“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望

国内外深部资源开采发展的现状表明，随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭，深部矿产资源开采已然趋于常态。然而，由于深部岩体典型的“三高”赋存环境的本真属性及资源开采“强扰动”、“强时效”的附加属性，导致深部高能级、大体量的工程灾害频发，机理不清，难以预测和有效控制，传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。其根本原因在于，现有岩石力学理论都建立在基于静态研究视角的材料力学基础上，已滞后于人类岩土工程实践活动，与深度不相关、与工程活动不相关、与深部原位环境不相关，亟需发展考虑深部原位状态和开采扰动的深部岩体力学新理论、新方法，破解深部资源开采的理论与技术难题。项目以提升中国深部资源获取能力为导向，针对我国深部矿产资源开采将全面进入1000~2000m阶段这一基本现状，凝练了四大关键科学问题：（1）深部岩体原位力学行为与地应力环境；（2）深部岩体应力场-能量场分析、模拟与可视化；（3）深部强扰动和强时效下的多相并存多场耦合理论；（4）深部资源低生态损害协同高效开采理论与技术。并结合关键科学问题的内涵，提出了五大重点研究内容：（1）深部岩体原位力学行为和地应力环境；（2）深部采动岩体力学及多场多相渗流理论；（3）深部采动应力场-能量场演化规律；（4）深部岩体变形监测、安全预警与稳定控制；（5）深部矿产资源生态化协同高效开采理论与技术。最后，将五大重点研究内容细分为九大前沿研究方向：（1）深部岩体原位力学行为研究；（2）深部围岩长期稳定性分析与控制；（3）深部地应力环境与灾害动力学；（4）深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论；（5）深部采动应力场-能量场分析、模拟与可视化；（6）深部高应力诱导与能量调控理论；（7）深部采动岩层变形监测预警与控制；（8）深部煤矿安全绿色开采理论与技术；（9）深部金属矿协同开采理论与技术。从而初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系，以期为未来我国数万亿的深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。

Research Framework and Anticipated Results of Deep Rock Mechanics and Mining Theory