研究方向一:矿山压力与安全开采
发布时间: 2012/12/25 23:09:53 被阅览数: 496 次 来源: 矿山灾害预防控制国家重点实验室

 

 矿山压力与安全开采

  
    本研究方向在中国科学院院士宋振骐教授的带领下,通过承担国家科技攻关以及国家自然科学基金重大课题等项目的研究,形成了在国内外具有重大影响的“以上覆岩层运动为中心”的实用矿山压力控制理论体系;在研究实践中将实用矿山压力控制理论和矿井突水灾害机理研究有机结合,通过采场顶底板变形破坏规律的长期观测研究,形成了以“下三带”理论为核心的顶底板破坏机理及水害预防技术体系。
    该方向为实验室的传统优势研究方向,目前承担“863”项目1项、“973”专题1项、国家自然科学基金重点项目1项、面上项目15项。自实验室成立以来,得到国家科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金项目及其国际合作项目资助25项。共出版著作26部,发表论文246篇,其中被SCI、EI等收录检索97篇;获得国家级科技奖励6项,省部级科技奖励48项。获得国家发明专利15项。
    主要研究内容与特色如下:
   (1)从顶板运动的属性和控制岩层需要出发,科学的定义了直接顶与老顶(基本顶)的概念。建立了顶板运动与支承压力分布和矿压显现之间的关系,提出了“内外应力场”的理论;建立起了通过监测矿压显现来预报顶板断裂与顶板来压的基本规律;
   (2)建立起了“支架-围岩”之间的关系,称之为“位态方程”,科学地回答了不同类型顶板到底需要多大支护强度的问题,为把顶板控制设计由定性走向定量奠定了基础;
   (3)建立起了由岩层运动各类岩石力学灾害的空间大尺度“拱”结构力学模型,研究了矿山非均质固体岩层在空间结构形成过程中的应力场变化规律,实现了对冲击地压、顶板突水、粉尘与热害等灾害的科学解释;提出了岩层破裂的最大高度和底部岩层破坏深度计算式;研究了地下开挖引起上覆岩层破裂突变与应力场之间的关系,并为受采动影响巷道的开挖位置与时间确定提供了依据;
   (4)根据覆岩移动规律和离层特征,研究了大范围地下工程施工或矿体开采造成地面的塌陷灾害的力学机理,创造性地提出了多层位离层带注浆减沉理论与技术;
   (5)深入研究了矿井水害形成机理和防治技术。提出了防治底板突水的“下三带”理论。包括采场底板变形破坏的观测方法,底板破坏深度的实测方法及理论公式,原始“导高”的观测与统计方法,隔水带阻隔能力测试与理论计算方法等。提出了围岩破坏的层次结构和构造结构模型;提出了底板突水防治的“突水优势面”概念;建立了突水概率模型及底板突水量的预计理论;发展了以已获得国家专利双端堵水器为探测手段的采场顶底板破坏范围的分析方法及技术。提出了煤层顶底板砂岩富水性预测的新方法“岩性结构指数-构造预测法”;
   (6)研发了“矿井三维视电阻率及水运移动态监测系统”、“矿区水情及水害自动监测与预警系统”,实现开采工作面底板富水性及底板破坏深度的精确探测,为矿井重大水害危险源监测监控提供有效手段与技术;
   (7)提出了系统完善的矿井通风系统可靠性理论与控制方法。在矿井通风优化设计、通风信息技术、事故时期通风状态的模拟与预测、矿井风量自动调节等矿井通风可靠性理论与分析技术方面取得了具有创新性的研究成果;
   (8)提出了矿井巷道自然发火机理与火源探测技术。研发了煤巷、煤柱与储煤场自燃火源的红外探测技术,开发了煤矿专用红外探测仪、矿井均压通风动态监测系统的系列仪器。

 


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