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巖層控制的關鍵層理論與實踐

發布日期:2019-10-19  瀏覽次數:1068
 巖層控制的關鍵層理論與實踐
簡介:獲省部級科技進步(包括自然科學)一等獎3項、二等獎3項、三等獎3項;獲國家技術創新優秀項目獎1項;獲國家專利5項。隨著大范圍地下炭的采出,會造成覆巖的劇裂變形、破斷和移動,從而引發采場頂板冒落、瓦斯突出、突水、地下水資源流失、地面建筑物和環境破壞、向大氣排放大量瓦斯及有害氣體等重大災害性事故。在巖層控制的關鍵層理論與實踐研究中,針對煤系地層的特殊地質構造特征,創造性地把采動覆巖整體視作受特殊結構控制的多相介質,是這種特殊結構隨采動的演化而引起采場礦壓顯現、巖層和地表移動以及水和瓦斯在裂隙內的運移等采礦工程問題,從而可以在實踐中指導開發有關煤礦開采、安全和環境保護等方面的創新技術。目前,本項研究已經指導開發成功并取得顯著經濟和社會效益的技術有:高產高效超長綜放工作面開采技術;綜放大斷面沿空留巷技術;治理綜放工作面瓦斯超限的J型通風系統;煤與瓦斯共采新技術;神東礦區厚風積沙、薄基巖淺埋煤層特殊礦壓控制技術城鎮地區密集建筑物下不搬遷采煤等。
主要技術特點:針對煤礦開采中覆巖復雜的破斷與運動特征,抓住起主要控制作用的硬巖層作為主要研究對象,建立了巖層控制的關鍵層理論,由此獲得了采動巖層變形破斷全過程及破斷后的結構運動規律,實現了礦山壓力、巖層與地表移動、采動巖體裂隙內水與瓦斯的運移、卸壓瓦斯開采、突水防治等方面研究的有機統一。利用關鍵層的破斷規律與結構特征,開發了能實現安全高效生產的超長綜放工作面開采巖層控制技術;開發了綜放大斷面沿空留巷新技術;開發了神東礦區厚風積沙、薄基巖淺埋煤層開采的特殊礦壓控制技術;開發了基于綜放小斷面沿空留巷技術的治理工作面瓦斯超限的J型通風系統。揭示了采動覆巖裂隙動態發育規律和卸壓瓦斯流動的“O”形圈通道,開發了能實現資源開采和瓦斯災害防治并舉的煤與瓦斯共采新技術。揭示了覆巖關鍵層與表土層對開采沉陷的耦合作用機理,建立了以主關鍵層穩定為基礎的建筑物下采煤設計原則,并指導城鎮地區密集建筑物下不搬遷采煤實踐。
應用情況:本項研究已出版專著3部(其中1部已獲江蘇省優秀圖書一等獎);發表論文100余篇,其中被SCI、EI、ISTP收錄60篇,被他人引用100多次,其標志性論文《巖層控制中的關鍵層理論研究》已被引用39次,《巖層控制的關鍵層理論》專著被引用9次,他人引用“關鍵層”一詞的文獻共計97篇;獲國家專利5項。本項研究指導開發成功,并取得顯著經濟和社會效益的技術已在潞安、兗州、平頂山、徐州、淮北、淮南、陽泉以及神東礦區得到推廣應用。

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