目前世界上主要矿业大国相继进入深部开采,超过1000m的矿井已有100余座,分布在南非、加拿大、德国、俄罗斯、波兰等国家,其中以南非最具代表性。
几十年持续的大规模资源开采使得我国浅部矿产资源已趋于枯竭,我国未来矿产资源开发将全面进入1000~2000m深部。2004年我国的千米深井仅有8处,2015年全国千米深井已达80余座并且还以每年10~25m的速度向下延伸。另外,我国有一批即将开发的千万吨级特大型金属矿山其开采深度超过1000m。
资源开采进入1000m深部以后,难度加大、动力灾害等安全事故更加凸显,如:高能级岩爆与矿震、大体量煤与瓦斯爆炸与突水,与浅部资源开采相比,更加错综复杂,机理不清,难以预测和有效控制。
鉴于此,国家在“十三五”期间,将“深部岩体力学与开采理论”列入国家重点研发计划项目,研究团队吸纳了煤矿、金属矿领域最高水平的8所高校、5家研究所、7家企业,组建了“产学研用”四位一体的高水平研究团队。经过3年的联合攻关,针对深部矿产资源开采中的共性基础科学问题,联合中国锦屏地下实验室、深部资源开采国家级示范工程基地——中国平煤神马集团、金川集团股份有限公司,系统研究了深部岩体原位力学行为与地应力环境、深部岩体应力场—能量场、深部强扰动和强时效下的多相并存多场耦合以及深部资源低生态损害协同高效开采理论与技术,系统探索了深部与浅部岩石力学行为本质差异,提出了应力场和能量场定量的可视化分析方法,建立了深部岩体能量调控理论与动力灾害预警体系,构建了深部原位应力状态和地应力环境下的岩石力学新原理、新理论、新技术。
《煤炭学报》2019年第5期前24篇论文汇集了“深部岩体力学与开采理论”研究团队的最新研究成果,包括深部岩体原位力学行为和地应力环境,深部采动岩体力学及多场多相渗流理论,深部采动应力场-能量场演化规律,深部岩体变形监测、安全预警与稳定控制,深部矿产资源生态化协同高效开采理论与技术等5个方面的内容。
“深部岩体力学与开采理论”专辑的出版,得益于有关专家在百忙之中对论文的认真评审。在此,谨向所有审稿专家表示崇高的敬意!
——谢和平
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