金矿作为贵州省特色优势矿产资源，在贵州的社会经济发展中扮演着重要地位。尤其是素有“中国金州”之称的黔西南，金矿的开发利用为当地经济建设做出了重要贡献。黔西南是我国微细浸染型金矿的主要分布区之一，地区内大型金矿山开采均以地下开采为主且开采深度及强度日益增加。黔西南地区地质构造非常复杂，使得微细浸染型金矿逐渐向深部开采时表现出原地应力高的特点，导致巷道顶板冒落等动力灾害频发。高应力巷道围岩力学环境更为复杂，呈现出非连续性、非协调性大变形、大范围失稳破坏等一系列工程响应问题，矿山开采面临的高应力问题已成为矿区亟待解决的重要难题。
贵州大学矿业学院左宇军教授领衔的矿山动力灾害预警与控制团队围绕省“富矿精开”战略部署，针对黔西南锦丰金矿深部开采过程中的高应力巷道围岩稳定性控制难题开展深入研究，旨在解决高应力巷道围岩大变形、破坏严重等问题，为黔西南微细浸染型金矿高应力巷道围岩稳定性控制提供一条合理有效的技术途径。取得的主要研究成果如下：1）开展了裂隙砂岩裂纹尖端扩展及能量演化规律、砂岩加卸载岩石动力学特性研究，结合分形理论分析了岩石的破坏特征，揭示了岩石损伤与能量演化之间的关系；2）通过应力解除法和声发射技术，确定了非线性边界条件下原位应力随深度的分布特征，并基于人工神经网络（ANN）和遗传算法（GA）方法建立了复杂三维（3D）原位应力预测模型；3）针对深部高应力巷道，分析了不同钻孔卸压参数下围岩的应力分布及塑性区响应特性，确定了三个卸压区的应力范围，并提出了钻孔卸压优化设计方案；4）建立了统一强度承载环力学模型，推导了统一强度承载环的几何厚度、力学边界和巷道稳定性准则，揭示了承载环复合支护机制，提出了“锚杆-网喷混凝土+圆形钢管混凝土支架”的主动-被动全空间协同控制技术；5）针对动力扰动下深部巷道稳定性影响因素进行了敏感性分析，揭示了动力扰动下深部层状碎屑岩巷道变形破坏机理，并提出了锚杆-锚索联合支护技术。
研究成果发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering（IF=9.4，中科院一区TOP期刊）、Tunnelling and Underground Space Technology（IF=6.7，中科院一区TOP期刊）、Journal of Constructional Steel Research（IF=4.0，中科院二区）和Engineering Failure Analysis（IF=4.4，中科院二区）等期刊，研究工作得到了国家自然科学基金项目（51964007，52374118）、贵州省科技支撑计划项目（黔科合支撑[2022]一般247，黔科合支撑[2021]一般516）、贵州省矿山动力灾害预警与控制技术科技创新人才团队项目（黔科合平台人才[2019] 5619号）、贵州省高层次创新型人才培养项目（黔科合人才[2016] 4011号）等项目资助。
图1 巷道围岩卸荷动载荷作用示意图
图2 分形损伤与耗散能之间的关系
图3 GA-ANN混合预测模型图示
图4 统一强度承载环力学模型
图5 钻孔卸压机理示意图
图6锚杆-网喷混凝土+圆形钢管混凝土支架的主动-被动全空间协同控制技术
论文信息如下：
Peng Rong, Yujun Zuo*, Jianyun Lin, Lujing Zheng, Chao Pan, Wenjibin Sun, Qinggang Chen, Bin Chen. In situ stress prediction model in complex geology: A hybrid GA-ANN with nonlinear boundary condition[J]. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, Available online 16 November 2024.
Qinggang Chen, Yujun Zuo*, Lujing Zheng. Deformation failure mechanism and stability-control technology of deep layered clastic-rock roadway under dynamic disturbance[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2025, 156: 106255.
Bin Chen, Yujun Zuo*, Yuanjiang Hou, Lulin Zheng, Zhijie Wen, Jianyun Lin, Qinggang Chen, Peng Rong, Lujing Zheng, Shuyan Du, Shang Hu. Application of concrete-filled steel tubular support in unified strength-bearing ring theory[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2024, 223: 109013.
Yu Jiao, Yujun Zuo*, Zhijie Wen*, Qinggang Chen, Lulin Zheng, Jianyun Lin, Bin Chen, Peng Rong, Kaiyue Jin, Shuyan Du. Crack-tip propagation laws and energy evolution of fractured sandstone[J]. Engineering Failure Analysis, 2024, 166: 108832.
Shang Hu, Yujun Zuo*, Qinggang Chen, Chao Pan, Bin Chen, Peng Rong, Wenjibin Sun, Jianyun Lin, Shuyan Du, Xiaocheng Tang. Study on dynamic characteristics of sandstone-damaged by loading and unloading[J]. Engineering Failure Analysis, 2024, 157: 107911.
Shuyan Du, Yujun Zuo*, Qinggang Chen, Lujing Zheng, Peng Rong, Hao Liu, Kaiyue Jin, Jianyun Lin, Bin Chen, Bo Xing. Study on the response characteristics of roadway borehole pressure relief surrounding rock under strike-slip high-stress distribution[J]. Engineering Failure Analysis, 2024, 156: 107808.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2024.11.003
https://doi.org/10.1016/j.tust.2024.106255
https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2024.109013
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108832
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107911
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107808
图文| 林健云
一审| 魏朝宇
二审| 陈兴帅
三审| 张 林
