采动地压防控

代表性成果八：深部金属矿地压控制理论及技术 1、深部金属矿超前序次释压开采理论 针对深部金属矿高地压、强扰动引发的岩爆、垮冒等灾害频发，传统开采方 案僵化、地压防控被动的技术痛点，本成果提出超前序次释压开采理论，该理论 核心在于“超前优化”与“序次调控”协同。超前阶段以采动地压均衡为原则， 结合三维地质灾害建模，优化采矿方法、采场结构参数与回采顺序，从源头构建 低应力开采环境；序次阶段依托采动地压动态监测系统，实时捕捉应力演化规律， 分阶段协同运用自承载主动释压支护、释压爆破等技术，主动疏导高应力。该理 论打破传统被动防控模式，可精准识别高应力集中区，有效引导应力向围岩深部 有序释放，大幅降低动力灾害发生率，为深部金属矿安全高效开采提供核心理论 支撑。授权专利：深部金属矿超前序次释压开采理论CN121047590A。

2、主动自承载支护技术 针对深部高应力硬岩井巷开挖过程中围岩应力集中显著、变形能快速积聚且 易诱发动力失稳等突出问题，围绕围岩承载能力不足与能量释放失控两类关键矛 盾，形成了自承载与主动释压相结合的协同控制机制（图48-图50），实现围岩结 构稳定性提升与变形能调控的统一，为深部井巷稳定控制提供了系统性技术支撑。

在现场应用过程中，通过对采用释能支护后的巷道围岩变形与应力响应进行 持续监测，系统分析了围岩稳定性演化特征。监测结果表明，围岩位移总体处于 较小水平，在典型监测断面处，浅部围岩（约3.0 m范围内）两帮及顶板最大位移 分别约为0.53 mm、0.42 mm和0.32 mm，两帮位移略大于顶板，反映出围岩受力 分布与未支护条件下破坏主要发生于两帮的特征一致，但整体变形量显著降低。 围岩变形主要集中于支护初期阶段，随后随时间推移逐步趋于稳定，未出现持续 发展或失稳趋势。 进一步分析围岩应变分布特征可知，围岩应变量随深度增加逐渐减小，各监 测点应变水平均低于岩体发生破坏的临界阈值，说明支护体系有效抑制了围岩内 部破坏演化过程，限制了裂隙扩展与结构劣化。上述监测结果表明（图51），释 能支护体系能够在保证围岩变形可控的同时，实现能量的有效调控与释放，显著 提升巷道围岩整体稳定性。综合来看，通过承载能力提升与能量调控的协同作用， 围岩变形得到有效控制，应力与应变始终处于安全范围内，工程结构保持长期稳 定状态，验证了自承载与主动释压协同机制在实际工程条件下的适用性与可靠性。

3、金属矿深部井巷释压爆破技术 由于地应力随着开采深度的增加不断增大，岩爆现象发的概率会明显增大。 为防止岩爆现象的发生，必须采取有效的措施进行释压。爆破释压由于施工工艺 简单、释压效果好，被广泛应用于深部地下工程中。释压爆破通过爆破应力波对 岩体产生破坏作用，在开挖区周围岩体中形成一个破碎区，降低围岩弹性应变能 的高水平聚积状态，将高应力水平区向围岩深部转移，降低开挖区应力以保证矿 山深部开采或深部巷道掘进的顺利实施。 以超深竖井为例，基于数值模拟结果可知超深竖井在开挖后采动应力沿着竖 井围岩转移并在最小主应力方向的竖井围岩两侧产生应力集中（图52）。根据采 动应力的转移路径及应力集中区域提出一种竖井壁后与超前深孔相结合的爆破 释压方法，即分别在竖井最小主应力方向的井壁和在掘进工作面方向超前爆破形 成释压缝，进而释放应力。基于采动应力分布规律和现场工程地质条件，确定出 超深竖井壁后及超前深孔释压的炮孔位置、炮孔间距、炮孔数量等爆破参数（图 53~图55）。竖井壁后与超前深孔相结合的爆破释压方法能够在平行于最小主应 力方向形成爆生裂隙，进而阻断超深竖井采动应力转移路径，使超深竖井围岩的 应力重新分布，确保超深竖井处于低应力区，保证超深竖井井壁的稳定及现场施 工人员的安全。