《上覆巨厚堅硬岩層結構失穩與動力致災機理研究》是依託山東科技大學，由蔣金泉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：上覆巨厚堅硬岩層結構失穩與動力致災機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔣金泉
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤礦上覆巨厚堅硬高位岩層的大面積懸空和運移，形成強烈的動力現象，甚至導致礦震、衝擊地壓、壓架、離層水-瓦斯突涌等動力災害，給安全生產造成了嚴重威脅。採用動力回響多參數綜合實測、理論分析、模擬試驗及數值模擬等方法，深入系統地研究堅硬巨厚岩層的結構效應、破斷失穩及動力致災機理。主要內容有：硬厚關鍵層運移與動力回響的耦合關係；考慮硬厚關鍵層基礎變形效應和邊界支承效應的破斷機制、極限失穩形式，建立破斷參數的計算預測體系；硬厚關鍵層條件下覆岩結構、應力分布和離層空間的演化規律及變異特徵，硬厚關鍵層失穩前後支承壓力和最大離層空間的計算方法；基於能量守恆、衝擊動力學、突變論、流固耦合、多物質流體動力學及結構動力學等理論，研究硬厚關鍵層失穩的動力致災機理；基於結構演化規律的開採參數與採空區複合處理等控制技術。初步創建巨厚堅硬岩層動力學，為硬厚岩層下安全開採提供理論支撐，具有重要的理論價值及廣泛的套用前景。
結題摘要
本項目按照計畫任務書的要求，採用理論分析、相似模擬、數值模擬以及現場實測相結合的方法，深入系統地研究了高位硬厚岩層破斷規律、覆岩結構演化特徵、裂隙發育規律、采動應力演化規律以及變異特徵、硬厚岩層失穩致災規律及防治，取得如下創新性研究成果：（1）採用瑞利-里茲法、極限屈服分析法、Winker彈性基礎正交梁分析法和符拉索夫厚板理論，建立了不同邊界條件高位硬厚岩層力學模型，得到了不同邊界條件的硬厚岩層彎曲撓度方程及初次破斷跨度計算式；將硬厚關鍵層分為雙向固支岩板和單向固支岩板，分別得到硬厚岩板初次破斷前的雙懸跨係數λ和單懸跨係數η，揭示了不同邊界條件硬厚岩層初次破斷過程以及破斷形式；（2）建立了硬厚岩層底部離層裂隙發育空間模型，揭示了硬厚關鍵層底部離層裂隙走向形態發育過程，分別基於彈性薄板和彈性基礎梁兩種方法，推導出了不同邊界條件離層空間計算表達式；（3）基於薄板理論，建立硬厚岩層彎曲變形力學模型，推導出了不同邊界條件硬厚岩層彎曲變形能計算公式，揭示了高位硬厚岩層破斷能量釋放、傳播及微震活動規律；（4）分析了不同邊界條件、不同側壓係數、不同賦存條件等高位硬厚岩層下開採采動應力分布特徵及能量聚積規律，揭示了高位硬厚岩層失穩運移致災機理及其耦合效應，提出了高位硬厚岩層下開採動力災害防控技術。 發表相關論文43篇，其中SCI收錄5篇，EI收錄17篇，中文核心論文21篇；授權專利共6項，其中發明專利3項，實用新型專利3項；出版學術專著1部；參加國內外學術會議5次；獲得省部級科技獎勵2項，其中安徽省科技進步三等獎1項，中國煤炭工業協會科技進步三等獎1項；培養研究生共11名，其中博士研究生4名（含在讀1名），碩士研究生7名（含在讀1名）。研究成果推動了礦山壓力與岩層控制理論以及採礦工程學科的發展，為高位硬厚岩層下開採動力災害防治提供了理論依據和技術手段，具有重要的理論意義和實際套用價值。
