煤矿绿色开采技术

提出了煤矿绿色开采的概念，阐述了它的内涵和技术体系，绿色开采的理论基础为：开采后岩层中的关键层运动形成的节理裂隙与离层规律以及瓦斯与地下水在破断岩层中的渗流规律。绿色开采技术的主要内容包括：保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等。  

煤矿矸石井下处理的研究

针对煤矿矸石地表堆积对人类生存环境和条件带来的威胁与危害，研究了矸石井下处理技术．该项技术运用开采沉陷理论预计地表允许沉陷范围内充填区域矸石充填压实后残余空间的最大高度，确定矸石充填巷的布置；基于数值模拟方法分析了充填巷两侧煤柱应力分布、消除充填巷开掘时的“多洞效应”问题，优化矸石充填巷掘进顺序；设计了矸石充填工艺．此项技术在邢东矿井得到成功应用，实现了矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的开采利用．  

采动岩体的关键层理论研究新进展

在分析关键层理论的基本原理的基础上，详细介绍了有关键层复合效应对采场矿压与岩层移动的影响，以及综述了关键层理论在采矿压控制、岩层移动与地表沉陷控制和煤层瓦斯抽放等应用研究方面的最新进展。  

采动覆岩中关键层的破断规律研究

介绍了采动覆岩中关键层上的载荷和支承压力分布随覆岩分层的几何和力学特性变化的规律，具体分析了关键层内的极限应力与软弱夹层厚度及坚硬岩层厚度的关系，并由关键层断裂的先后次序，说明了主关键层和亚关键层的辩证关系，并且揭示了坚硬岩层与坚硬岩层之间的复合效应．  

综放沿空留巷顶板活动规律的模拟分析

采用相似材料模拟和计算机数值模拟，对沿空留巷老顶破断位置与形状、不同支护方式对顶板活动的影响以及相关的巷旁上技术和进行了初步分析。模拟结果表明，采用锚杆（索）网联合支护和人工筑构较充强度的巷旁充填体，有利于综合机构放顶煤开采沿空留巷顶板的稳定，并给对充填带宽度和充填材料抗压强度的最低要求。  

隔水关键层原理及其在保水采煤中的应用研究

既要防治煤矿突水灾害又要保护矿区水资源，实现保水采煤是绿色开采技术的核心内容之一．通过研究建立了保水采煤的隔水关键层矿压模型，同时提出了可用于指导开发保水采煤技术的隔水关键层原理．隔水关键层模型有3层含意，即软弱层岩性隔水、坚硬层结构隔水和裂隙通道弥合隔水．保水采煤原理可分解为4个步骤，即隔水关键层位置判别、结构稳定性判别与控制、渗流稳定性判别与控制以及渗流突变通道控制．保水采煤的隔水关键层原理在采场顶底板突水灾害防治中得到了成功应用．  

综放沿空留巷充填体稳定性控制

基于综放沿空留巷的矿压模型，计算出充填体稳定所需的强度和能适应的变形量，并以此选出充填材料及其水灰比．为提高充填体的整体支护强度和抗变形能力，重点阐述了空间锚栓加固网技术及其对充填体稳定性的控制效果，为缩放大断面沿空留巷技术的成功试验莫定了坚实基础。  

岩(煤)壁中滑移裂纹扩展的冲击矿压模型

大量的研究表明，冲击矿压是由岩（煤）壁附近的剥离薄层的屈曲破坏而形成．运用断裂力学原理，分析了在岩（煤）壁附近压应力集中区内原生裂纹的亚临界扩展、贯通以及与自由表面的相互作用使裂纹沿最大压应力方向扩展，最终形成平行于自由表面的岩（煤）壁薄层的机理．建立了岩（煤）壁附近压裂纹的非时间相关和时间相关的２种滑移扩展方程，特别是与时间相关的亚临界扩展方程的建立，可使冲击矿压判据中引入时间参量．通过对裂纹未贯穿前的膨胀导致的自由面位移分析及薄层屈曲的能量计算，可为冲击矿压的预测预报提供新的理论依据．  

试验方法对岩石抗拉强度测定的影响

采用弧压劈裂、角压劈裂及直接拉伸３种试验方法，对煤、砂岩、泥岩、大理岩进行了大量的抗拉强度测试．结果表明：同一种岩样，３种不同方法测定的抗拉强度相差很大，但具有弧压和角压劈裂法测定的岩石抗拉强度平均值与直接拉伸法测定的抗拉强度相近的规律．通过对弧压和角压劈裂试验试件内应变场分布规律的测定，分析了产生上述现象的原因，并提出了关于岩石抗拉强度测定的几点建议  

用湿度应力场理论分析膨胀岩巷道围岩变形

本文在文献［１，２］提出的膨胀岩体中的湿度应力场理论的基础上，编制了非线性大变形有限元计算程序，并以软岩巷道围岩遇水作用问题为例，用湿度应力场理论分析计算了围岩大变形问题。计算表明，湿度应力场理论克服了以往各种岩石膨胀理论的缺陷，可以综合分析膨胀岩土工程中水、载荷（原岩应力、自重等）、支护等对围岩的共同作用问题。