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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2007-12-02

应用行业：矿山
技术领域：巷道支护
任务来源：
陕西省自然科学基金（98D02）
煤炭科学基金（91西矿采058）
煤炭青年基金（96-08）
神东煤炭公司委托系列项目
获奖情况：
中国高校自然科学一等奖：“岩层控制的关键层理论”子课题
陕西省科学技术进步三等奖
陕西省自然科学优秀论文奖
陕西省教育委员会科技进步二等奖
主要内容：
1. 通过不同条件的浅埋煤层采场来压规律的实测研究，掌握了不同顶板条件、支护条件、不同推进速度时的顶板来压规律，提供理论研究和反馈验证的实际数据；
2.通过不同条件下浅埋煤层开采过程相似材料模拟实验研究，掌握顶板岩层的破断运动机理，揭示了顶板结构的形态；
3.通过实验与实测结果的耦合分析，建立采场初次来压和周期来压的顶板结构力学模型；
4.研究老顶岩块端角挤压和端角摩擦性质，确定顶板结构稳定性定量分析关键参数—岩块结构端角挤压系数叮和端角磨察系数tanф；
5.建立顶板结构“R—S”稳定性准则，实现了顶板结构理论由定性分析向定量分析的转化；
6.根据顶板结构理论，建立顶板控制的“支架一围岩”作用关系，确定支架支护阻力的工作状态，确定顶板来压载荷和合理支护阻力参数的计算公式；
7.根据顶板结构稳定性和支护阻力确定的影响因素分析，得出顶板控制的原则和途径。应用顶板结构理论研究成果，指导顶板控制实践，进一步观测控制效果，修正理论，验证理论的正确性。
总体上，通过系统研究提出了浅埋煤层的科学概念，得出了预计来压步距的计算公式，创造性地建立了浅埋煤层顶板结构理论由定性分析向定量分析的转化，形成了浅埋煤层顶板来压全过程的分析与控制理论体系。
课题经过查新和专家综合评议，研究达到处于国内领先和国际先进水平。
技术要点
1.基于不同类型的浅埋煤层工作面实测，采用关键层理论和基载比，首次定量性地提出了岩层控制意义上的浅埋煤层概念，使顶板控制类型的划分有了科学的依据。
2.首次通过非标准岩样实验、仿真物理和数值模拟实验技术，系统地确定了顶板控制定量化分析的关键参数—老顶岩块的端角挤压系数n和端角摩擦系数tanф，也推动了岩体结构理论分析的定量化发展。
3.采用考虑分步开挖损伤积累的模拟技术，提出了初次来压的非对称破断现象，并确定了非对称比为1：1.5，从而提出了采场老顶初次来压的几何非线性动态“非对称三铰拱结构模型”，填补了国内采场初次来压结构模型的空白。
4.创造性地建立了浅埋煤层老顶周期来压的“台阶岩梁”结构力学模型。初次来压和周期来压结构模型的建立，揭示了顶板来压灾害的机理及其控制途径，总体上创立了浅埋煤层顶板控制的理论体系。
5.建立了顶板结构分析的“R—S”稳定性准则，确定了支架工作的“给定失稳载荷”状态，突破了传统认识。
6.开创了应用顶板结构理论进行顶板控制定量分析的先例。
应用情况及前景
研究成果在神府矿区应用，99年成功控制了顶板台阶下沉，年增产400万吨，创经济效益2.8亿元。1999～2000年成果还在中美合资南梁煤矿和印度PV煤矿浅埋煤层开采论证中得到应用。预期研究成果可在我国西部黄陵、榆神、彬长、土哈西部煤田的浅部煤层开采中推广应用。此外，研究成果可为地表塌陷及水土流失控制和矿区地面环境保护提供理论基础。研究成果的推广应用对西部开发具有重要意义。此外，在西部正开发的黄陵、榆神、彬长等西部煤田的初期主要开采浅部煤层，应用领域广阔，应用价值突出，影响面大。
神府东胜矿区的矿区型地表荒漠化问题己引起国家关注，被确定为重点治理区域，此类地表治理与地下开采紧密相关，顶板岩层破坏规律与控制的研究将对于地表生态重建、再造一个山川秀美的大西北发挥积极作用，课题具有广泛的应用前景。

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