一、立项背景

 上世纪末开始，国内中东部主要矿区相继进入深部开采阶段。由于对深部围岩变形破裂机理认识不清，在深部仍然采用浅部常用的巷道支护形式，以至于巷道出现严重破坏和大变形失稳，严重影响矿井生产运输，巷道维护成本大大增加，严重制约了各矿区的煤炭生产。为了解决以上难题，国家经贸委设立了国家技术创新计划项目，以淮南矿区为依托率先开展相关研究，并相继在平顶山、新集、徐州等矿区开展进一步试验验证和推广应用，在类似围岩条件的公路隧道中得到应用推广。

 二、主要技术内容与科技创新

 1、揭示了深部围岩赋存条件特征：多为泥质胶结，构造运动反复挤压和剪切，残余构造应力高；软弱破碎，低强度。构造应力的影响大于自重应力。

 2、提出了围岩力学参数反演分析的进化神经网络模型算法，该算法融合传统BP网络及免疫进化规划的优点，实现计算效率与优化效果的最佳结合。

 3、提出了定量指标与定性指标相结合、可操作性强的深部岩巷围岩分级标准及其变形强度参数取值。

 4、基于有效应力原理、Darcy定律、Fourier定律等，推导得出了深部岩巷在“三高”（高地应力、高渗透压力、高温度梯度）耦合作用下稳定性演化过程控制方程组；基于对Hoek-Brown准则的修正提出了深部围岩强度准则，该准则考虑了破裂损伤区扰动因子和时间因素对围岩强度的影响。

 5、开发了深部岩巷稳定性分析多场耦合系统软件。该软件采用多模块结构化设计，分三步实现非线性偏微分方程组全耦合计算。

 6、对无支护和各种支护条件下的巷道稳定性进行了数值模拟；对三种典型支护条件下的巷道稳定性进行了物理模拟。通过数值与物理模拟的对比验证，揭示了深部围岩的变形破坏机理。

 7、提出了以“应力状态恢复改善、围岩增强、破裂区固结与损伤区修复、应力峰值转移和围岩承载圈扩大”为核心内容的深部岩巷稳定控制的分步联合支护理论及支护技术标准。

 8、以深部岩巷稳定控制理论为指导，发展形成了深部岩巷支护与施工安全控制成套技术，包括：高预应力超强锚喷支护技术、经济型高强高韧后注浆技术、底臌治理技术、膨胀岩巷道支护技术、特别破碎软弱围岩巷道施工安全控制技术。

 三、应用推广与经济社会效益

 成果在上述四大矿区12万5千多米巷道及10多条公路隧道中应用推广。历经4年检验，应用巷道/隧道处于稳定状态。巷道支护成本降低30％左右，吨煤成本降低4～20元，累计节省支护与采煤成本15亿元，若考虑利税增加部分，预计经济效益50亿元以上。由于避免了工程事故，保障了施工人员与设备的安全，节省了工期，社会效益显著。

 四、知识产权成果

 发表论文34篇，SCI、EI收录29篇。出版专著2部。专利授权5项（1项发明，4项实用新型）。软件著作权登记1项。专利申请7项（发明4项，实用新型3项），已通过实质性审查。