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1
王希廷2
邰阳2
卢国志3
夏彬伟2
匡铁军4
霍丙杰5
1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;晋能控股煤业集团有限责任公司技术中心,大同山西 0370002.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 4000443.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 2660004.晋能控股煤业集团有限责任公司技术中心,大同山西 0370005.辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁 阜新 123000
摘要：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 50～100 m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
分类号：TD823(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(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)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 1-16 )
英文信息