採空區下特厚煤層大采高綜放采場壓架機理研究

《採空區下特厚煤層大采高綜放采場壓架機理研究》是依託太原理工大學，由楊永康擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：採空區下特厚煤層大采高綜放采場壓架機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊永康
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

針對採空區下特厚煤層大采高綜放采場支架異常壓力、頂板突水等煤岩失穩災變嚴重影響安全生產這一重大問題，提出採空區廢水原位弱化主控煤岩層並主動預防控制災變的探索性思路，改變傳統只從改變工藝(提高支護強度和降低回收率)等被動方法解決煤岩失穩災害的研究思路。首先研究不同採空區下、不同煤岩組合方式下特厚煤層大采高綜放開採的煤岩結構及其移動規律，由此分析其力學傳遞規律與失穩變形機理，進而研究支架圍岩關係(尋求避免工作面壓架的條件)；在此基礎上，建立採空區下特厚煤層大采高綜放煤岩移動變形規律的預測模型和煤岩失穩災變原位控制模型，然後研究採空區廢水原位弱化主控煤岩層並主動預防災變的機理、工程套用方法及合理的工藝參數，最後檢驗和修正預測模型。該研究為特厚煤層大采高綜放開採的基礎性研究，可為採空區下特厚煤層大采高綜放開採提供理論依據與技術支持，其成果具有重要的理論意義、學術價值和套用前景。

結題摘要

採空區下特厚煤層大采高綜放采場支架異常壓力、頂板突水等煤岩失穩災變嚴重影響安全生產。採空區下特厚煤層大采高綜放采場上覆岩層的結構將形成一種近似於淺埋深而又非淺埋深、似厚沖積層而又非厚沖積層的的結構，其采場覆岩結構有其自身的特殊性。為了解決這一問題，本項目以採空區下特厚煤層大采高綜放采場壓架機理為研究中心，通過理論分析、數值模擬、相似模擬和現場實測等方法開展研究工作，項目取得了如下創新性成果：（1）從層間岩層結構垮落是否對下層煤開採有直接影響的角度分析，將下層煤垮落帶是否與上層煤採空區貫通作為近距離煤層的界限，認為斜溝8#煤採空區下55m處賦存的13#特厚煤層開採屬於近距離煤層開採。（2）通過數值試驗和相似模擬試驗研究採空區下特厚煤層大采高綜放開採頂煤頂板變形垮落特徵及支架工作阻力變化規律，直觀顯示了頂板全厚切落式來壓特徵，研究了上覆岩層結構形式及力學傳遞機理與變形失穩條件，找到了上下採空區全厚切落壓架的條件並建立了對應判斷準則。（3）採用高精度微震監測技術結合礦山壓力理論及現場實測的綜合研究手段，對圍岩活動規律和礦山壓力分布規律進行了研究，形成了針對採空區下特厚煤層大采高綜放面圍岩運動的高精度微震監測實時追蹤技術，分析了岩層的空間結構、液壓支架的受力狀態，提出並實施了具體的頂板控制方案，可為安全生產提供技術支撐。（4）提出採空區積水原位弱化關鍵煤岩層並主動預防控制災變的探索性思路，改變傳統只從改變工藝(提高支護強度和降低回收率)等被動方法解決煤岩失穩災害的研究思路，提出了工程套用方法及合理的工藝參數。上述研究成果填補了我國採空區下特厚煤層采場礦壓和頂板突水防治理論的一項空白，對特厚煤層安全高效開採具有重要意義。項目已出版專著1部，發表論文26篇，授權發明專利1項，另外申請了11項發明專利、有6篇EI期刊投稿論文。