摘要：为系统揭示固流热耦合作用下裂隙花岗岩的非线性渗流特征及其主要控制参数演化规律,基于自主研制的高温高压三轴渗流试验装置,选取不同粗糙度(JRC)的单裂隙花岗岩试件,覆盖围压(1～20 MPa)、温度(25～90℃)和水压梯度(1～12 MPa/m)等多因素交互的工况进行试验研究.采用三维激光扫描技术与数字化重构手段精确获取裂隙面几何形貌,结合Forchheimer方程、非达西因子和临界水压梯度等指标,定量分析了体积流速、水力开度、导水系数等随围压和温度的演化机制.结果显示:单裂隙花岗岩在较高水压梯度或流速下显著偏离达西流态,Forchheimer方程拟合度高(R2>0.98),表明裂隙渗流具有明显的非线性特征;围压的升高会压密裂隙面并显著抑制渗透性能,粗糙度的增大加剧了闭合区形成并进一步削弱流体流动;温度的升高在低围压下会降低流体黏度并促进渗流速度,但在高围压下微裂纹扩展和局部表面磨损会部分抵消该增透作用;深部环境中裂隙非线性渗流普遍存在,随着水压梯度递增,导水系数由近似恒定转为幂指数衰减.研究成果可为高温高压场景下核废料地质处置库、地热开发和其他深部工程中裂隙渗透特性的安全评估与设计提供科学依据,并为后续多场耦合数值模拟与机理完善奠定重要试验基础.

摘要：针对采空区充填控制地表沉陷成本高、充填量大的问题,提出了一种基于"人造关键承载结构+动态注浆"的小范围地表构筑物保护性开采方法,通过理论分析、物理模拟和数值模拟手段,研究了关键承载结构的力学特征、动态注浆下关键承载结构的稳定性、地表移动变形特征以及关键承载结构参数对注浆充填步距的影响规律.研究结果表明:①充填量与关键承载结构深度近似成分段线性关系,关键承载结构越靠近地表,注浆充填量越小.通过劈裂注浆法在表土层中构建关键承载结构,再通过充填关键承载结构下方离层动态注浆与开采速度配合,可维持关键承载结构及上方表土层的稳定.②建立了关键承载结构参数与注浆充填步距关系模型,推导了动态注浆充填步距的表达式,发现最大充填步距随关键承载结构抗拉强度和厚度的增大而增大,随表土层载荷与建筑物载荷比值的增大而减小.③动态注浆充填后,关键承载结构上方的地表水平变形量峰值为 1.59 mm/m,倾斜峰值为 2.71 mm/m,曲率峰值为0.033×10-3 m-1,分别降低了 87.8%、89.8%、80.8%,地表变形满足构筑物Ⅰ级损坏等级的要求,基本不需要维修.本方法可为厚表土层上存在孤立古建筑、公路等窄小构筑物的保护性开采提供参考.

摘要：钻孔失稳、孔壁垮落及裂隙错位是导致瓦斯抽采钻孔失效的主要原因.为研究瓦斯抽采钻孔倾角对围岩承载特性及稳定性的影响,对不同角度钻孔围岩力学特性及破坏特征进行系统研究.采用类岩石材料制备含 0°、30°、60°、75°、90°预制孔试样开展单轴压缩试验,运用岩石刚性试验机、声发射监测系统、应变测量系统(DIC)及超高清钻孔窥视仪同步观测围岩变形破裂特征.结果表明:①预制孔导致试样峰值强度与弹性模量降低,其中 60°倾角试样峰值强度降幅最大(较完整试样降低 30.48%);②加载过程中试样能量突增模式与预制孔角度存在相关性,90°试样二次能量释放量达 75.8 V·ms;③张拉破坏为主要破坏形式,其占比由 0°时的70.6%降至 90°时的 51.4%,但随着倾角增大剪切破坏占比逐步提升;④孔壁围岩承载能力随倾角增大呈递增趋势,孔内裂隙萌生较试样外表面显著滞后,其破坏时刻与声发射能量突增时点具有一致性;⑤预制孔角度的增大,使得试样内力及裂纹分布由孔壁两侧集中转为四周均匀分布,体现了钻孔围岩承载能力的提高.研究成果可为揭示瓦斯抽采钻孔围岩变形破坏规律及优化钻孔布置方式提供理论参考.

摘要：鉴于目前复杂困难巷道支护过程中因锚杆组合构件及金属网大量破坏引发支护失效的问题,自主开发了锚杆组合构件与金属网静载试验装置并开展了系列支护构件垂直载荷试验,得到了支护构件在垂直载荷作用下的力学响应特征.取得如下研究成果:①开发出锚杆组合构件与金属网静载力学性能试验台,提出一套锚杆组合构件与金属网边界固定方式,可较为真实地还原井下锚杆组合构件与金属网受力状态.②钢筋托梁在承载过程中载荷变化主要分为缓慢上升、恒速上升、瞬间破坏 3个阶段;W型钢带载荷变化同样经历承载、长孔滑移、长孔撕裂 3个阶段;通过增加钢筋托梁圆钢直径及W型钢带厚度可有效提高支护系统的支护强度及刚度,其中钢筋托梁焊接部位、W型钢带长孔端部等强度薄弱区是影响支护强度及刚度的关键因素.③不同类型金属网支护系统在垂直载荷作用下,载荷-位移曲线主要分为载荷传递、网丝变形、结构破坏 3个阶段;钢筋网具有高刚度支护特征,菱形网具有高强度支护特征,经纬网支护系统在载荷作用下网丝持续错动是降低支护强度及刚度的主要因素,托板位置的网丝剪切、拉伸破断是造成金属网支护系统失效的主要因素.

摘要：为提高四柱支撑掩护式液压支架铰接式顶梁的支护能力,同时改变对铰接式顶梁支护能力不足的传统认知,建立了四柱支撑掩护式液压支架杆系模型,根据液压支架内加载条件求解液压支架承载能力区,得到液压支架可承受的最大载荷数值及其在顶梁上的具体作用位置,给出了铰接梁支护力和铰接千斤顶缸径 2 种求解方法.重点介绍了铰接梁支护力和铰接千斤顶缸径简化求解方法,根据外部载荷在顶梁上作用位置的不同,依据泰勒公式将作用在顶梁上的外部载荷简化为二次多项式、三角形、梯形和矩形等不同分布形式,结合铰接式结构的顶梁和铰接梁上方载荷连续分布条件,基于力的合成原理求解出铰接梁上外部载荷大小及其作用位置.在此基础上,根据静力平衡条件推导出铰接千斤顶所需合理缸径,给出了具体求解公式.分析了相同工作阻力条件下铰接式顶梁和整体式顶梁前端支顶力大小,得出了缸径较大的铰接千斤顶可显著提高铰接梁支护能力,设计合理的铰接梁式顶梁液压支架支护能力要高于同等条件的整体式顶梁液压支架的支护能力,解决了现有铰接梁支护能力不足的难题.以山能正通煤业公司放顶煤开采为主要应用背景,建立ZF20000/26/48 四柱支撑掩护式液压支架铰接式顶梁载荷连续分布模型,按照顶梁上方载荷连续性分布条件,基于力的合成和分解原理,得到铰接式顶梁外部载荷的大小及其作用位置,并根据静力平衡条件推导出铰接千斤顶理论缸径.工程实践表明,改进后的铰接式顶梁结构合理,前端支护力大,支护效果明显,在多个工作面得到推广应用,未出现前端支护力不足带来的端面顶板冒落和煤层片帮等问题,满足了工作面支护需要,验证了理论的正确性.

摘要：针对关闭煤矿区因地下水位回弹导致地表抬升、威胁基础设施安全的问题,提出了一种无需依赖地下水位与地质采矿现场实测资料的地表抬升预测新方法.该方法基于有效应力原理揭示的地表抬升"S"型增长规律,联合Weibull函数与Kalman滤波构建预测模型,以Weibull函数拟合长期主趋势,利用卡尔曼滤波动态融合时序InSAR监测数据以捕捉实际波动.在辽宁省北票市冠山、台吉关闭矿井的实证研究表明,该方法预测结果与水准测量数据的平均偏差仅为-1.2 mm,平均标准偏差为 2.9 mm,总体预测精度达到约 3 mm,显著验证了模型的有效性与可靠性.通过InSAR历史形变数据与所提模型的结合,能够突破传统方法对实地监测数据的依赖,实现对关闭矿区地表抬升过程的精准预测.该研究不仅为矿山地表形变机制分析提供了新的方法视角,更直接为矿区土地复垦规划、基础设施风险防控提供了高效可靠的技术支撑,具有重要的理论创新意义与工程应用价值.

摘要：构造煤在扰动作用下稳定性和破坏方式与原生煤存在差异.为探究深部构造煤破裂过程的能量演化特征及其差异性,利用不同加载路径及声发射监测、计算机断层扫描(CT扫描)重建和微震监测技术分析了构造煤细观参数、宏观力学参数、能量分配及现场构造煤赋存地层微震特征.研究表明:①构造煤细观结构与原生煤不同,构造煤表面形貌平整度差,碎屑较多,含有阶梯状断口,构造煤细观结构使之表现出与原生煤不同的宏观力学行为,细观参数与宏观力学参数之间具有线性相关关系;②构造煤受载后特征应力阶段与原生煤差别较大,弹性阶段和裂纹稳定扩展阶段较短,煤样原生裂隙导致劣化强度不同,但达到一定值后会出现相似的裂纹发展;③构造煤破裂更为分散,受循环荷载影响较大,无论加载路径如何,构造煤均易发展大尺度裂纹且裂纹发展更无序;④构造煤易发生剪切破裂且裂纹弯折,破坏所消耗的能量较多,碎裂煤在循环加卸载过程中耗弹比减小,释放的能量占比增加,强度折减度最高;⑤原生煤区低能量微震少,构造煤区低能量微震较多.构造煤所在地层微震事件多发,原生煤所在地层微震事件更为突发,尤其注意碎裂煤区.根据室内试验结果可解释现场采区微震监测数据,为实际构造煤所在地层危险预警提供理论支撑.

摘要：为应对全球气候变化的严峻挑战,我国提出了"碳达峰、碳中和"的"双碳"战略目标.深地能源开采、二氧化碳地质封存、深地能源存储和废弃矿井再利用等深地工程为实现"双碳"目标提供了重要技术路径.深入揭示上地壳广泛存在的裂隙和断层(统称为岩体界面)的摩擦-渗流耦合演化机制对深地工程的安全高效开展具有重要意义.本文综述了岩体界面的摩擦-渗流耦合机理和调控技术的研究历史和现状,并对未来的研究重点与发展方向提出了建议.首先,简要介绍了岩体界面在当代深地工程中的关键作用;然后,系统梳理了岩体界面的摩擦与渗流特性及其耦合演化机理的基础理论;最后,总结了流体注采诱发地震的主要机制,阐述了与深地能源开采中的储层增渗和深地流体存储中的泄漏相关的机理与挑战,并介绍了当前主要的调控技术.通过对现有研究的系统梳理,指出黏土对岩体界面的摩擦-渗流耦合特性的影响、恒法向刚度条件下岩体界面的摩擦-渗流耦合演化模式以及水力压裂诱发张裂隙的粘裂扩展机理等仍有待厘清.此外,多级水力压裂、机器学习以及分布式光纤传感技术的发展有望为预测并调控深地能源开采的储层增渗效果、深地流体存储的泄漏风险以及各类深地工程的诱发地震风险提供更加高效且智能化的解决路径.

摘要：采掘工作面过煤柱时常常会遇到煤柱超前动力失稳问题.为探究开采扰动对煤柱动态失稳的影响机制,开展了低频扰动荷载作用下高应力煤柱的动态压缩试验.结果表明:①煤样在高应力(80%单向约束抗压强度(UCCS))状态下的破坏存在应力门槛值,门槛值为15%UCCS,越过应力门槛值的高应力煤样破坏前的扰动荷载周期数随幅值增加呈现指数型衰减的规律,幅值的升高会显著劣化煤样的承载能力.②越过应力门槛值的煤样在扰动荷载作用过程中的不可逆应变、耗散能、割线模量和阻尼比均呈现 3 阶段演化规律;此外,随幅值的增加,煤样扰动过程中累计耗散能线性增加,最大值为 241.932 kJ/m3,割线模量均值线性减小,最小值为 1.101 GPa,而阻尼比均值呈现指数增加的规律,最大阻尼比为 1.593,即幅值的增加使煤样内部劣化得更加严重.③煤样扰动荷载施加的初期阶段声发射(AE)能量的大幅增加可作为判断煤样在扰动荷载作用下是否破坏的超前判据,累计振铃计数第 2 次激增可以作为越过门槛值煤样破坏的前兆信息;随着幅值的增加,煤样扰动全过程声发射b值线性减小,最小值为 1.369,即幅值越大,煤样破坏得越突然、越剧烈.④随着幅值的增加,越过应力门槛值煤样的破裂模式由剪切破裂为主逐渐过渡到以张拉或混合破裂为主.本研究可为小窑破坏区复采工作面过煤柱时采掘强度控制及充填加固煤柱设计提供参考.

摘要：为解决由岩层界面和层间强度差异引起的煤系岩层水力压裂裂缝扩展轨迹及压裂范围有效控制的难题,采用有限-离散元方法模拟研究了煤系岩层水力裂缝扩展规律,发现多因素耦合作用下煤系岩层水力裂缝扩展轨迹有 12种主要模式,可归纳为穿过岩层界面扩展、穿过岩层界面扩展的同时沿着岩层界面扩展、沿着岩层界面扩展和在岩层界面处停止扩展 4 类;建立了融合BP神经网络、差分进化算法和灰狼优化算法的混合人工智能模型,用以预测煤系岩层水力裂缝扩展轨迹和压裂效果;分析了不同地应力条件下岩性强度差异系数、岩层界面倾角、岩层界面强度系数、注入速率和定向射孔角度变化时水力裂缝在岩层界面处扩展轨迹的变化规律,揭示了煤系岩层水力裂缝扩展轨迹的主要控制因素及重要程度;提出了基于BP-DEGWO混合人工智能预测模型的煤系岩层水力压裂技术方案智能优化设计方法,为利用人工智能算法进行水力压裂的关键技术方案优化设计和压裂效果预测提供参考.

摘要：以海湾煤矿 3号井 2201工作面为工程背景,通过物理相似模拟试验、数值模拟及理论分析,研究了露天边帮下浅埋煤层大采高工作面开采的矿压规律及覆岩垮落规律,建立了"大悬臂梁-高位斜台阶岩梁"结构模型,揭示了露天边帮下初采阶段强矿压机理.研究结果表明:由于边帮的存在,切断了地层的连续性,工作面推进初采阶段覆岩及地表黄土层形成大悬臂梁式破断下沉,破坏了覆岩原来的垮落规律,形成强矿压显现.在工作面推进至 160 m时,黄土层超前裂隙发育深度达 90 m,工作面推进至 178 m时形成"大悬臂梁-高位斜台阶岩梁"结构,支架载荷峰值超 50 000 kN/架,形成强矿压.通过建立"大悬臂梁"力学模型,推导了岩块受力平衡方程及支架阻力公式,揭示了"大悬臂梁"结构导致强矿压的机理.提出了消除"大悬臂梁"形成条件的水力压裂层位,采用"水力压裂+支架阻力监测"耦合的数值模拟方法得出了消除"大悬臂梁"结构能够避免强矿压的发生,并得到了工程实践验证,保障了工作面的安全高效开采.研究成果可为浅埋大采高工作面边帮下开采的岩层控制提供理论参考.

摘要：在向地下索取资源和能源的过程中,为了满足运输和通风等需求,不可避免地要形成各种狭长的通道.随着向深部进军,通道的破坏和失稳问题引发了越来越多的关注.含孔洞的围岩模型力学行为的数值模拟研究的优势体现在省时省力,花费少,且能获得较多的信息,但可靠结果在很大程度上依赖于是否采用了先进的数值计算方法.最近,岩层运动并行计算系统StrataKing被成功研发,其具有计算规模大(可达 500 万单元),计算效率高,矿业特色明显等优势.继对含孔洞的围岩模型进行常规加载(在模型边界上施加恒定的应力和速度)取得若干研究进展之后,开始尝试非常规研究手段,具体包括静动组合加载、静动模式转化和临界应力计算,他们在有些国外商业软件中并不具备,以满足进一步的或特殊的研究需要.研究结果表明,在静载存在条件下,周期冲击的幅值越高,巷道围岩的破裂和运动程度越大,这使巷道围岩平衡变得更加困难,而且,首次冲击能引发更多的破裂,这应与首次冲击引发的破裂具有一定的吸能作用有关;在与灾害孕育-发生过程更相符的准静力计算模式向动力计算模式转化的混合计算模式下,巷道围岩的破裂和运动更为严重,这说明传统的准静力计算模式适用性有限;当冲击能指数在正常范围时,正方形巷道围岩临界应力的计算结果比理论结果(严格上仅适用于圆形巷道)大,而利用StrataKing可以处理任何形状巷道.StrataKing的大规模计算能力、丰富功能和鲜明矿业特色得以进一步呈现.

摘要：针对深部冲击地压巷道围岩变形控制难题,以某矿 402101工作面巷道为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟与工业试验等方法,研究了巷道失稳特征、主控因素及动静载作用下应力传递机制,提出了锚-架-充协同控制技术并开展工程验证.研究表明:高动静载耦合、支护材料抗冲能力不足及体系协同性差是导致围岩失稳的主要因素;锚-架-充体系通过锚索预应锚固控裂、U型钢支架让压转能和充填层均匀耗能,形成复合承载结构;基于围岩结构分层理论,巷道围岩划分为支护层、锚固层和原岩层,支护层压应力与冲击地压破坏系数kb、巷道尺寸参数、围岩物理参数、锚杆(索)支护阻力等有关,建立了以支护层压应力与强度关系为核心的冲击风险评估方法,计算实例表明锚-架-充体系可使支护层压应力降低18.5%～42.1%,抵御kb=2.0 动载扰动;数值模拟显示,与常规支护相比,塑性区减少 79.1%,顶板及巷帮位移降幅近 90%,支架被动承载能力充分激活,能量场分布更优.工程应用中,锚-架-充协同控制巷道最大围岩位移量 43 mm,支架最大应力 0.34 MPa,结构稳定,有效保障了矿井安全高效生产.

摘要：以曹家滩煤矿 122104工作面为背景,基于矿压、位移、微震等多源监测数据,系统揭示了10 m超大采高工作面矿压显现规律与强矿压发生机理,建立了超大采高采场"叠合拱-梁"结构模型,提出了"主动支撑防护+区域卸压弱化+全方位监测预警"三位一体围岩控制策略.研究结果表明:①10 m超大采高工作面覆岩周期破断具有动载强来压、顶板下沉速度快、来压持续距离长、支架安全阀开启率高的强矿压显现特征,工作面顶板周期破断步距 10～25 m,周期来压动载系数平均值 1.42,支架最大下缩量平均 0.63 m,来压期间液压支架安全阀开启率大于50%的占比达 48.1%;来压沿倾向方向呈现区域性聚集特征,分布于距机头 75～250 m范围,走向方向呈"大小周期"交替来压特征,大周期来压平均间隔 137.5 m;超大采高工作面开采上覆岩层呈叠合"拱-梁"结构,中上部厚硬顶板在采空区后方长距悬顶,导致顶板在工作面前方断裂或在支架后方弯曲下沉,引发工作面强矿压显现.②减小周期来压步距和持续距离、降低来压支架动载系数、预防煤壁片帮以及避免液压支架压架,为控制 10 m超大采高工作面围岩稳定性的核心要素.③液压支架高初撑力特征有效控制了顶板早期下沉,高工作阻力特性缓解了煤壁处承载力,对煤壁大面积片帮及来压期间顶板急速下沉进行了有效抑制,"双层伸缩梁结构配合三级联动护帮装置",实现了对支架前方顶板无支护区域及超高煤壁防护作业的协调调控,有效克服了原有分体式护帮装置煤壁防护覆盖不足的缺陷.④采用 5 m3/min大流量水力压裂技术,通过"一场一策"分区参数设计,有效弱化了厚硬顶板,显著降低来压步距与动载系数.⑤利用KJ21矿压实时预警系统,实现了支架工况与顶板破断动态监测.

摘要：断层作为煤矿地质构造的重要组成部分,其复杂程度直接影响煤矿采掘的稳定性及断层型灾害的发生.针对矿井级断层复杂度无法量化评价断层对工作面采掘作业影响的不足,提出一种将透明地质模型与数值模型相结合的工作面断层三维复杂度计算方法.一方面,基于工作面透明地质几何模型,通过递归搜索算法及最小二乘原理对断层面曲面方程进行数学解析,获取断层面空间曲率特征;另一方面,以Anderson断层模型、M-C破裂准则为力学模型基础,构建含断层工作面数值模型,模拟开采条件下反映断层带活化程度的区域岩体应力累积水平特征.在此基础上,利用熵权法将 2种断层特征相融合,对断层构造统计量进行补偿,将三维分形维数作为框架计算了采动条件下的全工作面断层三维复杂度.以彬长矿区大佛寺煤矿40103工作面为研究区,获取了开采位置距离DF5逆断层 100、80、60、40、20、0 m时的工作面断层三维复杂度,并根据断层空间分布与微震数据分析了不同开采位置断层复杂度的变化趋势.研究表明:在 40103 工作面近DF5逆断层开采过程中,断层三维复杂度总体水平不断提高,结合断层分布情况发现,断层三维复杂度变化主要是因为采动过程中断层处于失稳状态,且随开采位置变化在横纵方向转移,靠近断层时尤为明显,此外,多断层交错区比单一断层受采动干扰更大,断层特征由单一结构向交错区域演化.同时,高能量微震事件也主要集中在断层三维复杂度较高的区域,其演化规律与断层三维复杂度变化趋势相似,断层结构越复杂,微震事件的空间分布越不均匀,高能量事件的发生频率也越高,说明了采动条件下工作面断层三维复杂度模型所反映的失稳状态转移现象与岩体应力变化的相关性.

摘要：露天矿岩质边坡表面恶化而产生的节理、裂隙是诱发滑坡灾害的关键因素,及时准确的裂隙检测是保障矿山安全的重要前提.针对传统数据增强算法生成的裂隙形态单一以及现有边坡裂隙检测方法多局限于局部图像分析的难题,提出了一种融合Copy-Paste的大尺度露天矿岩质边坡裂隙检测方法,通过Copy-Paste算法对裂隙形态进行扩增,进而建立滑动窗口算法—U-Net精准分割—全景特征拼接的三阶段系统工作流程,攻克大尺度场景下裂隙特征丢失与误检的难题.试验结果表明:相较于传统数据增强方法,本文方案使裂隙样本多样性显著提高,而且较使用传统数据增强的Mask R-CNN、U-Net模型,本文算法在分割IoU指标上分别实现了 0.22%和 0.85%的提升.依托洛阳栾川龙宇钼矿的边坡工程开展验证,所提出的三阶段系统工作流程对于提升大尺度内裂隙的识别与分割效果具有积极的促进作用,mIoU值较不使用三阶段系统工作流程时显著提升了 7.09%,满足工程实时监测需求.所提方案可为高陡岩质边坡工程灾害预警提供新的技术路径.

摘要：如何定量化描述双关键层下采动裂隙发育与渗透率演化规律是实现采空区及裂隙带瓦斯高效抽采的关键.以淮南矿区丁集煤矿作为工程背景,通过数值模拟研究深部双关键层工作面采动过程中覆岩裂隙的动态演化规律,利用图像化网格划分方法对裂隙密度和裂隙率进行量化分析,引入分形理论描述采动裂隙扩展与闭合过程,进而基于裂隙平面板模型推导了覆岩裂隙的分形渗流模型,提出了高抽巷靶向层位的优选判据.研究结果表明:①深部双关键层煤层开采过程中,随工作面推进采动裂隙向上方和前方发育,水平方向采空区中部裂隙小而密,工作面及开切眼裂隙大而疏,垂直方向关键层 2 下方裂隙结构完整,存在期长,裂隙面积和分形维数均大于其他层位,表明关键层对裂隙分布发挥保护与协调作用;②根据采动裂隙分形渗流模型计算覆岩渗透率数量级为10-14～10-11 m2,渗透率分布随工作面推进先后呈"单驼峰"—"梯台"—"马鞍"状演化规律,开采结束后关键层 1上方形成狭长的低渗区,关键层 2 下方渗透率最大超过 1×10-11 m2,显示出双关键层间接控制着覆岩渗透率的分布;③影响高抽巷抽采效果的主要因素为瓦斯源、瓦斯通道和巷道稳定性,基于此从瓦斯积聚程度、高渗区存在期和高抽巷稳定性等 3个方面量化定义高抽巷有效抽采系数概念,提出高抽巷靶向层位优选判据,并在试验工作面进行应用,取得了良好的瓦斯抽采效果.研究成果可为深部双关键层煤层采动裂隙渗流演化规律的研究提供参考,为矿井高抽巷层位布置提供技术参考.

摘要：针对我国典型矿区顶板含水体下厚及特厚煤层开采水害防控与水资源保护问题,基于对典型矿区顶板含水体赋存特征以及与主采煤层的空间关系,提出了"弱固结水砂溃涌、高承压渐进充水、高位巨厚含水层渗透充水、上下行裂缝渐进导通式充水、侧向大通道强补给充水"等5 种顶板含水体充水模式;基于"扰动范围和充水量双重控制"的控水开采技术,构建了"含水体精细探测、覆岩破坏精准控制、充水量可控疏降、水情协同监测预警"为一体的煤矿顶板含水层控(保)水开采理论及技术体系;提出了考虑关断时间效应的瞬变电磁法精准探测、高厚及特厚煤层高强度采动导水裂缝带高度预计、基于排水能力约束的顶板含水层采前精准预疏降、预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度、包括"含水层水位绝对值、变化速度以及变化趋势"三参量的水文监测预警等控水开采关键技术;针对我国部分典型矿区顶板含水层控水开采实践,提出了相应的控水开采模式,取得了不同顶板充水含水体下控水采煤成果,研究成果可为解放水体下压煤、实现安全高效绿色开采提供参考.