【摘 要】
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大同矿区石炭系特厚煤层覆岩结构及其矿压作用机理与控制技术历经十余年的艰苦探索,在地表变形实测基础上,反演了高位覆岩的纵向断裂特征;基于特厚煤层大尺寸三维物理相似模拟,直观再现了覆岩“纵-横”断裂形态的转变;结合覆岩断裂的二维物理相似模拟,证实了特厚煤层覆岩具有层位结构;并且统一构建了覆岩结构力学模型,揭示了大空间采场矿压作用机理;提出了特厚煤层覆岩井上下协同控制思路,结合具体工程案例,详细介绍了覆
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2018YFC0604506）千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范； 国家自然科学基金项目（52074261、52074267）； 国家重点实验室自主课题（SKLCRSM18X006）；
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大同矿区石炭系特厚煤层覆岩结构及其矿压作用机理与控制技术历经十余年的艰苦探索,在地表变形实测基础上,反演了高位覆岩的纵向断裂特征;基于特厚煤层大尺寸三维物理相似模拟,直观再现了覆岩“纵-横”断裂形态的转变;结合覆岩断裂的二维物理相似模拟,证实了特厚煤层覆岩具有层位结构;并且统一构建了覆岩结构力学模型,揭示了大空间采场矿压作用机理;提出了特厚煤层覆岩井上下协同控制思路,结合具体工程案例,详细介绍了覆岩远近场分类控制技术实施工艺。（1）特厚煤层顶板断裂形态具有方向性,由煤层近场覆岩的横向“O-X”断裂,向上发展成纵向“O-X”断裂形态,确定了顶板断裂转向临界层的存在,并从理论上给出了临界层判别指标,求得了覆岩分区断裂高度。（2）特厚煤层覆岩具备“低-中-高”层位结构。高位顶板结构对应覆岩纵向断裂区;“低-中”位结构分别对应着覆岩横向断裂区中的不规则和规则垮落带。层位顶板间运动不同步,层间离层显著,同层位移曲线呈现阶跃变化。（3）建立了特厚煤层采场覆岩结构力学模型,揭示了覆岩层位结构复杂矿压作用机理,得到了采场覆岩给定载荷及支护体受力表达式,找到了大空间采场矿压有效控制途径,提出了特厚煤层覆岩井上下协同控制思路。（4）研发了地面钻孔重复爆破技术,开展了地面钻孔水力压裂工程实践,丰富了特厚煤层覆岩远场控制方法;归类分析了覆岩近场控制技术及适用性,并结合具体工程环境进行应用实践,顶板超前预裂卸压效果显著。覆岩层位结构模型具有普适性,适用一般煤层厚度条件,丰富了采场矿压理论;基于煤矿许用型水胶液体炸药的研发,为覆岩地面钻孔重复爆破提供了条件,拓宽了覆岩控顶技术层面;链臂锯连续切割机充分实现了坚硬顶板的机械化切顶作业。该论文有图148幅,表24个,参考文献128篇。
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