何满潮（何满潮院士）
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由于深部岩体所处地球物理环境的特殊性和应力场的复杂性,使得深部建井工程中的大变形灾害成灾机理十分复杂,现有的监测、防控技术难以满足未来1500~2000m深部建井安全高效施工及运营的要求。
为此，何满潮院士在《煤炭学报》2021年第3期撰文“深部建井力学研究进展”，并以此为题在“深部岩体力学与开采理论”专题发布会对相关成果进行了详解。
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创新点
（1）提出了以不同工程断面配合高预应力恒阻非均匀支护实现应力场均匀化的深部非均压建井新模式及其设计方法。
（2）建立了不同岩体结构深井井筒力学模型分类体系并推导了椭圆形井筒的三维解析解。
（3）采用自主研发的深部岩体力学实验装备，揭示了深部非均匀压力场条件下建井岩体大变形力学特性及其致灾机理。
（4）研制了高恒阻、大延伸率NPR锚索新材料及其配套大变形灾害控制技术。
（5）构建了无煤柱自成巷采矿损伤不变量方程，提出了深部无煤柱自成巷N00建井模式，为未来深部智能化、无人化开采建井提供了技术储备。
作者简介
何满潮，男，1956年5月24日生，河南灵宝人。全国政协第十三届委员，中国科学院院士，阿根廷***工程院院士，教授，博士生导师，中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程***重点实验室主任，兼任中国岩石力学与工程学会理事长、中国矿业科学协同创新联盟理事长、中国矿业知识产权联盟理事长。获***技术发明奖二等奖1项，***科技进步二等奖3项，中国专利金奖1项，发表学术论文200余篇；获“全国杰出科技人才奖”、“何梁何利科技进步奖”和国际防灾减灾学会“科学成就奖”，被授予“全国创新争先奖状”。2013年当选中国科学院院士。
研究方向
矿山岩体力学，深部工程灾害控制理论与技术
主要成果
致力于矿山岩体力学基础理论与灾害控制关键技术的研究，取得了多项创新性成果，研发了多套大变形灾害机理实验系统，创建了深部岩体力学实验室；形成了无煤柱自成巷110/N00工法技术体系，引领了矿业科学技术第三次革命。提出了具有负泊松比（NPR）效应的恒阻大变形锚杆（索）的理念，通过实验定型了NPR锚杆（索）序列产品，研发了深部工程大变形灾害控制系列技术，为深部煤炭资源安全高效绿色开采提供了重要的理论基础与技术保障。
摘 要
随着浅部煤炭资源的日益枯竭,我国煤炭开采朝着深部化和大型化方向发展,新建和改扩建的大型立井年生产能力已达1000万t,开采最大深度已达1500 m。千米深井在建井时所处的高应力、“各向异性”(包括岩体、结构、应力等) 复杂地质力学环境,造成井筒以及井底车场大巷围岩出现塌方、岩爆以及冲击地压等大变形灾害,严重影响深部矿井安全高效建设。
在***重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项“煤矿深井建设与提升基础理论及关键技术”支持下,提出了深部非均压建井模式,以非均匀支护应对非均匀围岩压力;对煤系地层深部建井中典型的地层结构进行分类,并建立了深部不同应力条件下立井井筒力学模型。
开展了一系列模拟深部环境下的多场、多尺度岩石力学实验,探明了深部建井岩体的各向异性与深部环境相互作用过程中的大变形力学特性,揭示了深部复杂地质环境下岩体大变形力学机理。
研发了适用于深部建井岩体大变形控制NPR锚杆锚索新材料,进行了一系列拉拔力学实验对其优越性进行科学论证,并最终形成了一整套基于NPR锚杆锚索的支护技术;开展了无煤柱自成巷N00矿井建设研究,基于“切顶短臂梁”理论,建立了采矿损伤不变量的采矿工程模型。
部分图片
龙固煤矿井壁压力实测结果
非均匀应力场导致井巷支护结构破坏
深部“非均压建井”新模式
深部井筒力学结构模型
不同岩体结构井筒理论模型分类
深部井筒大变形“界面耦合多层结构地质模型”
单一地层椭圆断面立井井筒(地质模型IA与IB)建模的边界条件
椭圆形井筒内边界4个典型深度下的第1主应力σβ分布
椭圆形井筒内边界在4个典型深度下的第1主应变εβ分布
深部软岩黏土矿物微观晶体结构
高岭石与水分子吸附、扩散、渗透作用
杂质掺杂对水分子在高岭石结构内部吸附影响
高岭石在单轴拉伸状态下的微观变形和破坏过程
高岭石在单轴压缩状态下的微观变形和破坏过程
高岭石在剪切状态下的微观变形和破坏过程
深部建井岩体与水相互作用软化效应典型实验
假三轴条件下深部砂岩应力-应变曲线
真三轴条件下深部砂岩应力-应变曲线
深部砂岩变形全过程能量演化曲线(σ3unload=13MPa)
不同模拟深度、相同应力路径下深部砂岩强度准则拟合曲线
矩形巷道开挖破坏及其红外能量演化特征
马蹄形巷道开挖卸荷后变形特征
多面卸载应变岩爆实验
不同断面形状井筒/巷道冲击岩爆实验
不同断面形状井筒/巷道冲击岩爆实验声发射特征
复合灾害孕育过程声发射能量演化特征
复合灾害孕育阶段瓦斯压力与能级频次间关系
宏观结构NPR杆/索新材料
NPR锚杆锚索拉伸特性曲线
拉伸断口形态对比
滞回耗能曲线对比
霍普金森高速冲击曲线对比
采矿损伤不变量的采矿工程模型
深部煤矿N00矿井建设开拓布局设计
来源：
何满潮. 深部建井力学研究进展[J].煤炭学报,2021,46(3):726-746.
HE Manchao. Research progress of deep shaft construction mechanics[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(3):726-746.
责任编辑：郭晓炜
编辑整理：郭晓炜
审核：常 琛
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