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。  

覆岩关键层位置的判别方法

建立了判别覆岩中关键层位置的实用方法，并编制了相应的计算机软件ＫＳＰＢ。首次 相邻两层硬岩同步破断的理论判别式，并就相邻两层破断顺序的影响因素进行分析，结果表明，两硬岩层厚度、间距以及上层硬岩所承受的载荷大小是影响相邻层硬岩民支破断顺序的主要因素。  

岩层采动裂隙分布在绿色开采中的应用

岩层采动裂隙分布的研究与水体下和承压水上采煤、卸压瓦斯抽放、离层区充填与开采沉陷控制等工程问题紧密相关，通过试验与理论分析，对岩层移动过程中的覆岩采动裂隙动态发育特征及其影响因素进行了深入研究，结果证明：覆岩关键层对离层及裂隙的产生、发展与时空分布起控制作用．基于关键层破断前后采动裂隙动态发育特性与差异，提出了“覆岩离层分区隔离充填减沉法”和卸压瓦斯抽放的“O”形圈理论，并分别应用于我国不迁村采煤试验和卸压煤层气开采实践。  

地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验研究

通过模拟及实测，对下保护层开采后其上覆远距离煤卸压效果进行了研究，并在淮北桃园矿开展了地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验。结果表明，下解放层开采后其上覆远距离煤层能充分卸压，将地面抽放钻井打到采动裂隙“Ｏ”形圈内，可将其卸压煤层气大面积抽放出来，为我国煤层气开采提供了一条新途径，具有推广应用前景。  

岩层移动模拟研究中加载问题的探讨

基于岩层控制关键层理论，通过相似材料模拟实验及UDEC与FLAC数值模拟计算，对岩层移动模拟研究中将部分岩层省略，而代之以均布载荷作用在模型上部边界的作法所存在的问题及应遵循的原则进行了研究。结果表明，当简化为均布载荷的岩层中包含关键层时，将引起岩层载荷分布特征的改变，从而导致岩层破断距模拟结果的失真；只有主关键层上部的岩层可以简化为均布载荷，包含关键层时不能简化为均布载荷，其等值载荷与被省略岩体中关键层的位置及其破断特征有关。  

采动覆岩破断裂隙的贯通度研究

为了判定采场隔水关键层和计算导水裂隙带高度,进行了覆岩采动导水裂隙分布特征的相似模拟实验和力学分析.提出了破断裂隙贯通度的概念和计算公式.试验结果表明,采场覆岩裂隙带上位岩层的回转变形空间较小,且由于岩层刚度和厚度的差异,薄岩层会完全破断;但坚硬厚岩层破断裂隙未贯通,没有形成竖向"导水、导气"裂隙.为了描述岩层的破断程度及破断裂隙导水能力的强弱岩层破断裂隙的贯通度随其下自由空间的增大而增大,且存在自由空间阀值,大于其阀值时则增加缓慢并趋于1;随岩层厚度增大,起裂时岩层破断裂缝的张开角度减小;岩层破断裂隙的贯通度随裂纹尖端临界张开位移的增大而呈线性减小,随岩层周期破断距的增大也呈近似线性减小.  

阳泉三矿大采长综放工作面瓦斯涌出特征分析

大采长综放工作面单位时间内瓦斯涌出量增大,经常造成工作面回风隅角和回风巷瓦斯质量浓度超限.通过分析综放工作面瓦斯涌出源,可以了解其瓦斯涌出特征.对阳泉三矿大采长K8206综放工作面初采期和回采期的瓦斯涌出规律的分析可知,初采期瓦斯涌出量具有大幅度波动性,其原因主要为采空区瓦斯不断地、周期性地涌入.正常回采期,只要高抽巷的抽放负压足够大,邻近层瓦斯涌入工作面的问题就能解决;而大采长综放工作面本煤层瓦斯涌出量增大,则需要增加通风量或者采用新的通风方式.  

覆岩注浆碱沉钻孔布置的试验研究

基于岩移关键层理论，通过试验与理论证明了采动覆岩离层主要出现在关键层下，并揭示了离层分布的动态规律，在此基础上论述了覆岩离层注浆减沉钻孔布置的原则，为注浆减沉钻孔设计提供了理论依据。  

综放开采顶板冒落撞击摩擦火花引爆瓦斯研究

针对康家滩煤矿8^#煤层综放开采条件，采用专门设计的实验装置对其顶板冒落撞击摩擦火花引爆瓦斯的可能性进行了实验研究．结果表明：冒落岩石的质量、冒落岩石撞击高度与角度、岩石性质及砂岩中的石英含量、岩石的潮湿度等是影响岩石撞击摩擦火花温度及其能否引爆瓦斯的重要因素．当石英砂岩间在接触压力迭171．2N以上、以10m／s的速度摩擦，在2～30s内可引起瓦斯爆炸．康家滩煤矿8^#煤层局部区域的石英砂岩冒落撞击高度最大达6．76m，撞击速度可达11．51m／s，具有引爆瓦斯的可能性．  

离层注浆控制冲击矿压危险机理探讨

煤层上覆坚硬厚层岩层组成的主关键层对冲击矿压的发生具有强烈的影响，主关键层岩层的剧烈活动是冲击矿压发生的集中区域，而且震级也高；冲击矿压的发生需要煤层及其周围岩层中聚集大量的弹性能外，还需要主关键层破裂等释放的外部能量；该外部能量与岩层厚度的平方、抗拉强度的2．5次方成正比；破断中心距巷道工作面越近、释放的能量越大，传播到巷道工作面处的能量越大，越容易引发冲击矿压。因此，可采用覆岩离层注浆等技术手段保证覆岩主关键层的长期稳定，消除主关键层岩层破断引发的冲击矿压危险。