深部金属矿建井与提升关键技术
国家重点研发计划
 项目编号:2016YFC0600800
课题3简介

课题三:金属矿深竖井井壁结构与围岩控制关键技术


研究目标:

    针对深竖井深部地层高地应力、高地温、高渗透水压等特殊建井工程条件及其复杂应力条件,重点研究围岩与井壁及支护结构体系间的相互作用与协同机理、深井井壁结构功能、形式和材料、矿山服役环境及其对井壁及支护结构的劣化作用、高应力条件下复杂地层局部改性控制关键技术,建立大埋深立井井壁设计理论及其可靠性保障技术。


研究内容:

(1)金属矿硬岩条件下深竖井围岩变形演化规律及其与井壁相互作用机理

   ①大埋深强压缩硬岩地层井筒断面及其围岩变形破坏规律; ②开挖扰动下深井井筒围岩变形演化规律及表征方法; ③高应力条件下开挖诱致井筒围岩体动力响应特征; ④复杂应力条件下井壁与井筒围岩体协调变形机制与调控; ⑤役期井筒围岩与井壁协同变形动态演化机制及其可靠性分析。

(2)高地应力、高地温、高渗透压耦合作用下井壁结构设计理论与方法

   ①围岩与支护协同作用的井筒断面形式与井壁结构设计基础理论; ②深井筒纵向稳定性分析与结构设计方法; ③高地应力、高地温、高渗透压耦合作用下新型适配性井壁结构及优化设计; ④高速重载提升振动荷载作用下井壁长期稳定性与控制; ⑤金属矿长期服役条件下井壁结构可靠性设计与评价方法。

(3)金属矿服役条件下深竖井井壁混凝土材料及其性能优化

   ①金属矿服役条件下深竖井腐蚀环境调查及有害因素辨识; ②在役工作荷载下井壁损伤演化机理及其反演分析; ③金属矿服役条件下井壁结构材料腐蚀劣化机理与控制; ④应力场-化学场耦合作用下井壁结构材料破坏特征及耐久性分析; ⑤深竖井井壁结构材料性能优化与可靠性设计。

(4)深部高孔隙水压力条件下堵水、封水材料与工艺

   ①金属矿深部地层结构与地下水赋存状态及突水危险性评价; ②深部高压裂隙水快速封堵材料与富水碎裂围岩加固材料研发; ③深部高压裂隙水钻注一体化注浆封堵与减压截断控制技术; ④深竖井动水条件下复合式止浆垫快速构筑技术及封堵工艺。

(5)深部高应力条件下破碎岩体注浆改性方法与支护加固技术及工艺

   ①金属矿深部脉状地层裂隙发育特征及破碎状态评价; ②金属矿深部高渗透压条件下注浆浆液扩散机理与控制技术; ③深部破碎岩体预注浆加固方法与工艺; ④深部破碎岩体自适应锚固与支护加固处置技术; ⑤注浆锚固复合体力学性能及其稳定性评价。

(6)金属矿深竖井高应力地层冲击危险性控制技术

   ①深竖井冲击危险区识别与预测; ②深竖井高冲击危险区减压释能机理与技术; ③深竖井岩爆冲击危险区应力调控与支护控制; ④高应力地层冲击危险性井筒围岩体应力调控效果检验与评价。


承担单位:山东黄金集团公司、东北大学、北京科技大学、山东大学、中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、北京矿冶研究总院、中国恩菲工程技术有限公司、北京中煤矿山工程有限公司

课题负责人:陈玉民

主要学术骨干:崔仑、赵兴东、周晓敏、刘娟红、章林、李树忱、曹辉