煤矿绿色开采技术研究的理论新平台--评《岩层控制的关键层理论》

由钱鸣高、缪协兴、许家林、茅献彪等撰写的《岩层控制的关键层理论》一书已由中国矿业大学出版社于2003年出版．该书全面系统总结了岩层控制的关键层理论与实践成果．内容包括：关键层理论的提出、基本概念及判别方法；在理论上阐明了关键层上的载荷分布规律、关键层的破断规律及其复合效应；同时     

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。     

充填采煤理论与技术的新进展及展望

充填采煤是绿色开采的核心,在综合阐述煤矿充填采煤技术发展历史的基础上,介绍了近年来我国综合机械化充填采煤理论及技术取得的重大突破,包括:长壁工作面采充一体化原理、综合机械化固体充填采煤技术、密实充填有效控制岩层运动的目标、充填采煤岩层移动预计的等价采高理论、密实充填采煤岩层移动的解析计算公式和充填采煤岩层移动与地表沉陷实测比较等.指出了研发新型低成本充填材料、提升充填采煤装备自动化水平、建立充填采煤基础理论与相关评价体系、协同充填采煤与地下水环境保护是煤矿充填采煤技术发展的必然趋势.     

采动覆岩隔离注浆充填技术在淮北矿区的应用

针对淮北矿区村庄压煤严重、迁村采煤困难这一难题,结合淮北矿区地质采矿条件,开展了“采动覆岩隔离注浆充填技术”试验与应用。分析了注浆充填的技术原理、设计方法与工程控制原则,将分析结果成功应用于刘店煤矿1044工作面注浆充填工程中。通过实施注浆充填,共注入粉煤灰67340 t,压实注采比达29％。实测地表最大下沉0．149 m,注浆充填减沉率85．1％,建筑物没有任何损坏,表明隔离注浆充填技术在不迁村采煤中有重要的应用前景。目前,该项技术已在淮北矿区全面推广应用。     

短壁机械化开采方法与煤柱稳定性研究

开发适合我国现代化矿区“三下”开采及边角煤开采的短壁机械化开采成套技术具有十分重要的现实意义．根据国产短壁机械化开采设备情况，结舍“三下”开采需留设煤柱保护地表的实际，提出了3种短壁机械化开采的巷道布置方式，研究了短壁机械化开采工艺及设备配套．采用岩石破裂过程分析软件RFPA2D系统，对短壁机械化开采的煤柱稳定性进行数值计算与分析．研究结果应用于五阳煤矿村庄下采煤实践，实现了安全、高效开采，并有效控制了地表沉陷．     

Study of “3-Step Mining” Subsidence Control in Coal Mining Under Buildings

Mining subsidence damage is the main factor of restricting coal mining under buildings. To control or ease effectively the degree of mining subsidence and deformation is essential to resolve this problem. Through analyzing both advantages and disadvantages of some technologies such as mining with stowing, partial extraction and grouting in separated beds of overburden, we used the principle of load replacement and propose a “3-step mining” method, a new pattern of controlling mining subsidence, which consists of： strip mining, i.e. grouting to fill and consolidate the caving zone and retained strip pillar mining. The mechanism of controlling mining subsidence by using the “3-step mining” pattern is analyzed. The effect of the control is numerically simulated. The preliminary analysis shows that the “3-step mining” can effectively control ground subsidence and deformation. By using this method, the ground subsidence factor can be controlled to a value of about 0.25. Coal recovery can reach 80%-90%. Coal mining without removing surface buildins can be realized and the economic loss resultin from round subsidence can be greatly reduced.     

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。     

采场覆岩中复合关键层的形成条件与判别方法

在采场覆岩运动中起主要控制作用的岩层为关键层，而有时关键层是由2层或2层以上岩层形成的复合岩层所组成，我们称其为复合关键层．本文在深入揭示复合岩层形成机理的基础上，给出了形成复合岩层的力学条件与数学表达式，进而建立了采场覆岩中复合关键层的判别方法，并编写了复合关键层的判别程序．实例分析表明，复合关键层在岩层运动中是客观存在的，比同组岩层分开后的单一岩层的控制作用的线性叠加要大得多．本项研究是岩层控制的关键层理论研究的深入和发展，将有力促进岩层控制理论和技术的发展．     

厚煤层全煤巷采区巷道布置关键技术研究

在分析煤矿开采过程中大量矸石排放造成矿区土地资源浪费、水资源破坏和大气污染现状的基础上，根据采煤技术发展现状，提出了厚煤层采区全煤巷布置系统，并对厚煤层采区煤层上山(或煤层大巷)的维护、采空区排水和防灭火等关键技术进行了研究，以实现厚煤层矿井的安全、高效、洁净开采。     

"三软"煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究

通过对红旗井中厚煤层炮采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”中厚煤层炮采放顶煤工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下放顶煤工作面开采具有指导意义.     

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．     

放顶煤采场矿压显现规律的研究

通过对放顶煤开采方法的实验室相似材料模拟研究和现场矿压实测资料的分析,文章提出了放顶煤采场上覆岩层移动规律和采场矿压显现特征,同时还建立了放顶煤采场矿压结构模型。