深部矿产资源开发持续推进,矿山巷道向更深、更复杂地质环境延伸,由此带来的围岩变形、失稳乃至灾害风险,成为制约绿色安全开采的重要瓶颈。
尤其在倾斜软岩地层中,巷道受高地应力、构造作用和岩体软化等因素叠加影响,往往表现为大变形、持续蠕变、破碎扩展快等特征,传统支护方式难以兼顾“稳得住、寿命长、维护少”的综合目标,工程实践亟需更具针对性的理论解释与成套技术方案。
此次获奖项目聚焦的正是深部倾斜软岩巷道“为何变形、如何破坏、怎样支护”的核心问题。
相关研究围绕变形破坏机理识别与控制路径优化展开,从工程地质条件、应力演化规律、岩体结构特征及水化软化等关键因素入手,揭示软岩巷道在深部环境下的失稳诱因与演化机制,并在此基础上形成适配性更强的支护新技术与应用方案,实现从“事后加固”向“源头控制、系统治理”的转变。
这种从机理研究到工程应用的贯通,对于提升深部矿山巷道长期稳定性、降低支护维护成本具有现实意义。
从原因看,深部开采带来的高应力环境是软岩大变形的基础条件;倾斜地层使受力与变形呈现明显非对称,局部应力集中更易诱发剪切破坏与层间滑移;软岩材料本身强度低、遇水易软化、时间效应显著,导致巷道变形具有“快—慢—再加速”的阶段性特征。
多因素耦合作用下,单一支护材料或传统经验参数往往难以奏效,必须以机理为依据进行系统设计,通过支护结构、施工工艺与监测反馈的协同,提升控制效果和适应性。
从影响看,该成果的推广应用有望在三个方面形成带动:其一,有助于提升深部矿山安全生产水平,减少因巷道失稳引发的停产检修和次生风险;其二,通过提高巷道稳定性与使用寿命,降低重复修复带来的资源与能耗投入,契合绿色矿山“减量、提效、降耗”的导向;其三,以成套技术推动行业标准化、规范化实践,为复杂地质条件下的巷道支护设计提供可复制的技术路径,促进科技成果向生产力加快转化。
值得关注的是,绿色矿山科学技术奖为经国家科技部门备案的社会科技奖励,在绿色矿业领域具有较高行业认可度。
此次项目获得一等奖,反映出我国在深部岩土工程与绿色开采关键技术方面的持续积累,也折射出科研力量向国家重大需求聚焦的趋势。
湖南工学院土木与建筑工程学院两位教授作为主要成员参与其中,既体现高校在重大科研任务中的协同作用,也表明地方高校在学科交叉融合、高水平科研培育方面正在形成新的增长点。
对学院而言,这是目前获得的最高水平科技成果奖励之一,进一步强化了其在服务行业关键技术攻关方面的学术与工程影响力。
面向下一步,对策层面需要把“技术突破”转化为“系统能力”。
一是加强深部复杂巷道的全生命周期治理理念,推进“勘察—设计—施工—监测—反馈—优化”闭环管理,提升支护方案的适配性与可持续性;二是深化产学研用协同,围绕典型矿区、典型软岩与典型工况,开展规模化示范应用与对比评估,形成更加清晰的适用边界与参数体系;三是强化数字化监测与风险预警手段,推动现场监测数据与机理模型、设计参数动态联动,提高工程决策的及时性与准确性;四是结合绿色矿山建设要求,进一步评估新技术的材料消耗、施工扰动、维护频次等指标,推动安全与绿色的双重收益最大化。
从前景判断看,随着深部资源开发和绿色矿山建设持续推进,围岩控制与灾害防治将长期处于技术攻关前沿。
软岩大变形治理不再只是“局部难题”,而将成为决定深部开采效率与安全边界的重要变量。
以机理研究为牵引、以工程应用为检验的技术路线,将在更多复杂地质条件下展示价值。
同时,跨单位联合攻关、跨学科融合创新的组织方式将更为常态化,为绿色矿业高质量发展提供更坚实的科技支撑。
当前,我国矿业发展正处于转型升级的关键时期,绿色、安全、高效已成为行业发展的主旋律。
湖南工学院土木工程学科团队的这一突破性成果,不仅为深部采矿难题提供了科学解决方案,更体现了高等教育服务国家重大需求、推动产业技术进步的责任担当。
展望未来,学校将继续深化产学研结合,加强关键核心技术攻关,为建设矿业强国、实现绿色发展贡献更多科技力量。