引言

深部采矿是缓解矿产资源供需矛盾的必然选择，但其特殊的地质环境使岩体力学响应与浅部存在本质差异。浅部采矿中成熟的岩体稳定控制技术，在深部高应力条件下往往难以适用，岩爆、巷道大变形、突水突泥等地质灾害频发，不仅威胁作业人员生命安全，还会造成设备损坏与生产中断。岩体力学行为是深部采矿安全的核心控制因素，其变形、破坏规律直接决定支护设计、开采方案的合理性。随着采矿深度不断增加，岩体所受地应力显著提升，原岩平衡状态被打破后，易产生复杂的力学响应。系统研究深部岩体力学行为特征，开发针对性的安全防护技术，对推动深部采矿工程安全、高效、可持续发展具有重要现实意义。

一、深部采矿中岩体力学行为的核心特征

（一）高应力下的力学响应异化

深部岩体长期处于高地应力环境，其力学响应与浅部岩体存在明显差异。浅部岩体以弹性变形为主，而深部岩体在高应力作用下，易出现塑性变形加剧现象，表现为巷道开挖后围岩收敛量显著增大，且变形持续时间延长。当应力超过岩体承载极限时，会引发突发式岩爆灾害，这种灾害具有瞬时性与破坏性，无明显前兆且释放能量巨大。同时，高应力使岩体的脆性特征更加突出，原本具有一定韧性的岩体在深部环境中，可能转变为脆性岩体，导致破坏形式从渐进式变为突发式，增加灾害防控难度。

（二）环境耦合作用下的力学性能劣化

深部采矿中，地应力、地温、地下水形成的耦合环境，会加速岩体力学性能劣化。高地温使岩体内部热应力增大，改变岩体的物理力学参数，降低其强度与弹性模量，同时高温环境还会加剧岩体的风化与裂隙发育。地下水的渗透作用一方面会软化岩体结构面，降低结构面的抗剪强度，另一方面水压力会改变岩体内部应力分布，诱发岩体失稳。地应力与水、热的耦合作用，使岩体力学行为呈现出非线性特征，单一因素下的力学规律难以准确描述实际变形破坏过程，给力学行为预测带来极大挑战。

（三）开挖扰动后的力学行为动态演化

采矿开挖会打破深部岩体原有的应力平衡状态，引发岩体力学行为的动态演化。开挖初期，岩体因卸荷产生瞬时弹性变形，随后在高应力作用下进入塑性变形阶段，此阶段围岩易出现裂隙扩展与位移累积。当开挖扰动持续作用时，岩体内部裂隙会不断贯通，形成宏观破坏面，最终导致巷道坍塌或岩爆发生。这种动态演化过程具有明显的时间效应，不同开挖阶段、不同支护时机，岩体的力学响应差异显著。

二、深部采矿中岩体安全防护的核心技术体系

（一）岩体稳定性监测预警技术

岩体稳定性监测预警是深部采矿安全的第一道防线，通过实时捕捉岩体力学响应信号，实现灾害超前预警。应力监测技术采用钻孔应力计、光纤传感等设备，实时监测岩体内部应力变化，精准识别应力集中区域；位移监测通过布设多点位移计、收敛计等，跟踪围岩变形动态，分析变形速率与累积量，判断岩体稳定状态。微震监测技术是岩爆预警的核心手段，通过监测岩体破裂产生的微震信号，分析信号的能量、频次特征，实现岩爆发生时间、位置的预判。

（二）高强度支护与加固技术

针对深部岩体大变形与高应力特征，高强度支护与加固技术旨在提升岩体承载能力，控制岩体失稳破坏。主动支护技术以锚杆、锚索为核心，通过施加预紧力将围岩锚固成整体，增强岩体自身稳定性，其中高预应力锚索可有效控制深部岩体的大变形，适用于应力集中区域。被动支护技术采用高强度棚架、喷射混凝土等，形成刚性支撑结构，抵御岩体变形压力，喷射混凝土与围岩紧密结合，能及时封闭围岩裂隙，防止水与空气对岩体的侵蚀。联合支护技术结合主动与被动支护的优势，根据岩体力学行为特征优化支护参数，实现“及时支护、强初撑、缓变形”的支护效果。

（三）灾害防控与应急处置技术

灾害防控与应急处置技术聚焦岩爆、突水等典型深部采矿灾害，构建“预防-处置-救援”的完整体系。岩爆防控采用应力释放技术，通过钻孔卸压、爆破卸荷等方式，降低岩体应力集中程度，从源头减少岩爆风险；突水防控以注浆堵水技术为核心，通过向岩体裂隙注入浆液，形成防渗帷幕，阻断地下水通道，同时加强地下水动态监测，实现突水前兆预警。应急处置技术包括应急支护设备、人员避险系统等，在灾害发生时，可快速架设临时支护控制岩体进一步破坏，人员避险硐室与紧急撤离通道能为作业人员提供安全保障，降低灾害损失。

三、提升深部采矿安全防护水平的完善策略

（一）强化岩体力学理论与试验研究

加强深部岩体力学基础理论研究，结合高应力、多场耦合环境特征，建立符合深部岩体力学行为的理论模型，突破传统浅部岩体力学理论的局限。开展大型物理模拟试验，利用相似材料模拟深部采矿全过程，揭示岩体变形破坏的动态演化规律；借助数值模拟技术，构建三维地质模型，对不同开采方案下的岩体力学响应进行预测，为开采方案优化提供理论支撑。推动理论研究与工程实践深度融合，将现场监测数据与理论模型结合，不断修正完善力学参数，提升理论对工程实践的指导价值。

（二）推动安全防护技术创新与升级

加大深部采矿安全防护技术的研发投入，重点突破智能化、高强度防护技术瓶颈。开发新型支护材料，提升材料的强度、耐久性与适应性，如高强度复合材料锚杆、柔性喷射混凝土等，满足深部岩体大变形的支护需求；推动监测技术智能化升级，融合物联网、人工智能技术，构建实时监测、智能分析、自动预警的一体化监测系统，提升预警的准确性与及时性。推广绿色防护技术，在支护材料研发与灾害处置中，注重环保性与资源循环利用，降低采矿活动对生态环境的影响。

（三）完善安全管理体系与人才培养

建立健全深部采矿安全管理体系，明确各环节安全责任，将岩体力学监测、支护质量检查、灾害预警处置等纳入标准化管理流程。制定针对性的安全管理制度，结合不同矿区的地质条件与力学特征，细化开采方案审批、支护施工验收、应急演练等要求，确保安全措施落到实处。加强专业人才培养，高校与企业开展合作，开设深部采矿与岩体力学相关课程，强化实践教学环节，培养兼具理论知识与工程经验的复合型人才。

结束语

深部采矿中的岩体力学行为研究与安全防护技术创新，是保障深部矿产资源安全高效开发的核心课题。深部岩体在高应力、多场耦合环境下呈现的特殊力学行为，决定了安全防护技术必须突破传统模式，实现从被动应对向主动防控的转变。当前，岩体力学理论研究的深化、监测技术的智能化升级、支护材料的创新发展，为深部采矿安全提供了有力支撑，但仍面临复杂地质条件下力学行为预测难、防护技术适应性不足等问题。未来，需通过理论与实践的深度融合、技术与管理的协同发力，不断提升深部采矿岩体稳定控制水平，推动深部采矿工程朝着更安全、更高效、更绿色的方向发展，为矿产资源的可持续开发提供坚实保障。

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