採礦環境再造理論方法及應用（簡體書）

《有色金屬理論與技術前沿叢書：採礦環境再造理論方法及應用》緊扣“採礦環境再造”這一科學命題，重點介紹採礦環境再造的理論、方法和技術應用的最新成果，探索礦山工程領域新技術未來發展的表現形式，並介紹新技術部分應用案例，為深部複雜難采、殘礦資源、低品位及含水鬆軟破碎等礦體的開發利用指出發展方向，並提供了相應的技術支撐。
《有色金屬理論與技術前沿叢書：採礦環境再造理論方法及應用》可供金屬礦與非金屬礦地下開採領域的科研與工程技術人員，以及該領域高等院校的教師、高年級本科生和研究生參考使用。

周科平，男，1964年6月生，湖南衡陽人，博士，教授，博士生導師。1983—1987年在重慶大學採礦工程系採礦專業學習，獲學士學位，1987：1990年在重慶大學攻讀採礦工程碩士學位。1997年師從我國著名採礦專家古德生院士，2000年畢業于中南大學，獲工學博士學位，2001年在中南大學資源與安全工程學院任教至今。現任中南大學資源與安全工程學院副院長，教育部新世紀優秀人才（2006年），湖南省學科帶頭人（2008年）。教育部地礦學科教學指導委員會秘書長，湖南省岩石力學與工程學會理事，中國有色金屬學會採礦學術委員會委員，全國金屬礦山安全與裝備學術委員會委員，《礦業研究與開發》雜誌社編委等。目前主要從事金屬礦山開採、環境控制與災害防治方面的研究工作，先後主持和承擔了《大範圍隱患區下頂板誘導崩落綜合技術研究》、《高價值軟破礦體開採環境再造綜合技術研究》、《緩傾斜含水多層礦體深孔合採礦廢分離連續採礦綜合技術研究》等20余項國家與省部級科研課題。獲國家科學技術進步二等獎1項，省部級科技進步一等獎4項，二等獎2項，三等獎2項，在國內外發表學術論文100餘篇，其中SCI檢索6篇，EI檢索48篇。
古德生，男，漢族，1937年10月生，廣東省梅縣人。現任中南大學教授、博士生導師，湖南省政協委員、全國政協委員。中國工程院院士。長期從事採礦設備和工藝的教學、科研工作。創立了以振能有效作用範圍、受振礦石性態、振能耗散規律及振機埋設參數優化等內容為核心的振動出礦原理，和以採礦連續工藝系統、連續作業的大塊管理及連續作業機組優化配套為主要內容的採礦連續工藝優化理論。創立的振動出礦技術和地下礦連續開採技術具有重大的工程意義和社會經濟效益。先後榮獲中國有色金屬工業“勞動模範”；“國家級中青年有突出貢獻專家”；國務院“政府特殊津貼”。在“七五”和“九五”的國家科技攻關中，兩次榮獲國家科技部、國家財政部、國家計委和國家經貿委聯合頒發的“國家重大科技攻關突出貢獻者”獎牌。

《采礦環境再造理論方法及應用》可供金屬礦與非金屬礦地下開采領域的科研與工程技術人員，以及該領域高等院校的教師、高年級本科生和研究生參考使用。

第1章採礦環境再造理論架構
1.1採礦環境再造提出的背景
1.2採礦業引起的環境負效應
1.3採礦環境基本構成
1.4採礦環境再造的基本概念和內涵
1.5採礦環境再造的科學意義
1.6採礦環境再造與綠色開採
1.7採礦環境再造技術體系

第2章應力環境再造技術
2.1引言
2.2采動應力環境特徵與再造理念
2.3采動時變卸荷應力分析原理
2.4采動應力誘導礦岩致裂機理與誘導控制
2.5采動應力環境再造實例分析與研究

第3章地下水環境再造技術
3.1引言
3.2天然地下水環境的本構特性
3.3地下水災害及主動利用
3.4采動對地下水環境的改變跡象與規律
3.5地下水環境恢復與再造技術
3.6地下水環境再造實例分析與研究

第4章圍岩環境再造技術
4.1引言
4.2鬆軟破碎圍岩環境再造技術
4.3緩傾斜厚礦體採礦環境再造連續開採綜合技術
4.4喀拉通克銅鎳礦鬆軟破碎礦床環境再造高效開採綜合技術

第5章採礦環境再造多學科優化設計
5.1多學科優化設計理論
5.2採礦環境再造工程設計中的過程集成與多學科優化
5.3多學科優化設計軟件
5.4採礦環境再造多學科優化設計實例分析

第6章環境再造深孔誘導崩礦嗣後充填採礦法相似模型試驗
6.1相似模型試驗目的及方案
6.2相似模型試驗原理及配比試驗研究
6.3相似模型試驗裝置、設備
6.4模型構建及試驗結果分析

第7章非爆破開挖開採環境再造技術及工程應用
7.1非爆破開挖開採環境再造技術的提出
7.2非爆破開挖開採環境再造技術的理論基礎
7.3非爆破開挖開採環境再造技術的工程應用概況
7.4非爆破開挖開採環境再造工程穩定性分析
7.5非爆破開挖柱井的施工

第8章採礦環境再造技術發展趨勢預測
8.1引言
8.2TRIZ創新理論及技術進化理論
8.3基於TRIZ技術進化理論的應力環境再造技術發展趨勢預測
8.4破碎礦體採礦環境再造技術發展趨勢預測
8.5地下水環境再造關鍵技術發展預測

3.5.2深井高壓涌水注漿技術
深井高壓涌水治理因其技術難度大、風險高，一直是礦山防治水領域非常重視的一個課題。國內最深的冬瓜山礦主井工作面高壓（8 MPa）涌水時，用多項新工藝，成功地使被淹井筒恢復并下掘至1000余米，主要工藝有：
①泄壓誘導注漿法。該法主要針對有多個出水點的高壓涌水層（帶），此時用傳統的止漿墊注漿法已難以見效。施工步驟一般是先鉆孔泄壓，再誘導注漿封堵出水口，最后封閉泄壓孔。該法具有工期短、投資少、適用面廣、可靠性高等優點。
②高壓防噴裝置。井下工作面預注漿時，高壓涌水突然噴出，易導致人身設備安全事故，甚至可能造成二次淹井。冬瓜山銅礦、業莊鐵礦、望兒山金礦均采用了防噴裝置，成功避免了類似事故。
③地面投料注漿系統。通過該套系統，可在地面進行注漿作業，達到及時封堵深井工作面涌水點，準確調節注漿量、注漿壓力的目的。
④高壓涌水孔套管止水工藝。采用孔內投料、泄壓注漿等措施，即可解決高壓涌水孔內套管止水的難題。
⑤高壓止漿塞。為避開孔內淺部涌水構造或透水層，直接封堵鉆孔深部含水構造，可在兩含水構造之間下人新型止漿塞，從而達到預定目的。
⑥超細水泥注漿。對于深井細裂隙涌水，采用超細水泥注漿，即可解決普通水泥難以進漿的難題。
3.5.3帷幕注漿截流技術
帷幕注漿截流技術，能將開采區和周邊區域分開，切斷富水區范圍內的補給水源和通道，將地表水攔截在井田之外，阻斷水利聯系，只抽排開采區的地下水，減少對區域水環境的影響，且減少礦井涌水量，防止地下水位的下降。保證礦山的安全生產，達到地下水環境恢復與再造的目的。
在了解礦山概況和水文地質條件（礦井水補給來源、地下水補給通道、主要含水層及需要封堵層段）后，確定注漿方案，封堵裂隙與導水通道。可采用地面打鉆、水泥單液漿為主、自上而下分段間歇性復注法。設計內容包括帷幕線位置、帷幕深度、帷幕頂界標高與注漿段長和帷幕注漿的技術參數。帷幕空間尺寸考慮注漿鉆孔孔距、漿液的有效擴散半徑、帷幕厚度、帷幕防滲要求與注漿壓力。施工過程中帷幕注漿施工技術對孔徑、孔斜、鉆孔沖洗、壓水試驗、注漿結果標準、注漿方式、封孔等都有要求。