矿山开采与岩层控制.docVIP

一、矿山开采与岩层控制 1. 破碎岩体渗流规律及其在煤矿突水防治中的应用技术 简介：本项研究属煤矿开采与安全技术领域。针对受煤矿采动影响后的破碎岩体渗流特性与孔隙岩体（包括裂隙岩体）有着显著差异，其渗透系数可高出一般孔隙岩体或裂隙岩体数个量级，渗流多为非Darcy流，易发生渗流突变并导致煤矿重大突水事故发生的特征，将揭示采动破碎岩体渗流与渗流突变机理作为开发煤矿突水防治技术的理论基础，系统研究了煤炭开采过程中采动破碎岩体渗流与渗流突变规律，建立了新的煤矿突水防治技术原理和方法。该项成果既从理论上揭示了采动破碎岩体非线性渗流突变规律和成灾机理，又从原理和方法上开发了煤矿突水防治新技术：（1）以采动岩体破断裂隙内渗流突变为突水判据，建立了采场顶、底板突水预测预报新方法。采用优化采场设计和回采工艺以及对隔水关键层实施注浆加固等综合技术措施，形成了新的采场顶、底板突水灾害防治的隔水保护层控制技术。（2）利用岩体、裂隙及水体的导电性差异，探测采场顶、底板中隐伏含水裂隙带的分布范围，开发了煤矿含水裂隙带的井下电法探测技术，为煤矿突水危险性判别和突水防治提供了可靠的物探技术。该成果形成了关于采动破碎岩体渗流突变导致的煤矿突水防治创新技术，推动了我国矿井灾害防治理论和技术的发展，在煤矿采动破碎岩体渗流、渗流突变规律研究及煤矿突水防治技术开发方面，取得了重大突破和创新，具有广阔的推广应用前景，经由煤矿安全及相关学科组成的专家委员会鉴定，研究成果总体理论与技术水平达到国际领先水平。现已在江苏天能、徐州、潞安、淮北、永城、大屯等矿区推广应用，取得了显著的社会效益。 简介：该研究成果获省部级科技进步（包括自然科学）一等奖3项、二等奖3项、三等奖3项；获国家技术创新优秀项目奖1项；获国家专利5项。随着大范围地下煤炭的采出，会造成覆岩的剧裂变形、破断和移动，从而引发采场顶板冒落、瓦斯突出、突水、地下水资源流失、地面建筑物和环境破坏、向大气排放大量瓦斯及有害气体等重大灾害性事故。在岩层控制的关键层理论与实践研究中，针对煤系地层的特殊地质构造特征，创造性地把采动覆岩整体视作受特殊结构控制的多相介质，是这种特殊结构随采动的演化而引起采场矿压显现、岩层和地表移动以及水和瓦斯在裂隙内的运移等采矿工程问题，从而可以在实践中指导开发有关煤矿开采、安全和环境保护等方面的创新技术。目前，本项研究已经指导开发成功并取得显著经济和社会效益的技术有：高产高效超长综放工作面开采技术；综放大断面沿空留巷技术；治理综放工作面瓦斯超限的J型通风系统；煤与瓦斯共采新技术；神东矿区厚风积沙、薄基岩浅埋煤层特殊矿压控制技术城镇地区密集建筑物下不搬迁采煤等。3部（其中1部已获江苏省优秀图书一等奖）；发表论文100余篇，其中被SCI、EI、ISTP收录60篇，被他人引用100多次，其标志性论文《岩层控制中的关键层理论研究》已被引用39次，《岩层控制的关键层理论》专著被引用9次，他人引用“关键层”一词的文献共计97篇；获国家专利5项。本项研究指导开发成功，并取得显著经济和社会效益的技术已在潞安、兖州、平顶山、徐州、淮北、淮南、阳泉以及神东矿区得到推广应用。 服务方式：合作开发、技术指导 3. 动压、软岩巷道围岩控制技术 简介 该类锚杆有6个方面的技术特征。该类锚杆采用扭矩螺母实现机械安装，可靠性高，初锚力大，并通过附件变形直观显示安装质量，保证支护效果，单套高性能预拉力锚杆预拉力达到20～30kN，形成的初始支护强度达到30～45kN/m2。国外有机械安装式锚杆，但结构不同。该产品加工简单，质优价廉，属国内外首创。 研制出M型钢带和Π型钢带，具有不对称抗弯性能，容易与围岩密贴，适应破碎不平整煤巷顶板条件；刚度大，强度高，抗撕裂；断面利用率高、节省钢材等优点，克服了W型钢带、钢筋梯子梁等常用钢带的主要缺陷。 新型锚杆和钢带组成帮顶的基本支护形式，使用效果良好，在很多复杂条件下，替代普通高强锚杆和锚索联合支护；在简单条件下，可实现1.0～1.2m的大间排距和1000米/月以上的单进。 第二项技术：高预拉力钢绞线桁架系统 将处于受压状态的巷道两肩窝深部岩体作为锚固承载点和支护结构的基础，通过桁架连接器将两根高强度的预应力钢绞线连接起来，实现张拉力的有效传递，直接作用于顶板浅部围岩的一种新型护顶支护方式。桁架连接器结构简单，，制造方便，桁架安装施工工艺、张拉过程等与小孔径预拉力锚索相近，施工机具完全一致。 克服了锚索的主要缺点：支护原理更科学，控制顶板离层的作用显著加强；锚固点选择更加合理，不受顶板条件限制，可靠性大大加强；结构稳定性好，不易失效，能够消除垮冒漏顶隐患；与顶板形成线或面接触，作用范围大，松散破碎的顶板岩体受力状态好。 克服了锚杆桁架系统抗剪切性能差，张拉困难，结构易于失效的缺馅；取消了普通