綜放開采煤與瓦斯突出的層厚效應(yīng)課件

綜放開采煤與瓦斯突出的層厚效應(yīng)

2021/7/91匯報(bào)的主要內(nèi)容項(xiàng)目簡(jiǎn)介研究進(jìn)展主要研究成果繼續(xù)研究方向2021/7/92項(xiàng)目簡(jiǎn)介1項(xiàng)目背景及存在的問題厚煤層儲(chǔ)量比例圖厚煤層產(chǎn)量比例圖44％45％2021/7/93項(xiàng)目簡(jiǎn)介放頂煤開采是中國(guó)厚煤層開采主要方法，已有20多年的歷史，是實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)的主要途徑之一1項(xiàng)目背景及存在的問題在國(guó)有重點(diǎn)煤礦的200多個(gè)煤與瓦斯突出礦井中，其中相當(dāng)一部分是厚煤層礦井2021/7/94項(xiàng)目簡(jiǎn)介《煤礦安全規(guī)程》第一百八十三條規(guī)定“突出煤層中的突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)，嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法”，這極大程度上限制了放頂煤開采的應(yīng)用范圍和最大效益的發(fā)揮。1項(xiàng)目背景及存在的問題2021/7/95項(xiàng)目簡(jiǎn)介近些年來，在具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的厚煤層礦井中，部分技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)和能力較強(qiáng)的企業(yè)，已成功開展了在突出煤層中安全實(shí)施綜放開采的試驗(yàn)研究。1項(xiàng)目背景及存在的問題煤與瓦斯突出煤層，綜放開采采厚影響的基礎(chǔ)理論研究需要進(jìn)一步加強(qiáng)。2021/7/96項(xiàng)目簡(jiǎn)介傳遞巖梁理論隨綜放開采一次開采厚度的增加，是否更容易發(fā)生煤與瓦斯突出?砌體梁理論關(guān)鍵層理論支架圍巖共同作用體系理論礦壓研究領(lǐng)域突出研究領(lǐng)域單因素假說綜合因素假說流變假說能量假說球殼失穩(wěn)假說，等等在煤與瓦斯突出煤層進(jìn)行綜采放頂煤，缺乏安全開采的足夠的基礎(chǔ)理論依據(jù)2研究現(xiàn)狀2021/7/97項(xiàng)目簡(jiǎn)介3存在的問題隨采厚的變化宏觀應(yīng)力場(chǎng)及其作用下形成的圍巖支承壓力分布、損傷范圍和裂隙分布規(guī)律如何演化發(fā)展？綜放開采圍巖支承壓力、煤巖體損傷及裂隙分布對(duì)煤與瓦斯突出的影響機(jī)理及相互間的作用關(guān)系尚不清楚煤與瓦斯突出隨采厚的變化規(guī)律還不明確2021/7/98項(xiàng)目簡(jiǎn)介4本項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)和研究方向綜放采場(chǎng)圍巖中存在由高應(yīng)力束組成的宏觀應(yīng)力殼，應(yīng)力殼中的主應(yīng)力大于殼體內(nèi)外巖體的應(yīng)力，宏觀應(yīng)力殼是綜放采場(chǎng)的最主要承載力系走向應(yīng)力殼傾向應(yīng)力殼2021/7/99項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目結(jié)合兩淮礦區(qū)綜放開采條件，進(jìn)一步系統(tǒng)深入開展采厚對(duì)綜放開采煤與瓦斯突出影響規(guī)律的層厚效應(yīng)研究雙向應(yīng)力殼2021/7/910研究進(jìn)展1、研究了宏觀應(yīng)力殼隨采厚變化的演化發(fā)展規(guī)律及綜放開采宏觀應(yīng)力殼作用下形成的圍巖支承壓力分布、煤巖體損傷范圍及裂隙分布規(guī)律；研究獲得了宏觀應(yīng)力殼隨采厚變化的演化發(fā)展規(guī)律；研究獲得了宏觀應(yīng)力殼作用下的圍巖支承壓力分布、煤巖體損傷和裂隙分布規(guī)律。2021/7/911研究進(jìn)展煤層厚度5.4m走向應(yīng)力殼分布煤層厚度12m走向應(yīng)力殼分布煤層厚度8m走向應(yīng)力殼分布煤層厚度3m走向應(yīng)力殼分布煤層厚度2m走向應(yīng)力殼分布1.1宏觀應(yīng)力殼的采厚變化規(guī)律的數(shù)值模擬研究

走向應(yīng)力殼高度和采厚關(guān)系曲線2021/7/912研究進(jìn)展傾向應(yīng)力殼的采厚變化規(guī)律的數(shù)值模擬研究煤層厚度2m傾向應(yīng)力殼分布煤層厚度3m傾向應(yīng)力殼分布煤層厚度5.4m傾向應(yīng)力殼分布煤層厚度8m傾向應(yīng)力殼分布煤層厚度12m傾向應(yīng)力殼分布2021/7/913研究進(jìn)展采場(chǎng)宏觀應(yīng)力殼的高度隨一次采厚增加而增大，當(dāng)采厚增加到一定時(shí)，殼的高度增大的幅度減緩。1.2采厚變化規(guī)律的相似材料實(shí)驗(yàn)研究

煤厚3m上覆巖層活動(dòng)變形圖

煤厚5.4m上覆巖層活動(dòng)變形圖

煤厚8m上覆巖層活動(dòng)變形圖

兩帶高度與開采厚度的關(guān)系曲線圖

2021/7/914研究進(jìn)展1.3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究3m煤層采場(chǎng)圍巖應(yīng)力變化5.4m煤層采場(chǎng)圍巖應(yīng)力變化8m煤層采場(chǎng)圍巖應(yīng)力變化隨著開采厚度的增大，應(yīng)力殼影響的范圍逐漸加大，當(dāng)開采厚度增大到一定值時(shí)，應(yīng)力殼的高度逐漸趨于穩(wěn)定，影響強(qiáng)度趨緩?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)采場(chǎng)圍巖應(yīng)力變化2021/7/915研究進(jìn)展

支承壓力分布曲線支承壓力峰值大小與一次開采厚度成反比，而峰值位置距煤壁的距離與一次開采厚度成正比，即隨一次開采厚度的增加，支承壓力的峰值強(qiáng)度降低，峰值位置距煤壁距離越遠(yuǎn)

傾向支承壓力分布工作面煤壁走向支承壓力分布1.4理論分析研究2021/7/916研究進(jìn)展煤層內(nèi)支承壓力峰值位置與煤層厚度關(guān)系曲線

煤層內(nèi)支承壓力峰值大小與煤層厚度關(guān)系曲線

2021/7/917研究進(jìn)展長(zhǎng)壁工作面前方、后方、周邊和臨近巷道的礦壓顯現(xiàn)是受控于“應(yīng)力殼”的存在和由其變化帶來的影響煤層內(nèi)（12m厚）應(yīng)力三維視圖煤層內(nèi)（8m厚）應(yīng)力三維視圖煤層內(nèi)（5.4m厚）應(yīng)力三維視圖煤層內(nèi)（2m厚）應(yīng)力三維視圖煤層內(nèi)（3m厚）應(yīng)力三維視圖一次開采厚度的增加，采場(chǎng)支承壓力峰值減小，影響范圍增加。2021/7/918研究進(jìn)展隨一次開采厚度的增加，煤層的破壞范圍增大，工作面走向和傾向圍巖的破壞區(qū)和裂隙分布范圍也逐漸增大煤層厚度2m煤層內(nèi)破壞場(chǎng)

煤層厚度3m煤層內(nèi)破壞場(chǎng)

煤層厚度5.4m煤層內(nèi)破壞場(chǎng)

煤層厚度8m煤層內(nèi)破壞場(chǎng)

煤層厚度12m煤層內(nèi)破壞場(chǎng)

2021/7/919研究進(jìn)展2、研究獲得了綜放開采采厚對(duì)煤與瓦斯突出的影響機(jī)理及相互間的作用關(guān)系隨采厚增加，由于支承壓力峰值減小且峰值距煤壁越遠(yuǎn)，一方面導(dǎo)致煤體內(nèi)積聚的彈性能減少，造成突出和沖擊的能量減少；另一方面，卸壓區(qū)范圍增大，抵抗煤與瓦斯突出的能力增大，緩解劇烈力學(xué)作用的能力增強(qiáng)，故造成突出的可能性降低。隨采厚增加，煤與瓦斯突出的動(dòng)力災(zāi)害有所減緩。2021/7/920研究進(jìn)展采場(chǎng)圍巖中存在著由“高應(yīng)力束”組成的“宏觀應(yīng)力殼”，“應(yīng)力殼”是采場(chǎng)最主要承載力系長(zhǎng)壁工作面前方、后方、周邊和臨近巷道的礦壓顯現(xiàn)受控于“應(yīng)力殼”的存在和由其變化帶來的影響一次開采厚度的變化對(duì)“宏觀應(yīng)力殼”的形成機(jī)制、“應(yīng)力殼”形態(tài)及其力學(xué)參數(shù)有顯著影響合理調(diào)整開采厚度等采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)可改善采場(chǎng)圍巖應(yīng)力殼的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)保護(hù)采場(chǎng)、減小礦山壓力和顯現(xiàn)有積極作用2021/7/921主要研究成果1人才培養(yǎng)已培養(yǎng)博士生2名已培養(yǎng)碩士生2名2獲獎(jiǎng)情況在讀博士生3名在讀碩士生4名獲得教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)2021/7/922主要研究成果3項(xiàng)目應(yīng)用情況本項(xiàng)目的部分研究成果在淮南、淮北、皖北、大屯、新集、徐州等礦業(yè)集團(tuán)的多個(gè)綜放面得到了推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高瓦斯厚煤層綜放安全高效開采，取得良好經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益顯著，具有重要的理論指導(dǎo)價(jià)值。2021/7/923主要研究成果4論文發(fā)表情況1、謝廣祥，王磊，工作面支承壓力采厚效應(yīng)解析.煤炭學(xué)報(bào)，2008，33（4）：361～363（EI檢索）2、XIEGuang-xiang，WANGLei.InfluenceofMiningThicknesstotheMechanicalCharacteristicsofGatewaysatFMTCFaces.JournalofCoalscience&Engineering，2008，13（1）：123～125（EI檢索）（共發(fā)表論文12篇已檢索9篇）2021/7/924主要研究成果3、謝廣祥，楊科，常聚才.非對(duì)稱綜放開采煤層三維應(yīng)力分布特征及其層厚效應(yīng)研究.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26（4）：775～779

(EI檢索)4、謝廣祥，楊科，常聚才王磊.綜放采場(chǎng)圍巖支承壓力分布及動(dòng)力災(zāi)害的層厚效應(yīng).煤炭學(xué)報(bào)，2006，31（6）：731～735(EI檢索)

2021/7/925主要研究成果5、XIEGuang-xiang，CHANGJu-cai，YANGKe.InvestigationonTheStressFieldcharacteristicsoftopcoalatFMTCFaceundertheinfluenceofcavingthickness.JournalofCoalscience&Engineering，2007，13（2）：123～125(EI檢索)6、XIEGuang-xiang，CHANGJu-cai，YANGKe.InvestigationonDisplacementFieldCharacteristicsofTunnel’sSurroundingRockandCoalSeamatFMTCFace.JournalofCoalscience&Engineering，2006，12（2）：1～5(EI檢索)

2021/7/926主要研究成果7、謝廣祥，常聚才，華心祝.開采速度對(duì)綜放面圍巖力學(xué)特征影響研究.巖土工程學(xué)報(bào)，2007，29（7）：963～967(EI檢索)

8、謝廣祥，楊科，常聚才.煤柱寬度對(duì)綜放回采巷道圍巖破壞場(chǎng)影響分析.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（2）：173～176

(EI檢索)

2021/7/927主要研究成果9、謝廣祥，楊科，常聚才.煤柱寬度對(duì)綜放面圍巖應(yīng)力分布規(guī)律影響.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（11）：1005～1008

(EI檢索)

2021/7/928主要研究成果10、謝廣祥.極復(fù)雜條件傾斜長(zhǎng)壁大采高綜采技術(shù).煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，35（3）：7～1011楊科，謝廣祥.采動(dòng)裂隙分布及其演化特征的采厚效應(yīng).煤炭學(xué)報(bào)，2008，33（10）:1092-109612楊科，謝廣祥.窄煤柱綜放巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)特征研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2007.9，24（3）其他文章2021/7/929主要研究成果5