金川硫化铜镍矿是我国目前最大的镍矿矿床，也是世界第三大硫化铜镍矿床。上世纪80年代以来，武汉岩土所陈宗基、白世伟等老一辈科研人员，针对金川矿山地下开采过程中的巷道大变形问题，开展了系列深入研究并提出针对性控制措施，在金川地下开采得到成功应用。近年来，金川铜镍矿普遍转入深部开采，高应力下巷道大变形问题更为凸显，巷道平均每6-8月就要返修加固，导致了采矿成本激增并严重威胁井下人员安全。
为此，依托十三五国家重点研发计划项目，武汉岩土所科研人员长期驻守现场开展相关测试与分析工作，建成了金川深部巷道大变形现场研究示范基地，从破坏表现形式的角度总结提炼金川二矿巷道10种典型变形破坏模式并阐明其形成机制；针对金川深部巷道变形大、空间狭小的特殊性，建立了现场复杂应力和强扰动状态下岩体变形与破坏渐进发展的表里结合、宏细观结合、多物理量（变形、应力、破裂）的综合观测技术体系（图1），并借助三维激光扫描手段率先获得了金川二矿深部巷道三维变形的时空演化过程。基于这一综合立体观测技术，多角度揭示了开采或开挖强扰动下深部岩体变形与破坏新现象，如硬岩开裂持续向内部发展的动态过程、岩体内部向临空面的变形具有“跳跃式”的非连续变形增长模式和表面三维变形空间上非均匀、时间上趋一致的演化规律，为深部工程“岩体材料的非线性行为更加凸显”提供现场直接观测证据（图2）。
针对金川二矿深部巷道大变形问题，研究团队提出基于功能失效和结构失稳原则的深部巷道大变形安全预警方法（图3），并在现场反馈分析与应用实践基础上总结出了控制二矿深部巷道变形灾害的“双层喷锚网+锚注”和“喷锚网注+单筋砼”复合支护技术，充分利用喷网混凝土的表面柔性支撑与围压效应、锚杆抑制围岩内部开裂效应、水泥浆的充填并粘合开裂缝效应、钢筋混凝土的强刚性抗压和恢复围压效应等组合功能，从而形成一种“由表及里、表里结合”改善围岩受力状态、重构围岩承载圈的支护理念。
研究工作得了金川集团的大力支持，相关分析成果与技术已推广应用于金川二矿800m以下巷道大变形控制。谢和平院士、蔡美峰院士等本领域30余专家于2019年专程赴现场考察（图4）。成果论文发表于《TUNN UNDERGR SP TECH》、《煤炭学报》等国内外主流期刊。
论文链接1：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0886779819307205
论文连接2：http://www.mtxb.com.cn/paper/419344
图1 金川二矿深部巷道大变形与破坏的现场综合观测布置示意图
图2 巷道表面三维变形演化与内部开裂协调发展过程
图3 岩体稳定变形发展模式与预警控制
图4 专家现场考察
（文/图 智能岩石力学组）
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