何滿潮（何滿潮院士）

小七
生活
2023-04-26 13:23

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由于深部巖體所處地球物理環境的特殊性和應力場的復雜性,使得深部建井工程中的大變形災害成災機理十分復雜,現有的監測、防控技術難以滿足未來1500~2000m深部建井安全高效施工及運營的要求。

為此，何滿潮院士在《煤炭學報》2021年第3期撰文“深部建井力學研究進展”，并以此為題在“深部巖體力學與開采理論”專題發布會對相關成果進行了詳解。

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創新點

（1）提出了以不同工程斷面配合高預應力恒阻非均勻支護實現應力場均勻化的深部非均壓建井新模式及其設計***。

（2）建立了不同巖體結構深井井筒力學模型分類體系并推導了橢圓形井筒的三維解析解。

（3）采用自主研發的深部巖體力學實驗裝備，揭示了深部非均勻壓力場條件下建井巖體大變形力學特性及其致災機理。

（4）研制了高恒阻、大延伸率NPR錨索新材料及其配套大變形災害控制技術。

（5）構建了無煤柱自成巷采礦損傷不變量方程，提出了深部無煤柱自成巷N00建井模式，為未來深部智能化、無人化開采建井提供了技術儲備。

作者簡介

何滿潮，男，1956年5月24日生，河南靈寶人。全國政協第十三屆委員，中國科學院院士，阿根廷國家工程院院士，教授，博士生導師，中國礦業大學（北京）深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室主任，兼任中國巖石力學與工程學會理事長、中國礦業科學協同創新聯盟理事長、中國礦業知識產權聯盟理事長。獲國家技術發明獎二等獎1項，國家科技進步二等獎3項，中國專利金獎1項，發表學術論文200余篇；獲“全國杰出科技人才獎”、“何梁何利科技進步獎”和國際防災減災學會“科學成就獎”，被授予“全國創新爭先獎狀”。2013年當選中國科學院院士。

研究方向

礦山巖體力學，深部工程災害控制理論與技術

主要成果

致力于礦山巖體力學基礎理論與災害控制關鍵技術的研究，取得了多項創新性成果，研發了多套大變形災害機理實驗系統，創建了深部巖體力學實驗室；形成了無煤柱自成巷110/N00工法技術體系，引領了礦業科學技術第三次革命。提出了具有負泊松比（NPR）效應的恒阻大變形錨桿（索）的理念，通過實驗定型了NPR錨桿（索）序列產品，研發了深部工程大變形災害控制系列技術，為深部煤炭資源安全高效綠色開采提供了重要的理論基礎與技術保障。

摘要

隨著淺部煤炭資源的日益枯竭,我國煤炭開采朝著深部化和大型化方向發展,新建和改擴建的大型立井年生產能力已達1000萬t,開采最大深度已達1500m。千米深井在建井時所處的高應力、“各向異性”(包括巖體、結構、應力等)復雜地質力學環境,造成井筒以及井底車場大巷圍巖出現塌方、巖爆以及沖擊地壓等大變形災害,嚴重影響深部礦井安全高效建設。

在國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”重點專項“煤礦深井建設與提升基礎理論及關鍵技術”支持下,提出了深部非均壓建井模式,以非均勻支護應對非均勻圍巖壓力;對煤系地層深部建井中典型的地層結構進行分類,并建立了深部不同應力條件下立井井筒力學模型。

開展了一系列模擬深部環境下的多場、多尺度巖石力學實驗,探明了深部建井巖體的各向異性與深部環境相互作用過程中的大變形力學特性,揭示了深部復雜地質環境下巖體大變形力學機理。

研發了適用于深部建井巖體大變形控制NPR錨桿錨索新材料,進行了一系列拉拔力學實驗對其優越性進行科學論證,并最終形成了一整套基于NPR錨桿錨索的支護技術;開展了無煤柱自成巷N00礦井建設研究,基于“切頂短臂梁”理論,建立了采礦損傷不變量的采礦工程模型。

部分圖片

龍固煤礦井壁壓力實測結果

非均勻應力場導致井巷支護結構破壞

深部“非均壓建井”新模式

深部井筒力學結構模型

不同巖體結構井筒理論模型分類

深部井筒大變形“界面耦合多層結構地質模型”

單一地層橢圓斷面立井井筒(地質模型IA與IB)建模的邊界條件

橢圓形井筒內邊界4個典型深度下的第1主應力σβ分布