义“深部”,始终没有科学的、定量化的表达.提出了亚临界深度、临界深度、超临界深度等概念和定义,用于表征不同程度的深部开采.经研究“深部”不是深度,而是一种力学状态,是由地应力水平、采动应力状态和围岩属性共同决定的力学状态,可以通过力学分析给出定量化表征.研究表明,随着采深增大,原岩应力趋于静水应力状态是深部的1个典型和共同的特征,同时煤岩体也经历了弹性变形破坏、脆塑性转变和大范围屈服等阶段.深部开采中极高的地应力水平和三向等压应力状态将导致深部围岩大范围塑性破坏并伴随大量级、大规模的强烈动力失稳,现有的煤炭开采理论与技术已难以适用,需要对深部岩体力学、采矿科学理论进行新探索.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)001【总页数】10页(P1-10)【关键词】深部开采;临界深度;地应力;采动应力;塑形破坏【作者】谢和平;高峰;鞠杨;高明忠;张茹;高亚楠;刘建峰;谢凌志【作者单位】四川大学,四川成都610065;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TD311;TD803责任编辑:常琛谢和平,高峰,鞠杨,等.深部开采的定量界定与分析[J].煤炭学报,2015,40(1):1-10. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 1690Xie Heping,Gao Feng,Ju Yang,et al. Quantitative definition and investigation of deep mining[J]. Journal of China Coal Society,2015,40 (1):1-10. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 1690随着浅部煤炭资源的日益枯竭,我国的煤炭开采深度不断加大,深部开采将成为煤炭资源开发中的常态。

高地应力条件下深部巷道围岩分区破裂形成机制和锚固特性研究1. 本文概述随着能源和矿产资源的不断开采，深部岩土工程的重要性日益凸显。

特别是在高地应力条件下，深部巷道的稳定性问题成为工程安全的关键因素。

本文旨在探讨高地应力条件下深部巷道围岩的分区破裂形成机制，以及锚固技术在提高围岩稳定性方面的应用特性。

本文将介绍高地应力条件下围岩的力学行为和破裂特征，分析不同应力状态下围岩的变形和破坏模式。

接着，将重点研究分区破裂的形成过程，探讨其对巷道稳定性的影响，并评估现有锚固措施的有效性。

通过对围岩分区破裂机制的深入分析，本文将提出一套针对性的锚固设计方法，旨在优化锚固结构的布局和参数，从而提高巷道围岩的承载能力和整体稳定性。

本文还将结合现场试验和数值模拟结果，验证所提出方法的可行性和有效性。

最终，本文期望为深部巷道围岩稳定性控制和锚固设计提供理论依据和实践指导，为相关领域的工程技术和科学研究贡献力量。

2. 高地应力条件下的围岩破裂机制在高地应力条件下，深部巷道围岩的破裂机制是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。

由于地应力的增大，围岩内部的初始裂纹和缺陷会受到应力集中的影响，逐渐扩展和贯通，形成更为明显的裂缝网络。

这些裂缝的形成和发展，不仅改变了围岩的力学性质，也影响了巷道的稳定性。

围岩的破裂过程还受到地质条件的影响，如岩石的类型、层理、节理和裂隙的分布等。

在高地应力作用下，这些地质结构面的应力集中效应更为明显，容易导致沿结构面的滑移和破裂。

围岩的破裂还与其物理性质密切相关。

例如，岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数，都会影响其在高地应力条件下的破裂行为。

一般来说，弹性模量较高的岩石更易产生脆性断裂，而弹性模量较低的岩石则可能表现出更多的塑性变形。

在实际工程中，为了预测和控制围岩的破裂行为，需要综合考虑上述因素，并采用相应的数值模拟和实验研究方法。

通过对围岩破裂机制的深入研究，可以有效指导深部巷道的设计和支护，提高工程的安全性和经济效益。

高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆机理研究一、本文概述本文旨在深入研究高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆的机理，以期为岩石工程安全设计和灾害防治提供理论依据。

文章将概述高应力硬岩胞性板裂破坏的基本概念和特征，包括其产生的背景、影响因素以及常见的破坏形式。

在此基础上，文章将深入探讨应变型岩爆的发生机理，分析其在不同应力条件下的演化过程和破坏模式。

通过综合研究，本文旨在揭示高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆的内在联系和相互影响，为相关工程实践提供科学指导。

为实现这一目标，本文将采用多种研究方法，包括理论分析、数值模拟和现场试验等。

通过理论分析，建立高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆的数学模型，揭示其破坏机理和演化规律。

利用数值模拟方法，模拟不同应力条件下岩石的破坏过程，分析破坏模式的变化和影响因素。

结合现场试验数据，验证理论分析和数值模拟的可靠性，为实际应用提供有力支持。

通过本文的研究，期望能够为高应力硬岩地区的岩石工程安全设计和灾害防治提供有效的理论依据和实践指导，为相关领域的发展做出积极贡献。

二、高应力硬岩特性分析高应力硬岩是地下工程，尤其是深埋隧道、矿山开采和水利枢纽等工程中经常遇到的一种特殊地质条件。

这类岩石通常具有高硬度、高强度和高脆性的特点，同时承受着由地应力场引起的极高应力水平。

在这些条件下，岩石的力学行为变得极为复杂，胞性板裂破坏和应变型岩爆等灾害性现象时有发生，严重威胁着工程安全。

力学强度高：硬岩的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度均较高，这使得在工程中对其进行开挖和支护变得困难。

脆性大：由于岩石内部微观结构的特性，硬岩在受到外力作用时往往表现出较大的脆性，容易发生突然的断裂和破坏。

应力敏感性：高应力硬岩对应力变化极为敏感，即使在较低的应力增量下也可能发生显著的变形和破坏。

应变累积：在持续的高应力作用下，硬岩内部会累积大量的弹性应变能，一旦达到临界值，就会以岩爆的形式瞬间释放。

为了更好地理解高应力硬岩的力学行为和破坏机理，需要对其在复杂应力状态下的应力-应变关系、能量演化过程以及破坏模式进行深入的研究。

深部岩体力学与开采理论研究进展一、本文概述随着全球矿产资源需求的日益增长，深部岩体力学与开采理论的研究显得愈发重要。

本文旨在探讨深部岩体力学的基本理论、关键技术和最新进展，以及这些理论在矿产资源开采中的应用。

我们将首先概述深部岩体的基本特性，包括其力学行为、稳定性分析等方面，然后重点介绍近年来在深部岩体力学领域取得的理论突破和技术创新。

我们还将讨论这些理论在指导矿产资源开采实践中的应用，以及未来可能的研究方向。

本文的目标是为相关领域的研究人员提供一个全面的深部岩体力学与开采理论的研究进展概览，为未来的研究提供参考和借鉴。

二、深部岩体力学特性随着开采深度的增加，岩体的力学特性发生了显著的变化，这使得深部岩体力学特性的研究变得尤为重要。

深部岩体不仅承受着巨大的上覆岩层压力，还受到高地应力、高温度、高渗透压等多重因素的影响，导致其力学行为更加复杂。

深部岩体的强度特性发生了明显的变化。

随着深度的增加，岩体的单轴抗压强度、抗拉强度等力学指标均呈现出增大的趋势。

这主要是由于深部岩体经历了长期的地质作用，其内部结构更加致密，微观裂隙和缺陷得到了有效的愈合和压缩。

深部岩体的变形特性也发生了变化。

在深部高应力环境下，岩体的变形模量、泊松比等参数均有所增大，表现出更强的刚性。

同时，岩体的蠕变特性也变得更加显著，长期载荷作用下岩体的变形量随时间逐渐增加。

深部岩体的破坏模式也发生了变化。

在浅部开采中，岩体的破坏主要表现为脆性断裂，而在深部开采中，由于高应力和高温度的作用，岩体的破坏模式逐渐转变为延性破坏和剪切破坏。

这使得岩体的稳定性分析更加复杂，需要综合考虑多种因素的影响。

针对深部岩体力学特性的变化，研究者们提出了多种理论和方法来揭示其内在机理。

其中，损伤力学、断裂力学、弹塑性力学等理论在深部岩体力学特性研究中得到了广泛应用。

随着数值模拟技术和实验技术的发展，研究者们可以通过建立三维数值模型、开展室内实验和现场监测等手段来深入研究深部岩体的力学特性。

项目名称：深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论首席科学家：谢和平四川大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部二、预期目标（一）总体目标针对我国煤炭开采的“深部（高应力、高瓦斯、强吸附性）、高强、低渗”的三大突出特征，揭示深部采动含瓦斯煤岩体宏、细观表征及裂隙演化规律、瓦斯吸附、解吸、运移及物质流动规律，发展和完善深部应力场-裂隙场-瓦斯场耦合的时空演化规律及分布规律，建立深部强卸荷条件下瓦斯富集和导向流动的形成机制及深部煤与瓦斯共采的时空协同机制，形成我国科学性、有效性、针对性的深部煤与瓦斯共采理论体系和技术方法，为深部煤炭资源的安全、高效、洁净开发和可持续发展提供科学依据和理论基础，促进相关学科的发展。

在国内外核心学术期刊发表论文150 篇以上，其中SCI、EI 收录论文120篇以上，有重要国际影响的论文30 篇以上，出版著作6～7 部。

申请专利8～10项。

在深部煤与瓦斯共采研究领域，取得一批具有国际影响的研究成果。

培养博士后、博士生和硕士生70～90 名，凝聚和培育国内一批高水平研究队伍，培养本领域的优秀科学家及创新团队。

建立国内一流深部煤矿煤与瓦斯共采理论和工程实践的研究平台，完成1～2 个深部煤矿煤与瓦斯共采的示范工程，为我国煤炭工业的可持续发展奠定理论与技术基础。

（二）五年预期目标（1）揭示深部开采下破断煤岩体的结构特征及联通性规律揭示深部高强集约化生产条件下含瓦斯煤岩体在实验室尺度下的破断结构特征、深部采动煤岩体裂隙网络的尺度特征；获得采动煤岩体块度分布、裂隙网络的尺度特征及演化机制、不同工作面推进度条件下采动煤岩体块度分布、裂隙网络尺度律的时空演化规律；建立采动煤岩体块度与裂隙网络演化模型、深部煤岩体采动裂隙场的生成理论，并发展相应的反演方法。

（2）建立深部裂隙煤岩体瓦斯吸附、解吸及物质流动理论揭示不同破断煤岩体内瓦斯的变压吸附特性和瓦斯在不同破断程度煤岩体中的解吸扩散规律；建立描述高压瓦斯平衡状态与吸附解吸过程的平衡模型和动力学模型；建立破断煤岩体中瓦斯非稳态流动数学模型；应用密度泛函理论(DFT)等分子模拟技术，从分子尺度和介观尺度揭示多级孔隙结构深部破断煤岩体中高压瓦斯的吸附解吸机理。