内容简介

竖井是地下矿山生产系统的咽喉，特别是超深竖井建设是矿山基建过程中难度最大的基础项目。通过对深竖井井筒应力状态分析，查找诱致深部井筒围岩失稳破坏的“力源”与“岩体强度”特性，突破传统竖井随掘随砌施工方法，提出了超深井筒超前序次释压理论与地压调控方法。本书概述了深竖井建设国内外现状，系统介绍了深竖井井筒工程地质、井筒岩石力学研究、深竖井设计、深竖井井筒稳定性分析与控制、深竖井施工以及科研完成的思山岭铁矿副井建设和新城金矿新主井建设工程实例。本书可作为高等院校、科研单位采矿工程及相关专业高年级本科生、研究生的教学参考书，也可作为隧道工程、铁路工程、地下工程、水电工程、核废料处置等领域研究人员、技术人员的工作参考用书。

前言概述

随着竖井建设深度增加，深竖井井筒穿越深部岩层地质条件与应力环境日趋复杂，致使超深井筒常处于“高井深、高原岩应力、高承压水、高岩温、强开挖扰动”等特殊条件，造成超深井筒围岩产生变形、突水以及岩爆等失稳破坏现象，导致超深井筒施工难度大，严重制约和影响超深井筒建设速度、建设质量及井壁的长期稳定。长期以来，我国竖井建设采用“随掘随砌”的施工方法，对诱致深部井筒围岩失稳破坏的“力源”与“岩体强度”特性尚不清晰，常通过提高混凝土井壁衬砌厚度与混凝土强度等级等被动维护井筒长期稳定，导致当前我国超深竖井建设井筒衬砌混凝土厚度不断增加，衬砌混凝土强度等级不断提高，而未主动调动和利用井筒围岩性能。本书内容系统介绍深竖井建设所需工程地质、水文地质、岩石力学、地应力等基础知识，进一步分析井筒所穿越岩层的岩体质量等级、岩体力学参数，分别应用弹性力学、弹塑性力学基础理论，系统分析井筒围岩稳定性及其响应特征；创新性提出超深井筒超前序次释压理论，系统研究强开挖扰动应力对井筒围岩损伤变形破坏机理，通过序次提高井壁衬砌与井筒掘进工作面距离，采用卸压爆破、释能支护系统等手段，主动调控未衬砌段井筒受力状态及其应力分布特征，序次释放积聚在井筒围岩内的高应力及其影响半径；在此研究思想的基础上，提出了相应的超深竖井施工方法并在新城金矿新主井1527m超深竖井等深竖井建设中应用，效果良好。

作者介绍

赵兴东，博士，教授，博导。主要从事于岩石失稳及控制研究、深部岩体力学性质基础研究与应用工作。近年来，主持国家自然科学基金，863项目等纵向课题4项；主持横向科研课题5项；参与完成横向课题6项；主持国家自然科学基金面上项目和青年项目各1项；国家高技术研究发展计划（863计划）、教育部博士点基金项目、辽宁省教学改革项目等纵向科研课题及关于采场（岩层）地压活动规律及其控制方法研究等方面的横向科研课题多项。曾获辽宁省科技进步奖、中国岩石力学与工程学会科学技术奖等，获得国家发明专利8项，发表学术论文100余篇。主编教材《井巷工程》，2010年5月在我社出版，被评为冶金优秀教材；第2版2014年1月出版。《矿用三维激光数字测量原理及其工程应用》，2016年，我社出版。《深部硬岩矿床采动地压与控制》，2018年，我社出版。陈玉民，山东黄金集团。

目录

1深竖井建设现状

1.1深部井筒稳定性研究现状

1.2深竖井井壁结构稳定性研究

1.3深竖井施工的研究现状

参考文献

2工程地质与岩体质量分级

2.1地质岩芯编录

2.2水文地质

2.3地应力

2.4岩石力学

2.5岩体质量分级

2.6岩体力学参数估算

参考文献

3开挖井筒围岩力学性态分析

3.1井筒受力弹性力学分析

3.2井筒围岩弹塑性分析

3.3井筒围岩破坏特征

3.4井筒围岩岩爆倾向性分析

参考文献

4深竖井设计

4.1井筒位置和数量

4.2井筒深度

4.3井筒断面设计

4.4井壁厚度及井壁壁座设计

4.5井颈设计

4.6马头门、硐室设计

4.7井筒衬砌设计

4.8绘制井筒施工图并编制井筒工程量及材料消耗量表

参考文献

5深竖井井筒稳定性分析与控制

5.1深部竖井开挖围岩破坏力学机制分析

5.2深部竖井开挖围岩应力、变形与破坏理论解析

5.3传统浅埋竖井围岩稳定性支护控制方法

5.4深部竖井围岩稳定性支护控制方法

5.5浅析深部竖井掘支工艺

参考文献

6深竖井施工

6.1井口施工

6.2竖井施工方法

6.3竖井凿岩爆破

6.4装岩、翻矸、排矸

6.5排水与治水

6.6竖井井筒支护

参考文献

7深竖井建设实例

7.1思山岭铁矿副井建设

7.2新城金矿新主井建设

参考文献