深部硬巖巷道圍巖板裂破壞試驗研究進展與展望

羅 勇，宮鳳強

(1.南華大學 資源環境與安全工程學院，湖南 衡陽 421001；2.東南大學 土木工程學院,江蘇 南京 211189)

0 引 言

隨著淺部礦產資源開采量的逐漸枯竭，國內外許多礦山相繼進入深部開采狀態[1-3]。目前，南非的Mponeng金礦最大開采深度已經達到地下4 000 m，印度目前已經關閉的Kolar金礦開采最大深度達到了地下3 200 m，加拿大LaRond多金屬礦最大開采深度已經超過了地下3 000 m水平，美國的Lucky Friday多金屬礦山目前開采深度已經進入地下2 920 m ，而澳大利亞Mount Isa 銅礦開采已達到了1 900 m深度。據統計，目前我國千米以上的深部金屬礦山有16座[4]，其中開采深度最大的靈寶崟鑫金礦采深已達到1 600 m，夾皮溝金礦采深達到了1 500 m，新疆阿舍勒銅礦開拓深度超過了1 200 m，冬瓜山銅礦開采深度達到了1 100 m，且開采深度逐年快速增加，預計未來10 a將有1/3以上的金屬礦山開采深度達到或超過1 000 m，最大開采深度可達2 000～3 000 m[4]。此外，以我國東北、華東為代表的中東部區域煤炭資源開采以10～25 m/a 的速度向深部推進，有47 對礦井深度超過1 000 m[5]。由此可見，未來能源和礦產資源深部開采在我國將逐漸成為一種常態，是我國礦山持續發展的必由之路。

在深部礦山開采過程中，受高地應力和工程卸荷擾動等因素影響，硬巖易發生淺部少見的高應力誘導破壞現象[6]，表現為圍巖被近似平行于自由面的裂隙切割，形成一層層近似平行開挖面的薄板狀巖片[7-8]，這種破壞現象被稱為板裂破壞，英文表述稱其為“spalling”或者“slabbing”[9]。板裂破壞的產生與圍巖內部張拉裂紋的擴展與貫通密切相關[10-11]，在一些情況下還表現出與時間有關的破壞過程，是深部硬巖典型破壞形式之一。……