孫楊 于洋藍

摘要：深部開采巖體力學是我國當代地質(zhì)研究的一個重點。近年來，國家對深部巖體力學的力學特征和巖層移動規(guī)律都進行了深入研究，這對我國預知地質(zhì)災害發(fā)生機理和控制災害發(fā)生有著積極的影響。本文結(jié)合深部開采巖力學及工程災害的控制進行相關(guān)探討，希望為相關(guān)領(lǐng)域提供一定參考。

關(guān)鍵詞：深部開采巖力學；工程災害；控制

近年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)不斷發(fā)展，交通、水利、國防、礦產(chǎn)等工業(yè)建設(shè)對地下工程造成了一定影響。受此影響，我國陸續(xù)出現(xiàn)了不同的地質(zhì)災害，為了實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境保護的共同發(fā)展，保障地下能源資源開采和環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。希望國家結(jié)合地下深部環(huán)境，對資源的開發(fā)進行合理性規(guī)劃，將深部力學開采綜合運用到工業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)中，這對完善我國地下資源的合理開發(fā)應用有著重要的指導性意義。

1.深部開采巖體力學和工程災害控制現(xiàn)狀

在環(huán)境影響和能源危機的雙從壓力下，國家對能源礦產(chǎn)和公共環(huán)境的合理性建設(shè)展開了深入部署。在國家頒布的《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006一2020年）》中，將環(huán)境和地下資源的開發(fā)利用作為環(huán)境建設(shè)的重要課題。在國家的高度重視下，重大自然災害防治與監(jiān)測、重大安全事故的排查和預警、地質(zhì)災害的應急處理和預警也成為當?shù)丨h(huán)境科學家們重點研究的難題和技術(shù)領(lǐng)域。為實現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，加強國家資源和環(huán)境的統(tǒng)一建設(shè)，深部巖開采體力學和工程災害控制對國家實現(xiàn)地下資源的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

2.深部開采巖體力學技術(shù)分析

2.1TP耦合深部軟演氣體運移規(guī)律

TP耦合指的是溫度（T）和壓力（P）耦合作用下的軟巖氣體移動。為了減少軟演深部的變形導致地下煤氣游離變形引發(fā)工程災害，利用溫度和壓力產(chǎn)生高壓現(xiàn)象讓游離的氣體能夠被吸附并移除，降低了地質(zhì)災害。

2.2模擬不對稱深部模型建立

在深部開采中，受到地應力場、巖體結(jié)構(gòu)差異性變化、巖層產(chǎn)狀的不規(guī)律變形等影響，會導致常規(guī)的對稱支護結(jié)構(gòu)無法對巖層進行有效支撐。這嚴重威脅著開采人員的生命安全。對此，通過軟巖巷道破壞結(jié)構(gòu)效益形成的物理實現(xiàn)模型系統(tǒng)，能夠有效地對巖層內(nèi)非線線性分布的荷載和巖層結(jié)構(gòu)變化進行控制，方便人員對深部巖層的關(guān)鍵部位進行支撐，降低災害發(fā)生率。

2.3深部軟巖水理作用功能

在進行煤礦深部開挖時，軟巖吸水膨脹是圍巖發(fā)生變形隱患的最主要原因。軟巖中常見的成分如高嶺石、黏土會因為理化反應產(chǎn)生極強的負電性，對地下巖層的水分進行大量吸附。為了降低深部軟巖吸水軟化對開采造成的威脅和影響，通過對軟巖水理作用的系統(tǒng)開發(fā)，能夠為對開挖影響預評估，方便之后的解決措施的建立。這對分析軟巖巖層理化性質(zhì)和泥質(zhì)巖層融水吸附提供了一定的研究條件。

2.4軟巖爆破技術(shù)分析

隨著開采深度的不斷加大，深井高應力水平也隨之遞增。當深度超過一千米時，應力數(shù)值甚至能夠達到數(shù)十兆帕以上。在此條件下，由于開挖引起的側(cè)向會引起軟巖巷道臨空發(fā)能量釋放，夾雜著泥塵、砂巖，也會發(fā)生巖爆現(xiàn)象，這對開挖造成了巨大的隱患。對此，通過對軟巖爆破技術(shù)的研究，能夠預先模擬爆炸環(huán)境的特點和造成隱患，降低損失和工程災害。

3.深部工程災害的控制技術(shù)分析

在深部開采中，軟巖變形的問題也愈加重要。下文從深部力學應力入手，對深部工程災害控制技術(shù)進行了一定分析和探討。

3.1大斷面巷道雙控支護技術(shù)

為了降低深部出現(xiàn)大規(guī)模斷面造成巖層交匯點嚴重破壞，建議針對巖層巷道交匯相反變形的特點，在兩側(cè)加固雙控錨桿，讓中間的巖柱利用自身變形減少巖層大斷面影響。

3.2泵房集群化設(shè)計

為了消除酮室群空間效應，增強泵房的整體穩(wěn)定性，提升井下安全性。建議在深度泵房處設(shè)置合適的吸水裝置，降低酮室群造成的高應力影響，降低深部工程災害。

3.3對高溫引起的工程災害控制分析

在進行煤礦開采時候，深部軟巖和其淺部存在很大的高溫差。這會使得深部軟巖巷道施工環(huán)境受到影響。因此，深度煤巖溫度分步研究意義重大，通過對深入軟巖的熱害控制和資源技術(shù)的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)深部軟巖的控制。隨著我國對溫度影響的不斷研究，研發(fā)的HEMS降溫和熱能系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)降溫供風，降溫降濕的效果。為深井熱害控制提出了有效的解決手段。

3.4恒定支護變形系統(tǒng)

為了降低由于巖體不對稱構(gòu)造、關(guān)鍵部位差異性變形、地應力變化等造成巖體變形影響。針對軟巖巷道的非對稱新變形進行有效的支撐改善。在參數(shù)優(yōu)化和設(shè)備改革的背景下，采用恒阻大變形錨桿等手段能夠控制圍巖產(chǎn)生的變形在規(guī)定范圍內(nèi)，降低圍巖變形造成的有害工程災害。在此基礎(chǔ)上，通過加注漿改善圍巖變形造成強度衰弱也能維護巖層整體形成穩(wěn)定狀態(tài)。

4.結(jié)語

隨著我國各項經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤礦的需求也將日益見長。作為一個資源差異性大、耗能高的國家。煤礦一直是我國核心主要供能能源。對此，在煤礦資源深度開采的同時，隨之而來的高水壓、高地溫等突發(fā)工程災害與自然隱患對國家的發(fā)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，建議國家和企業(yè)在進行地下能源開發(fā)時，要注重對深部資源的巖體力學的精細化研究，為我國重大災害的預防和防治提供重要的理論指導。

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