xxxxcb226800-煤炭深部開采中的動力災(zāi)害機(jī)理與防治基礎(chǔ)研究(完整版)
【正文】 成。采用微地震監(jiān)測技術(shù)分析了煤礦沖擊地壓前兆信息，通過追蹤巖石破裂在空間上的發(fā)展，成功地揭示了沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理，為預(yù)測沖擊地壓、確定解放層參數(shù)等提供了依據(jù)；成功地實(shí)施了煤層卸載爆破、深孔斷頂爆破、開采保護(hù)層、合理開采布置等技術(shù)來防治煤礦沖擊地壓，積累了豐富的經(jīng)驗。形成了一支多學(xué)科交叉、老中青結(jié)合、以優(yōu)秀中青年科學(xué)家為骨干、具有良好合作基礎(chǔ)的研究團(tuán)隊，為本項目的順利實(shí)施提供了人才保障。 提出煤礦深部動力災(zāi)害預(yù)測與主動解危的理論和方法研究目標(biāo)深部煤礦動力災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造條件、原巖應(yīng)力特征及相互作用機(jī)制深部斷續(xù)煤巖體的變形破壞規(guī)律及其動力響應(yīng)特征深部采動應(yīng)力場時空分布規(guī)律及對動力災(zāi)害孕災(zāi)過程的控制機(jī)理深部開采過程中能量場的時空演化規(guī)律與多因素耦合致災(zāi)機(jī)理深部煤礦動力災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警理論與綜合防治方法研究內(nèi)容圖3 總體技術(shù)路線圖（三）創(chuàng)新點(diǎn)與特色本項目突出深部開采的空間范圍大、強(qiáng)度高、擾動劇烈、動壓危害大、介質(zhì)屬性復(fù)雜的特點(diǎn)，開展高應(yīng)力、強(qiáng)卸荷、反復(fù)擾動共同作用下動力災(zāi)害孕災(zāi)過程的系統(tǒng)研究，成果體現(xiàn)形式既有機(jī)理層面的探討、又有理論與方法層面的研究，同時還有應(yīng)用層面的工程實(shí)踐，不僅可推進(jìn)相關(guān)學(xué)科的進(jìn)展，也是我國資源開發(fā)可持續(xù)發(fā)展所迫切需要解決的重大問題。沖擊地壓、頂板大面積來壓、礦震發(fā)生的本質(zhì)就是承受高地應(yīng)力的采場巷道周圍煤巖體內(nèi)，積聚大量彈性能量突然釋放的過程。 三、研究方案（一）學(xué)術(shù)思路本項目以國家重大需求和學(xué)科前沿為導(dǎo)向，針對動力災(zāi)害多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，以沖擊地壓、頂板大面積來壓、礦震為重點(diǎn)研究對象，探討深部動力災(zāi)害威脅煤層安全開采的重大科學(xué)問題。4．深部開采過程中能量場的時空演化規(guī)律與多因素耦合致災(zāi)機(jī)理研究深部原巖應(yīng)力場與動態(tài)開挖耦合條件下的煤巖體動力失穩(wěn)破壞的機(jī)理及觸發(fā)條件，揭示開挖過程中原巖應(yīng)力場與能量場的變化規(guī)律、能量積聚與演化的時空規(guī)律以及多因素耦合災(zāi)變機(jī)理；從能量角度研究深部巖體動力失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理、觸發(fā)條件；提出基于能量突變的深部巖體失穩(wěn)破壞的能量準(zhǔn)則；建立開采擾動下深部巖體動力災(zāi)害的能量分析體系。通過回答這一科學(xué)問題，揭示深部裂隙煤巖體在開采過程中的能量積聚與釋放機(jī)制、能量場的時空演化規(guī)律以及動力災(zāi)變的能量觸發(fā)條件，提出基于能量突變的深部煤巖體動力失穩(wěn)的模型與判別準(zhǔn)則和能量分析體系。通過研究這一科學(xué)問題，揭示煤巖體的沖擊傾向性、地質(zhì)構(gòu)造和原巖應(yīng)力條件對煤礦深井動力災(zāi)害成災(zāi)的作用機(jī)制。針對國家能源的重大需求以及煤炭深部開采中存在的重大問題，本項目擬解決以下四個關(guān)鍵科學(xué)問題： 地質(zhì)賦存條件對深部煤礦動力災(zāi)害的作用機(jī)制及量化分析方法在長期的地質(zhì)演變過程中深部煤巖體內(nèi)蘊(yùn)藏著巨大的變形能，其儲能程度和原巖應(yīng)力分布既取決于煤巖體的硬度、致密性和礦物成分，也取決于地質(zhì)構(gòu)造、斷層、褶曲的程度。因此通過探索深部斷續(xù)煤巖體的變形破壞規(guī)律和工程動力響應(yīng)特征這一科學(xué)問題，研究斷續(xù)煤巖體結(jié)構(gòu)特征及破裂后的變形破壞特征，研究允許圍巖破壞但限制其變形發(fā)展的穩(wěn)定條件，從而搞清楚巷道圍巖破裂后（峰后）的力學(xué)響應(yīng)、圍巖失穩(wěn)特性及其演化規(guī)律和動力失穩(wěn)控制對策。（二）主要研究內(nèi)容圍繞上述關(guān)鍵科學(xué)問題，具體研究內(nèi)容如下：1. 深部煤礦動力災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造條件、原巖應(yīng)力特征及相互作用機(jī)制研究我國深部煤層地質(zhì)構(gòu)造特征，探索煤層、頂?shù)讕r層空間結(jié)構(gòu)、宏觀力學(xué)性質(zhì)與動力突出之間的關(guān)系，從本質(zhì)上把握煤、巖石的宏觀力學(xué)特性及其沖擊傾向性的內(nèi)在屬性；研究煤層斷層褶曲構(gòu)造特征與構(gòu)造應(yīng)力分布規(guī)律，建立地球物理信號精細(xì)探測響應(yīng)特征和反演解釋理論和綜合探測方法；研究煤巖石礦物成分和細(xì)觀結(jié)構(gòu)與沖擊傾向性的耦合關(guān)系和模型描述，構(gòu)建煤、巖石組分和細(xì)觀結(jié)構(gòu)沖擊傾向性的判別準(zhǔn)則。在深部煤礦動力災(zāi)害預(yù)測與防治研究領(lǐng)域，取得一批具有國際影響的研究成果。 采用掃描電鏡、工業(yè)CT、核磁共振、數(shù)字散斑等先進(jìn)的觀測手段, 考察深部煤巖體的微結(jié)構(gòu)特征、裂隙特征和塊系結(jié)構(gòu)特征, 從本質(zhì)上把握煤、巖石宏觀力學(xué)特性及其沖擊傾向性的內(nèi)在屬性；研究煤巖石礦物成分和細(xì)觀結(jié)構(gòu)與沖擊傾向性的耦合關(guān)系和模型描述，構(gòu)建煤、巖石沖擊傾向性判別準(zhǔn)則。 建立地質(zhì)賦存條件與深部動力災(zāi)害相關(guān)性的量化分析模型178。項目組邀請了5位院士擔(dān)任學(xué)術(shù)顧問（錢鳴高、宋振琪、周世寧、謝和平、彭蘇萍）。 在Lippmann沖擊地壓基本理論的基礎(chǔ)上，建立了沖擊地壓三維力學(xué)數(shù)學(xué)模型，分析了煤層整體突出前臨界狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況；得出了更合理的煤層突出范圍度量指標(biāo)以及煤層整體平動式突出傾向性的判定方法。（3）項目組織與管理方式以國內(nèi)長期從事預(yù)防煤礦煤礦動力災(zāi)害技術(shù)及基礎(chǔ)研究、并與國際同行具有廣泛合作交流的中國礦業(yè)大學(xué)（北京、徐州）作為項目申報單位，聯(lián)合我國本領(lǐng)域科研實(shí)力最強(qiáng)的煤炭科學(xué)研究總院、北京科技大學(xué)、四川大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、山東科技大學(xué)和安徽理工大學(xué)等骨干單位，形成跨部門、多學(xué)科交叉的整體聯(lián)合研究隊伍。 第二年度：主要研究階段（2011年）掌握深部煤巖層的地應(yīng)力狀態(tài)和構(gòu)造應(yīng)力分布規(guī)律，研究深部煤巖體的微結(jié)構(gòu)特征、裂隙特征，揭示深部煤巖層的構(gòu)造特征、深部斷層的地質(zhì)特征、深部巷道和采場圍巖的塊系結(jié)構(gòu)特征；獲取巖石破裂后繼續(xù)破碎過程中強(qiáng)度衰
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