[00132818]深井开采冲击地压机理与防控技术研究

我国埋深在1000m以下的煤炭资源占已探明资源的50%以上,深部开采是我们煤炭工业的必然趋势。进入深部开采后以矿震、冲击地压为代表的动力灾害发生频度与致灾烈度呈急剧上升态势,引起了广泛的社会关注与国家领导人的高度重视,深入研究并切实解决冲击地压的源头治理问题已经成为国家重大科技需求。本项目立足于徐州深部矿井开采,依托国家与江苏省重点研发计划,系统研究了冲击地压机理、监测预警与防控关键技术,在理论、技术与装备上形成了一批创新性成果与核心知识产权,在全国范围内成功推广应用,取得了显著效果。 主要创新性成果如下： （1）揭示了深部巷道围岩应力演化路径与掘进冲击地压机理。确定了千米实体煤掘进工作面围岩应力路径演化规律,得到了实体煤掘进巷道围岩应力路径呈现出“竖向加载-倾向卸载-走向应变不变”的应力应变路径特征,在此基础上建立了冲击显现临界条件与冲击判据。 （2）建立了冲击地压的“应力-震动-能量”三场监测预警理论与指标体系。基于冲击地压孕育-发展-致灾三阶段力学过程与前兆信息规律分析,指出冲击地压监测预警的充要条件为“应力-震动-能量”三场监测,提出了三场监测技术方法与预警指标体系,通过智能学习方法,实现了预警指标权重的自适应智能实时动态调整,极大提高了监测预警准确率与时效性。 （3）提出了深部冲击地压矿井区域应力场优化防冲技术。针对千米深井冲击特点,改变原有以监测治理为主的解危防冲思路,研究区域应力场超前预调控、消除或减弱冲击危险的防冲新思路,实现超前性、全区域的“灾源消除”。开发了掘进迎头全覆盖煤层卸压技术、迈步式超深孔顶板预裂爆破人造解放层技术、切眼贯通煤体整体卸压技术;回采期间的顶板扇形孔断顶卸压技术、断层构造的深孔爆破能量释放控制技术、煤层长孔卸压及高压注水技术;网络式顶板钻孔组合爆破卸压技术等区域应力场优化防冲技术,在徐州矿区应用效果显著。 （4）开发了徐州矿区冲击地压远程在线多参量智能预警云平台。基于冲击地压“三场”监测预警理论与技术,针对徐州矿区冲击地压发生规律,建立科学合理的预警指标与临界值,实现了多参量综合、实时、分级智能化预警,并极大提高了数据利用效率与信息安全管理。 本项目研究已发表学术论文22篇（SCI/EI收录22篇）,取得了8项发明专利,6项实用新型专利,软件注册权5项,出版专著5部。经专家鉴定本项目中2项成果达到国际领先,3项达国际先进水平。 技术成果已在江苏省冲击地压矿井推广应用,并推广山东、陕西、甘肃、内蒙等多省冲击地压矿井,取得了显著的效果。本项目研究成果具有普遍性和较好的适用性,所有深部开采具有强矿震、冲击矿压等动力灾害的矿井都是潜在的用户,应用前景广泛。