深部條帶煤柱開採衝擊地壓誘災機理及防治理論基礎

《深部條帶煤柱開採衝擊地壓誘災機理及防治理論基礎》是依託山東科技大學，由王春秋擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深部條帶煤柱開採衝擊地壓誘災機理及防治理論基礎
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王春秋
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

長期以來煤炭對我國的國民經濟發展起到了關鍵支撐作用，隨著開採強度的不斷增加，東部礦區的煤炭資源率先進入了深部開採。複雜地質環境下的深部條帶煤柱開採容易誘發衝擊地壓災害，誘災機理十分複雜。本項目擬採用突變方法建模解析推導、實驗室試驗、仿真模擬和現場測試相結合的綜合研究方法，建立深部條帶煤柱非線性力學模型，揭示複雜地質條件采動影響下條帶煤柱應力集中分布演化規律與深部條帶煤柱開採誘發衝擊地壓機理，提出條帶煤柱開採誘導衝擊地壓發生判據、建立衝擊危險程度評價方法和衝擊能量釋放量級評估方法，初步形成深部條帶煤柱開採衝擊地壓綜合防治理論與方法，解決深部複雜地質環境條帶煤柱開採衝擊地壓災害防治難題，為條帶煤柱開採衝擊地壓災害治理提供理論依據與支撐，課題研究具有重要的理論意義與推廣套用價值。

結題摘要

隨著煤礦開採深度的增加，深部高應力作用下條帶煤柱開採衝擊失穩發生的頻次及災害程度顯著增加，嚴重製約了煤礦安全高效生產。因此，開展深部條帶煤柱開採過程中的衝擊地壓誘災機理及綜合防治研究，對保障深部條帶煤柱安全、高效開採，提高煤炭資源回收利用率具有重要的現實意義。 本項目以深部條帶煤柱開採衝擊地壓誘發機理、危險評價及有效防治為研究目標，綜合採用理論分析、實驗室試驗、仿真模擬和現場測試相結合的方法，首先，通過建立深部條帶煤柱力學分析模型，結合數值模擬和相似模擬，研究了深部條帶煤柱開採覆岩運動破斷特徵及煤柱應力分布，探討了不同地質及開採因素對深部條帶開採煤柱應力分布演化的影響，揭示了複雜地質環境與采動影響下條帶煤柱應力集中分布演化規律；其次，建立了“煤柱-頂板”系統變形破壞失穩的突變模型，推導得出了“煤柱-頂板”力學系統的勢函式，分析了系統失穩前後能量的積聚和釋放規律，建立了系統突變失穩的判據；然後，基於數量化理論，建立了條帶開採衝擊危險評價模型，以典型深部條帶開採煤礦為背景，分析評價了條帶工作面煤柱失穩及誘發衝擊地壓危險程度，揭示了深部條帶開採誘發衝擊地壓機理；最後，基於大直徑鑽孔、鑽屑法、微震等卸壓與監測手段，提出了深部條帶開採誘發衝擊危險的“區域、局部及定點”多參數聯合預警與解危方法，初步形成深部條帶煤柱開採衝擊地壓綜合防治理論與技術體系。 項目研究結果為我國深部複雜地質環境條帶煤柱開採衝擊地壓災害防治提供了重要的理論依據和技術途徑，推動了我國煤礦開採的安全高效發展。