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摘要：深部开采岩体力学是我国国内目前相关专家的重点研究课题，其与国家和人民的生命财产安全相联系。同时由于我国不断加深地下工程的深度，使得工程的地质环境过于复杂和特殊，导致目前的工程灾害极其严重。为保证我国深部开采岩体力学问题的深入研究，解决存在的工程灾害问题，本文深入研究了深部岩体力学的相关问题，并希望借此提出能顾解决工程灾害的问题，为国家的发展贡献一份力量。
关键词：深部；岩体力学；工程灾害
一、深部开采岩体力学的特性
由于我国地下工程的不断发展，其已经逐渐与我国的经济相联系。我国经济在今后很长一段时间里都会凭借地下能源和矿产的开发来促进经济发展，因此我国相关部门开始逐渐展开深部开采岩体力学和工程灾害控制这一课题的研究。为更好的加快这一研究进度，需要深入分析深部岩体基本力学的特征，才能更好的解决问题。
1.1深部开采岩体力学的特性
相关研究人员曾指出，温度及压力的变化对于深部岩石在脆-延转化当中有着一定程度的影响，而更加内部的影响因素则是岩石自身的内部结构变化。尤其是岩石内部颗粒的运动、生长以及颗粒内部键之间的分裂和融合，都对岩石的转变起到了作用。
岩体的整体裂变过程包含内部能量释放和消耗，岩石发生破裂是因为内部已经消耗了一定的能量。因此具体到物理特性即为：岩体发生破裂是因为内部材料的能量消耗积累到一定程度所发生的一种现象。
相关研究还表明，岩体的应力—应变关系在压力及温度的共同作用下会有所不同，在小于0.3%的作用下岩体具有弹性，而在大于0.3%的作用下岩体会出现非线性的弹性特性。同时，如果为岩体进行升温，岩体并未出现突出的热开裂情况，但是如果对岩体进行降温则其本身会出现开裂情况，这是因为岩体在冷却中部分内部颗粒性质变化不均引起岩体变形不均。
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1.2 深部巷道围岩峰后破裂变化与失稳措施研究
岩体弹性变形条件之一是岩体破裂所产生的自由度，通过相关研究，可以看出岩石的破裂与变形的发生是相互伴随出现的，这样就可以确定较软质岩石出现延性特性的大致变化区间。因此，岩体的延变过程从本质上来说具有明显的非线性变化特征。同时，深部岩体的测试材料表明，岩石在开始变形到开始破裂这一变化过程中会让其性质从连续性变为不连续性。
因此，通过以上深部巷道围岩峰后破裂的变化过程研究和分析，可以看出，岩体破裂的现象具有的结构有序性和非线性动力破坏机制等特性。此种巷道围岩的破裂结构更为常见的是发生在应力高和硬度大的岩体上。根据深部围岩的破裂特性，可以看出深部围岩在分布上如果呈现间隔断裂的结构时会让围岩更加稳定。
二、工程灾害控制研究
在对相关深部岩体开采的问题进行分析后，可以通过研究结果为越来越频繁出现的工程灾害提供改善性建议，以最大程度保障工程和人员安全。
2.1 建立深部岩体防冲支护措施
大多数工程灾害的发生主要是由于深部岩体由于承受着较高应力导致内部积聚的能量大规模瞬间释放。曾有相关人员研究指出，固体、气体、液体能量、顶板垮落、构造能量诱发都有可能会诱发地压的冲击，也有可能是几种能量源共同作用诱发地压冲击。岩体在变形中有一种从稳定状态积蓄能量到非稳定状态释放能量的过程，这一过程就是非线性动力学的过程。当开始进行深部开采时，深部岩体会出现较大幅度的变形过程。如果从某一种能量源进行分析会较难看清其变化特征，只有综合分析，将五个诱发原因组合起来才能更加全面的分析出岩体在能量源冲击地压时的变化机制，才能及时做出有效的防范措施。
2.2深部开采下的冲击地压机制
根据岩体的形成原因对岩体的成分和结构进行了深入研究，研究发现岩体在变形中的外观变化有着一定的规律，裂纹的产生受岩体内部成分的影响。裂纹较为平滑时，其主要产生于岩体的成长，在受到地压冲击时，裂纹逐渐显现且呈带状，这就突出了裂纹从开始出现到岩体完全破裂这一完整过程的特征。
此外，还有相关人员曾进行了岩体结构失稳的相关实验，模拟了岩体的结构失稳整体系统，把深部围岩破裂的影响因素进行了全方位的实验和分析，最终得出结果：岩体在破裂过程中存在着结构失稳情况，这一变化围绕着能量收集和释放，受到各种因素的影响。研究这一现象有助于了解岩体破裂的发生机制，能够根据其发生原理找出防范工程灾害的有效措施。
2.3 工程灾害控制
工程灾害多表现与深部煤和瓦斯的灾害。因此，为减少工程灾害，首先要减少煤和瓦斯的灾害产生。当挖掘深部巷道时应该了解其两侧的煤层分布特征和规律，只有这样才有助于建立虚拟模型用于展现煤炭岩体的内部特征及性质，更加有针对性的提出工程灾害防范措施。
在分析影响深部煤炭和瓦斯开采的诸多因素时，必须要注意分析瓦斯在防范滑脱效应时的诸多模型，利用模型分析出造成瓦斯泄露的各项数据，从而在开采过程中提醒相关工作人员提起注意，同时能够为大规模安全开发煤层产量提供有力的数据支持。
在工程灾害中金属矿也是灾害发生的一种环境，因此需要加强金属矿区的雷达探测，利用探测到的信号及信号特征规律加以分析，建立一种精确的探测信号防范机制，识别金属矿中各项因素对于工程灾害的影响，有助于早期防范工程灾害，保证工程和人员安全。而在一些传统的采矿区通常会有一些大面积的采空区，采空区的存在造成矿区局部地区结构失衡，很有可能由于一些开采中的小纰漏引起挣个矿区的彻底崩塌。也有可能使得在开采过程中工作人员和机器掉入其中而造成巨大损失。为防范这一工程灾害，需要科学合理的开采矿山，及时利用科技手段描述矿区的空间分布，在矿区准确及时的确定采空区，保证工作人员和机器的安全。
同时要加强深部岩体及工程的安全预警，建立稳定的岩体结构，挖掘合理的深部巷道用以安全支护深部工程。无线传输当中的微震检测系统运用了各种高科技手段，综合了多种探测和信号监管技术，为深部工程的安全预警提供了较强的保证。
三、结束语
深部开采岩体关乎到我国的岩体力学与岩体工程的研究，同时其与我国的经济也有较大联系。我国在这一领域虽然已经取得较高成果，但是随之而来的工程灾害也在频繁出现，这些灾害的成因也需要相关人员更加科学的分析。因此必须深入研究这一课题积累更多的科学理论，利用科学合理的研究理论来加强深部岩体开采的操作技术，为深部岩体工程的工作人员提供生命安全保证，减少工作机械的损坏，为我国的能源合理开发和经济快速发展贡献一份力量。
参考文献：
[1]蓝航，陈东科，毛德兵.我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J].煤炭科学技术，2016（01）
[2]谢和平，高峰，鞠杨.深部岩体力学研究与探索[J]. 岩石力学与工程学报，2015（11）
论文作者:邵伟立
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/4
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