深部开采围岩稳定性与岩层控制关键理论和技术Keystone theory and techniques for surrounding rock stability and strata control in deep mining
蔡 美 峰1,2
摘要(Abstract)：
首先，介绍了地应力对采矿工程荷载作用方式的特殊性，阐述了地应力控制采矿开挖过程和岩层稳定性的力学机理。地应力是采矿开挖前就存在于地层中的天然应力，采矿开挖出现自由空间并引起地应力向自由空间释放，形成“等效释放荷载”，它作用在开挖自由空间的边界上，而不是采矿外边界上。“等效释放荷载”带动周围岩体变形、位移和应力集中，导致围岩和岩层失稳、破坏。这与传统力学理论“外边界加载模式”有本质区别。若将地应力直接加在采矿外边界上，将得出“采矿外边界位移最大、开挖周边位移最小”等一系列错误结果。为此，必须根据采矿设计的开挖形态，将地应力转换成“等效释放荷载”进行计算和分析，才能得到正确的结果。同时，必须认识到地下采矿是多步开挖过程，也就是多次“等效释放荷载”加载过程。岩体是非线性材料，荷载的力学效应具有加载途径性。优化开采布局、开采顺序等可以优化“等效释放荷载”加载途径和力学效应，实现更好的岩层控制效应。最后，提出了地下采矿围岩稳定性与岩层控制的基本原理和方法，指出：支护的根本目的是保护、改善和提高岩体的强度，必须改变把围岩当成一种被动的荷载加以支撑的传统认识；充分发挥围岩自身强度达到采矿工程稳定，是岩石力学最基本的原理。在深部高地应力条件下，为了控制岩层变形和移动，维持采矿工程的稳定，上述原理的指导尤其重要。
关键词(KeyWords)： 深部开采；地应力；等效释放荷载；围岩稳定性；岩层控制；力学机理；关键理论和技术
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作者(Author): 蔡 美 峰1,2
DOI: 10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.20200506.001