《深部開採岩層及地表移動與衝擊地壓相關性基礎研究》是依託山東科技大學，由郭惟嘉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：深部開採岩層及地表移動與衝擊地壓相關性基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭惟嘉
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深部岩體地球物理環境的特殊性和應力場的複雜性，導致深部煤層開採岩層與地表移動與淺部開採相比具有明顯的差異。實踐與初步研究表明，深部采動覆岩體結構形變演化及地表移動變形某些特徵是衝擊地壓等動力災害現象發生的重要表徵信息，兩者具有較大的相關性。本課題在前期研究基礎上，基於深部開採岩體運動、力學特徵及上覆岩層空間大結構演化形變規律，綜合採用現場岩體內部采動微震、應力及形變回響探測和地表移動特徵監測,結合室內大型相似結構模擬、機械模擬實驗及岩體動力學數值模擬分析等方法，分析深井采動複合層狀覆岩體結構形變與地表移動的動態演化規律，探討岩體運動的動力學回響特徵，研究覆岩結構形變與衝擊地壓孕育發生的能量聚集關係以及地表移動變形速率及變化與衝擊地壓發生頻率和能量釋放之間的關聯性，為深部開採條件下礦井動力災害前兆信息辨識提供一個新的思路與理論方法，為現場衝擊地壓的監測監控與防治提供一個有效手段。
結題摘要
深部岩體地球物理環境的特殊性和應力場的複雜性，導致深部煤層開採岩層與地表移動與淺部開採相比具有明顯的差異。實踐與初步研究表明，深部采動覆岩體結構形變演化及地表移動變形某些特徵是衝擊地壓等動力災害現象發生的重要表徵信息，兩者具有較大的相關性。本課題在前期研究基礎上，基於深部開採岩體運動、力學特徵及上覆岩層空間大結構演化形變規律，綜合採用現場岩體內部采動微震、應力及形變回響探測和地表移動特徵監測，結合室內大型相似結構模擬、機械模擬實驗及岩體動力學數值模擬分析等方法，揭示了深部開採覆岩體結構形變及地表連續變形的動態演化特徵，建立了基於應力場轉移的覆岩形變沉陷模型，提出了特徵參量的確定方法；建立了高位厚硬岩層下覆岩結構運動模型，提出了離層帶高度及體積的表達式；建立了深部開採厚硬覆岩承載力學模型，獲得了巨厚礫岩地表“斑裂”產生的判據；揭示了高位厚硬岩層下衝擊地壓發生機理，明確了高位厚硬岩層運動與衝擊地壓的內在關係；提出了深井覆岩體內高壓充填控制覆岩運動關鍵技術，揭示了覆岩體高壓充填控制覆岩運動作用機理，研製了建築垃圾再生骨料膏體充填材料；建立了覆岩體高壓充填控制覆岩運動的評價體系，並對充填控制覆岩運動的效果進行了監測。 相關研究成果在《Rock Mechanics and Rock Engineering》、《岩石力學與工程學報》、《岩土力學》等國內外高水平期刊發表論文 15 篇，其中，SCI收錄論文 3 篇，EI收錄論文 7 篇；出版《礦井特殊開採方法》、《煤礦充填開採技術》、《山東礦區地表沉陷移動參數與移動特性規律》學術專著 3 部；申請發明專利 12 項，授權發明專利 5 項；獲得2016年度高等學校科學研究優秀成果獎-科技進步二等獎 1 項，2013年山東省科技進步一等獎 1 項，2016年中國岩石力學與工程學會科技進步三等獎 1 項。 相關研究成果為深部開採條件下礦井動力災害前兆信息辨識提供一個新的思路與理論方法，為現場衝擊地壓的監測監控與防治提供一個有效手段。
