西部煤炭集约化开采损伤传导机理与源头减损关键技术

• Published in: 煤炭学报 Vol. 46; no. 11; pp. 3636 - 3644
• Main Authors: 李全生, 郭俊廷, 张凯, 阎跃观, 张村, 徐祝贺
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083 01.11.2021; 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京102209; 国家能源投资集团有限责任公司,北京100011%煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京102209; 北京低碳清洁能源研究院,北京102211%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083%煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京102209
• Subjects: 煤炭集约化开采;损伤传导;源头减损;减损技术;神东矿区
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.1695

TD325; 科学认识开采损伤传导机理是井下安全生产、含水层保护及地表附属物减损理论发展及减损关键技术提出与实践的核心问题,研究西部煤炭集约化开采损伤传导机理与源头减损关键技术,对协调我国能源需求保障和矿区生态保护具有重要意义.通过分析集约化开采特征和现有减损技术特点,基于神东矿区集约化开采现场实测与模拟,研究了西部集约化开采损伤规律,揭示覆岩损伤传导机理.研究表明,神东矿区集约化开采具有矿压显现强烈、覆岩损伤严重、移动周期短、地表变形剧烈、地表裂缝发育等规律;发现神东上湾煤矿"基本顶破断-关键层断裂-地表主裂缝"呈"331"周期性传导规律,得出西部煤炭集约化开采覆岩及地表损伤具有周期性对应传导关系.揭示了覆岩损伤逐层上传、分区耗散的机理;提出了采动损伤能及极限损伤能临界值计算方法;建立了覆岩"三带"不同分区损伤系数与开采空间关系的损伤耗散模型,得出源头减损是控制开采损伤的主要途径.兼顾集约化开采特征,分别围绕覆岩损伤控制、地表变形控制等不同目的 ,提出了开采工艺参数优化、覆岩承载结构稳定性维持和变形调控减损的集约化开采源头减损关键技术,并给出工作面采高、面长及推进速度的合理区间.运用该方法对上湾煤矿12402工作面进行了开采优化,并用数值计算方法对比分析了优化前后覆岩损伤程度和控制效果.