采动力学与岩层控制关键理论及工程应用

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 1; pp. 16 - 35
• Main Authors: 宋振骐, 文志杰, 蒋宇静, 蒋金泉, 石永奎
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590%山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590 2024; 贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025%长崎大学工学研究科,日本长崎 852-8521
• Subjects: weak surface criterion; development of experimental systems; 试验系统研发; 弱面判据; "3S"因素; mine-induced stress; 采动力学; 岩体灾害; rock mass disasters"3S"factors; strata control; 岩层控制
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.1536

TD325; 研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础.矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关.基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备.采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出"给定变形"和"限定变形"准则;调控"3S"因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力.以岩体灾害控制为目标,提出了以"应力主控"为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控制及冲击地压控制 4个方向进行了工程案例研究,相关研究成果在工程应用中得到了验证.