第5讲深部开采岩体力学研究及其进展.pptVIP

井巷设计优化与施工新技术 第五讲 深部开采岩体力学研究及其进展;1.引言 2.国内外研究现状 3.深部开采与浅部的区别 4.深部开采工程岩体力学特性 5.深部开采工程灾害表现形式 6.矿井深部开采六个转型 7.深部开采十大理论问题 8.结语;1.引言 ;1.引言 ;1.引言 ; 年需矿石的缺口越来越大 仅铜矿的缺口，“九五”期间就达到了8 000万吨/年 已探明的45种主要矿产中，到2010年可满足需求 的只有21种 到2020年将下降为6种 2020年预计我国铁矿石需求量为3.71亿吨，其保证 度只有62%，铜需求量220万吨，保证度只有57%; 俄罗斯的克里沃罗格铁矿区，已有捷尔任斯基、基洛 夫、共产国际等8座矿山采准深度达910 m，开拓深度 到1 570 m，将来要达到2 000～2 500 m 加拿大、美国、澳大利亚的一些有色金属矿山采深亦 超过1 000 m 1960年前，西德平均开采深度已经达650 m，1987年 已将近达900 m 原苏联在20世纪80年代末就有一半以上产量来自600 m以下深部; 国外矿产资源的开采已经进入深部开采阶段 国外开采超千米深的金属矿山有80多座 南非绝大多数金矿的开采深度大都在1 000 m以下 Anglogold有限公司的西部深井金矿，采矿深度达 3700m West Driefovten金矿矿体赋存于地下600 m，并一直 延伸至6 000 m以下 印度的Kolar金矿区，己有三座金矿采深超2 400 m， 其中钱皮恩里夫金矿共开拓112个阶段，总深3 260 m;深部开采岩体力学研究及其进展; 随着开采深度的不断增加，呈现地质环境更加 复杂，地应力增大、涌水量加大、地温升高 导致突发性工程灾害和重大恶性事故增加，如 矿井冲击地压、瓦斯爆炸、矿压显现加剧、巷 道围岩大变形、流变、低温升高等 对深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁 ;2 国内外研究现状 ;2 国内外研究现状 ; 南非政府、大学与工业部门密切配合，从1998年7 月开始启动了一个“Deep Mine”的研究计划，耗资 约合1.38亿美元，旨在解决深部的金矿安全、经 济开采所需解决的一些关键问题。 加拿大联邦和省政府及采矿工业部门合作开展了为 期10年的两个深井研究计划，在微震与岩爆的统计 预报方面的计算机模型研究，以及针对岩爆潜在区 支护体系和岩爆危险评估等进行了卓有成效的探讨 美国Idaho大学、密西根工业大学及西南研究院就此 展开了深井开采研究，并与美国国防部合作，就岩爆 引发的地震信号和天然地震或化爆与核爆信号的差异 与辨别进行了研究;2.1 深部岩石的变形性质(深部岩体的脆–延转化) ;2.1 深部岩石的变形性质(深部岩体的脆–延转化) ;2.1 深部岩石的变形性质(深部岩体的脆–延转化) ;2.1 深部岩石的变形性质(深部岩石的流变特性) ;2.1 深部岩石的变形性质(深部岩石的流变特性) ;深部开采岩体力学研究及其进展;2.2 深部岩石的强度和破坏特征 ;2.2 深部岩石的强度和破坏特征 ;2.3 深部岩石的破碎诱导机理 ;3 深部开采与浅部的区别(三高一扰动) ;3 深部开采与浅部的区别(三高一扰动) ;3 深部开采与浅部的区别(三高一扰动) ;3 深部开采与浅部的区别(三高一扰动) ;4 深部开采工程岩体力学特性;4 深部开采工程岩体力学特性 ;4 深部开采工程岩体力学特性;围岩应力场的复杂性 ;围岩的大变形和强流变性特性 ;动力响应的突变性;深部岩体的脆性——延性转化;深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性;5 深部开采工程灾害表现形式 ;（1）岩爆频率和强???均明显增加 ;（2）采场矿压显现剧烈 ;（3）突水事故趋于严重 ;（4）巷道围岩变形量大、破坏具有区域性;（5）地温升高、作业环境恶化;（6）瓦斯涌出量增大;6 矿井深部开采六个转型 ;（1）硬岩矿井向软岩矿井的转化 ;（2）低瓦斯矿井向高瓦斯矿井的转变 ;（3）非突矿井向突出矿井的转变 ;（4）非冲矿井向冲击矿井的转变 ;（5）低渗透压矿井向高渗透压矿井的转变 ;（6）低温矿井向高温矿井的转变 ;7 深部开采十大理论问题;（1）深部工程岩体的力学特性;（2）深部工程岩体的连续性问题;（3）深部工程岩体的本构关系及参数确定方法;（4）深部工程岩体的强度确定方法;（5）深部工程岩体的强度破坏准则;（6）深部岩体结构的唯一性问题;（7）深部工程岩体的大变形问题;（8）深部工程岩体的非线性力