金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室


Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mines,USTB

深部岩石力学与工程


一、科研人员

学术带头人:蔡美峰

主要骨干:纪洪广李长洪、朱维耀、吴顺川王金安


二、研究简介


深部岩石力学与工程,重点展开矿山地应力测量与反演、矿山岩体力学多场耦合理论、采矿设计不确定性分析和优化理论、深井工程支护和加固理论与方法等研究,为金属矿山高效开采与安全奠定了理论基础。


三、主要研成果

深部岩石力学与工程。该方向获国家科技进步二等奖1项、省部级奖24项,出版专著4部,发表SCI/EI论文120余篇,创造出显著的经济社会效益,在国内外产生重要影响。《岩石力学与工程》作为《岩石力学》课程的重要参考教材被国内外矿业类院校广泛使用,并获得国家教学成果二等奖和北京市高等教育精品教材。

针对深部开采与深部地下工程的复杂性,以地应力测量理论和技术为基础,通过矿山岩体非线性、不连续性和各向异性的地应力测量基础理论研究、以地应力为基础的深部地下工程、开采工程优化设计研究,在深井建设、开采系统优化布置以及深部开采动力灾害防控等方面取得创新性成果:

1. 以自主发明的可实现完全温度补偿并考虑岩体非线性的地应力解除测量技术为基础,大力推进我国矿山的地应力测量工作。

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改进型地应力测量探头



2. 基于地应力分布规律及其局部化特征,优选合理采矿方法,确定最佳开采总体布置、采场结构参数和开采顺序,进而实现深部开采过程中的地压控制和动力灾害防控,取得突破性进展。应用范围涵盖我国铁矿、镍矿、金矿、煤矿等一批重点骨干矿山企业。

3. 开展了深厚冲积层竖井的机械化钻井工艺风险分析及其控制机理研究,参与完成了“一扩成井”快速钻井法凿井关键技术及装备研究,使钻井法工艺水平和装备能力得到大幅度提升。

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一扩成井”快速钻井法凿井新工艺


近年来,依托地应力测量方法与技术,先后承担国家科技支撑、重点研发、自然科学基金重点项目等,获国家及省部级科技进步奖5项,出版专著4部,其中:《地应力测量原理和技术》是国内外第一部系统介绍地应力测量方法和实践的专著;《岩石力学与工程》被国内矿业类院校作为《岩石力学》课程的重要参考教材,并获得国家教学成果二等奖、北京市教学成果二等奖和北京高等教育精品教材,创造出显著的经济社会效益,在国内外产生了重要影响。


佐证材料:

[1] 国家科学技术进步二等奖,“一扩成井”快速钻井法凿井关键技术及装备研究,2012年. (此项成果未包括在上次重点实验室评估期中)

[2] 北京市教学成果二等奖,基于“岩石力学与工程”课程的研究性教学改革与实践,2013年.

[3] 国家级精品资源共享课,岩石力学与工程,2013.

[4] MIAO Shengjun, CAI Meifeng, GUO Qifeng, et al. Damage effects and mechanisms in granite treated with acidic chemical solutions[J]. International Journal of    Rock Mechanics and Mining Sciences, 2016, 88: 77-86.

[5] MIAO Shengjun, CAI Meifeng, GUO Qifeng, et al. Rock burst prediction based on in-situ stress and energy accumulation theory[J]. International Journal of  Rock Mechanics and Mining Sciences, 2016, 83: 86-94.

[6] XU Xueliang, WU Shunchuan, GAO Yongtao, et al. Effects of micro-structure and micro-parameters on brazilian tensile strength using flat-joint model[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, 49: 3575-3595.

[7] WU Shunchuan, XU Xueliang. A study of three intrinsic problems of the classic discrete element method using flat-joint model[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, 49: 1813-1830.

[8] 蔡美峰,郭奇峰,等. 基于地应力现场实测与开采扰动能量积聚理论的岩爆预测研究[J]. 岩石力学与工程学报,2013,32(10):1973-1980.

[9] 周喻,吴顺川,高永涛,等. 一种节理岩体各向异性的确定方法. 发明专利,ZL201310073786.5,2014年8月授权.

[10] 周喻,吴顺川,赵伟. 一种节理岩体表征单元体积的取值方法. 发明专利,ZL201310061950.0,2015年7月授权.