深部开采岩体力学及工程灾害控制探讨

孙杨 于洋蓝

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。这严重威胁着开采人员的生命安全。对此，通过软岩巷道破坏结构效益形成的物理实现模型系统，能够有效地对岩层内非线线性分布的荷载和岩层结构变化进行控制，方便人员对深部岩层的关键部位进行支撑，降低灾害发生率。

2.3深部软岩水理作用功能

在进行煤矿深部开挖时，软岩吸水膨胀是围岩发生变形隐患的最主要原因。软岩中常见的成分如高岭石、黏土会因为理化反应产生极强的负电性，对地下岩层的水分进行大量吸附。为了降低深部软岩吸水软化对开采造成的威胁和影响，通过对软岩水理作用的系统开发，能够为对开挖影响预评估，方便之后的解决措施的建立。这对分析软岩岩层理化性质和泥质岩层融水吸附提供了一定的研究条件。

2.4软岩爆破技术分析

随着开采深度的不断加大，深井高应力水平也随之递增。当深度超过一千米时，应力数值甚至能够达到数十兆帕以上。在此条件下，由于开挖引起的侧向会引起软岩巷道临空发能量释放，夹杂着泥尘、砂岩，也会发生岩爆现象，这对开挖造成了巨大的隐患。对此，通過对软岩爆破技术的研究，能够预先模拟爆炸环境的特点和造成隐患，降低损失和工程灾害。

3.深部工程灾害的控制技术分析

在深部开采中，软岩变形的问题也愈加重要。下文从深部力学应力入手，对深部工程灾害控制技术进行了一定分析和探讨。

3.1大断面巷道双控支护技术

为了降低深部出现大规模断面造成岩层交汇点严重破坏，建议针对岩层巷道交汇相反变形的特点，在两侧加固双控锚杆，让中间的岩柱利用自身变形减少岩层大断面影响。

3.2泵房集群化设计

为了消除酮室群空间效应，增强泵房的整体稳定性，提升井下安全性。建议在深度泵房处设置合适的吸水装置，降低酮室群造成的高应力影响，降低深部工程灾害。

3.3对高温引起的工程灾害控制分析

在进行煤矿开采时候，深部软岩和其浅部存在很大的高温差。这会使得深部软岩巷道施工环境受到影响。因此，深度煤岩温度分步研究意义重大，通过对深入软岩的热害控制和资源技术的分析，能够实现深部软岩的控制。随着我国对温度影响的不断研究，研发的HEMS降温和热能系统能够有效实现降温供风，降温降湿的效果。为深井热害控制提出了有效的解决手段。

3.4恒定支护变形系统

为了降低由于岩体不对称构造、关键部位差异性变形、地应力变化等造成岩体变形影响。针对软岩巷道的非对称新变形进行有效的支撑改善。在参数优化和设备改革的背景下，采用恒阻大变形锚杆等手段能够控制围岩产生的变形在规定范围内，降低围岩变形造成的有害工程灾害。在此基础上，通过加注浆改善围岩变形造成强度衰弱也能维护岩层整体形成稳定状态。

4.结语

随着我国各项经济的不断发展，煤矿的需求也将日益见长。作为一个资源差异性大、耗能高的国家。煤矿一直是我国核心主要供能能源。对此，在煤矿资源深度开采的同时，随之而来的高水压、高地温等突发工程灾害与自然隐患对国家的发展提出了严峻的挑战。因此，建议国家和企业在进行地下能源开发时，要注重对深部资源的岩体力学的精细化研究，为我国重大灾害的预防和防治提供重要的理论指导。

参考文献：

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