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特厚煤层坚硬顶板多场耦合致灾机理及协同控制技术
1
作者
于斌
王希廷
+4 位作者
邰阳
卢国志
夏彬伟
匡铁军
霍丙杰
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期1-16,共16页
针对特厚煤层综放开采过程中坚硬顶板大跨度破断诱发的强矿压、瓦斯等多重灾害耦合难题,通过理论分析、试验研究与工程实践相结合,系统揭示了坚硬顶板多场耦合致灾机理,提出了远近场协同控制技术及特厚煤层坚硬顶板-瓦斯协同控制技术。...
针对特厚煤层综放开采过程中坚硬顶板大跨度破断诱发的强矿压、瓦斯等多重灾害耦合难题,通过理论分析、试验研究与工程实践相结合,系统揭示了坚硬顶板多场耦合致灾机理,提出了远近场协同控制技术及特厚煤层坚硬顶板-瓦斯协同控制技术。基于不同应力路径力学试验,阐明了阶梯循环动载下煤岩强度弱化与裂隙动态扩展规律,揭示了坚硬顶板覆岩采动裂隙“三带”递进演化特征及其分形维数“S”形增长模式。通过构建“应力-损伤-渗流”多场耦合模型,探明了采动裂隙网络内瓦斯运移与孔隙率动态响应的非线性关联,提出了煤体变形与瓦斯渗流耦合控制方程。创新性研发链臂锯切顶定向弱化技术与地面水力压裂远场预裂技术,形成了特厚煤层坚硬顶板-瓦斯协同控制技术,破解了传统单一灾害治理效率低的技术瓶颈。通过塔山煤矿现场实践表明:地面压裂后支架最大工作阻力降低16.9%,周期来压步距缩短15%;通过“一井双控”技术实现顶板弱化与瓦斯抽采协同调控,工作面推进至超过钻孔50~100m后,地面钻孔抽采效果逐渐减弱。地面垂直立孔配合地面水平压裂井抽采瓦斯,可有效解决8204工作面瓦斯问题,将工作面回风流瓦斯浓度控制在安全范围以内。
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关键词
特厚煤层
坚硬顶板
地面压裂
多场耦合
协同控制
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职称材料
题名
特厚煤层坚硬顶板多场耦合致灾机理及协同控制技术
1
作者
于斌
王希廷
邰阳
卢国志
夏彬伟
匡铁军
霍丙杰
机构
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
晋能控股煤业集团有限责任公司技术中心
山东科技大学能源与矿业工程学院
辽宁工程技术大学矿业学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期1-16,共16页
基金
国家自然科学基金资助项目(52204127)
煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室基金面上资助项目(2011DA105287-MS202209)。
文摘
针对特厚煤层综放开采过程中坚硬顶板大跨度破断诱发的强矿压、瓦斯等多重灾害耦合难题,通过理论分析、试验研究与工程实践相结合,系统揭示了坚硬顶板多场耦合致灾机理,提出了远近场协同控制技术及特厚煤层坚硬顶板-瓦斯协同控制技术。基于不同应力路径力学试验,阐明了阶梯循环动载下煤岩强度弱化与裂隙动态扩展规律,揭示了坚硬顶板覆岩采动裂隙“三带”递进演化特征及其分形维数“S”形增长模式。通过构建“应力-损伤-渗流”多场耦合模型,探明了采动裂隙网络内瓦斯运移与孔隙率动态响应的非线性关联,提出了煤体变形与瓦斯渗流耦合控制方程。创新性研发链臂锯切顶定向弱化技术与地面水力压裂远场预裂技术,形成了特厚煤层坚硬顶板-瓦斯协同控制技术,破解了传统单一灾害治理效率低的技术瓶颈。通过塔山煤矿现场实践表明:地面压裂后支架最大工作阻力降低16.9%,周期来压步距缩短15%;通过“一井双控”技术实现顶板弱化与瓦斯抽采协同调控,工作面推进至超过钻孔50~100m后,地面钻孔抽采效果逐渐减弱。地面垂直立孔配合地面水平压裂井抽采瓦斯,可有效解决8204工作面瓦斯问题,将工作面回风流瓦斯浓度控制在安全范围以内。
关键词
特厚煤层
坚硬顶板
地面压裂
多场耦合
协同控制
Keywords
extra-thick coal seam
hard roof
surface fracturing
multi-field coupling
collaborative control
分类号
TD823 [矿业工程—煤矿开采]
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题名
作者
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1
特厚煤层坚硬顶板多场耦合致灾机理及协同控制技术
于斌
王希廷
邰阳
卢国志
夏彬伟
匡铁军
霍丙杰
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
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