《沖溝發育礦區淺埋煤層采動覆岩失穩機理及其控制研究》是依託中國礦業大學，由王旭鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：沖溝發育礦區淺埋煤層采動覆岩失穩機理及其控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王旭鋒
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國西北礦區地表沖溝發育的地形地貌導致淺埋煤層長壁開採工作面礦壓顯現呈現出新的特徵，由此影響礦井安全高效生產的現象普遍存在。本項目以淺埋煤層采動覆岩為研究對象，基於典型沖溝采動坡體物質組分及性能參數測定結果，綜合運用實驗室相似材料模擬、3DEC數值計算、理論分析等方法，系統分析由開採引起的采動坡體的活動方式、影響因素及失穩模式，將采動坡體活動納入頂板結構控制研究中來，建立沖溝坡體下淺埋煤層開採覆岩整體結構力學模型，揭示由采動坡體失穩誘發頂板結構失穩的力學機制。結合理論分析和采動坡體失穩對礦壓影響的敏感性實測結果，確定沖溝采動坡體敏感性分類的關鍵指標並研究其定量化描述與計算方法，基於采動坡體的敏感性分類結果，提出相應的控制頂板結構失穩的有效對策。研究成果可指導條件類似礦區的煤柱設計、支架選型，也可為山區采動地表移動變形預計和采動山體滑坡控制提供理論借鑑。
結題摘要
本項目針對我國西北礦區地表沖溝發育的地形地貌特點，以基岩型和沙土質型采動坡體為主要研究對象，綜合運用實驗室物理模擬、計算機數值計算、理論分析及現場實測等手段，對沖溝發育礦區淺埋煤層采動覆岩失穩機理及其控制進行了系統地研究。在項目組共同努力下，目前已按計畫完成研究內容，並初步指導了工程實踐。主要研究成果如下：（1）揭示並證實了工作面不同的推進方向可導致不同的采動坡體活動方式，向溝開採時產生順坡滑移，背溝開採時產生反坡倒轉，但基岩型沖溝與沙土質型沖溝引起坡體活動的機理不同。提出了基岩型沖溝采動坡體的“多邊塊”鉸接結構，分析了坡角變化對該結構的影響特徵，建立了相應的穩定性分析力學模型；得出坡角越大，基岩厚度越小，該結構越易產生滑落失穩，並計算出控制多邊塊體滑落失穩的支護阻力。（2）提出了沙土質型沖溝坡體下淺埋煤層基本頂初次破斷的不對稱性，建立了與基本頂初次來壓和周期來壓相對應的結構力學模型，並進行了結構穩定性和“支架—圍岩”關係分析，計算出控制頂板結構滑落失穩的支護阻力。（3）現場實測結果驗證了兩種典型沖溝采動坡體下工作面支護阻力計算的有效性，並表明：背溝開採時工作面支護阻力呈減小趨勢，頂板控制的重點區域為采動坡體的下段；在煤層埋深一定的條件下，沖溝深度越大，坡角越大，采動坡體對工作面頂板的反作用效應越大。（4）基於實測和數值計算結果分析，提出了沖溝切割係數的概念，並依據裂深比、沖溝切割係數與坡角等指標，結合沖溝活動對井下采場礦壓影響的敏感性程度，將沖溝坡體分為敏感型坡體、過渡型坡體和不敏感型坡體三類。（5）提出了沖溝坡體下開採頂板控制的基本對策和方法，主要包括加大支護強度、合理選擇采高、最佳化開採部署（即避開沖溝開採或沿溝開採）、調整開採方法等；結合工程實踐，開發了沿溝開採技術，並通過工程實踐驗證了該技術的優越性。開發了沿溝開採技術，並通過工程實踐驗證了該技術的優越性。
