[00336479]煤炭开采冲击地压机理及预警关键技术

本项目属于煤炭地下开采领域,来源于国家重点基础研究发展计划（973计划）：煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究（2010CB226800）以及“十一五”国家科技支撑计划重点项目：深部开采煤岩动力灾害多参量识别与解危关键技术及装备（2006BAK03B06）,并得到了企业研发项目的支持,开发了煤炭开采冲击地压机理及预警关键技术。 本项目突出深部开采的空间范围大、强度高、扰动剧烈、动压危害大、介质属性复杂的特点,开展高应力、强卸荷、反复扰动共同作用下动力灾害孕灾过程的系统研究。通过分析深部冲击地质发生机制与地质构造特征的相关性,研究了我国深部煤岩细观组分与结构、地质构造特征、覆岩空间结构与冲击地压之间的关系,建立了统一的冲击地压多参量分级预警准则及技术体系,项目的主要创新如下： （1）煤岩细观组分及结构与冲击倾向性的相关性研究 研究了煤岩细观矿物组分、微裂隙、碎屑颗粒特征与单轴抗压强度、弹性能指标、冲击能指标和动态破坏时间等冲击倾向性鉴定指标之间的定量关系,建立了煤岩矿物成分和细观结构与冲击倾向性的耦合关系模型,揭示了煤岩发生冲击失稳的宏细观转换机制。 （2）复杂地质赋存环境与冲击地压的互馈机制研究 分析了复杂地质构造带、地应力异常区、顶底板赋存条件与冲击地压的相关性,提出了地质赋存环境与冲击地压的互馈关联分析方法,建立了相应的数学分析模型,获得了各影响因素的量化指标。研究了复杂地质赋存条件下上覆岩层整体弯曲带中三维宏观应力场的时空分布规律,揭示了复杂地质赋存环境下工作面高地应力与强开采诱发煤岩体动力失稳的机理。 （3）煤岩动力破坏的多参量响应规律、前兆信息识别及力学预警模型研究 研究深部煤岩结构在不同加载作用下变形失稳的微震、声发射等响应规律,建立微震、声发射信号强度、频次等特征与煤岩物理力学参数、应力场、能量耗散等之间的关系模型,测试不同参量的敏感参数,分析参量间的相互协调机制,建立“震动场-应力场”多参量预警模型。 （4）煤岩冲击失稳的多场监测和预警技术研究 研究了工作面开采时能量场、应力场和波速场的时空分布与动态演化规律,建立了统一的冲击地压多参量分级预测准则及技术体系,形成了基于微震、声发射监测系统、电磁辐射系统的多参量前兆信息识别与预警技术,实现了煤岩冲击失稳危险性特征信息的不间断连续监测和预警。 本项目已获得20项发明、14项实用新型专利授权,登记5项软件著作权,出版专著10部,发表论文96篇,其中被SCI检索32篇、EI检索64篇。 研究成果通过了科技部组织的973计划项目验收并获得高度评价,科技成果已在义马煤业集团股份有限公司、开滦集团有限责任公司、兖州煤业股份有限公司、上海大屯能源股份有限公司等4家单位的6个煤矿应用,累计创造直接经济效益6.5亿元,具有广阔的推广应用前景,对解决煤矿安全高效生产技术难题,促进深部煤层开采安全高效开采具有重要作用。