采矿与岩层控制工程学报

实用矿山压力控制理论研究进展与突破的重点

煤矿水力压裂岩层控制技术及应用

岩爆烈度分级方法综述与展望

单轴压缩下煤岩变形破坏中子辐射响应特征初探

等幅循环加卸载下不同煤厚组合体变形破坏特征

浸水深度对煤岩力学损伤行为的影响及多尺度失稳机制研究

机械振动下含瓦斯煤人工声学信号频谱响应特征研究

煤体抗拉各向异性对掘锚机截割参数的影响规律

岩石拉压双模量特性对巴西劈裂抗拉强度的影响及计算方法改进

深部复杂工作面围岩-支架动态耦合关系及智能调控策略

深部岩层动力灾害防控基本原理与工程学

采场应力演化特征的数字化和可视化研究及应用

软岩巷道围岩塑性区演化规律及形态模糊判别

关键层动态下沉力学模型及时空演化规律研究

基于薄板理论的复合坚硬顶板深–浅孔协同爆破预裂技术研究

采场覆岩裂隙空间演化与矸石浆体介入充填规律研究与应用

高位承压水作用下采场强矿压机理物理模拟

《采矿与岩层控制工程学报》征稿简则

煤体内部裂隙-矿物组构模态对其力学行为的影响

煤体内含有多尺度原生裂隙与充填矿物，二者空间分布的各向异性显著，相对位置关系多样，共同影响着煤体的力学性质与采动力学行为。研基于CT扫描与数字岩心技术，实现了煤样裂隙-矿物空间分布特征辨识，构建了试样尺度下煤体内部典型裂隙-矿物空间分布典型组合场景，并在此基础上进一步揭示了不同裂隙-矿物空间组合分布模式对煤体力学行为的影响机制。结果表明：（1）基于研究的有限样本分析，裂隙-矿物空间组构有平行和垂直2种典型空间位置关系。（2）裂隙与矿物的垂直间距对裂隙扩展方向影响显著，且存在一间距临界值（SCV），当间距小于SCV时，裂隙扩展沿原生裂隙发育方向向矿物边界靠拢；当间距大于SCV值时，裂隙扩展仍沿原生裂隙方向进一步延伸，矿物对裂隙扩展方向的控制作用减弱。（3）充填矿物的存在改变了试件的力学性质（抗压强度、应力应变、弹性模量），这种改变的程度仍然与SCV存在相关关系，当间距小于SCV时，试样的单轴抗压强度与间距大小呈正相关，但均低于无充填矿物时煤体的单轴抗压强度；当间距大于SCV时，试样的单轴抗压强度与间距大小无显著相关性，但均高于无充填矿物时煤体的单轴抗压强度。在此基础上根据SCV，进一步量化了4种“模态”（平行相离、平行共面、垂直相交、垂直相离）的判断依据。（4）裂隙-矿物空间组构模态控制着煤体的力学性质与行为响应，“平行共面”和“垂直相交”模态会弱化煤体强度，与无充填矿物试件相比，单轴抗压强度分别降低了8.42%和8.96%；“平行相离”和“垂直相离”模态会强化煤体强度，与无充填矿物试件相比，单轴抗压强度分别升高了7.17%和10.42%。

穿越赋水断层隧道地震动力响应振动台模型试验研究

为研究穿越赋水断层隧道围岩动力响应特征，以我国西南高烈度地震区某穿越断层破碎带隧道工程为例，开展大型振动台模型试验研究。通过从时域、频域及时频域多维度综合分析赋水断层隧道地震动力响应规律，结合隧道应变演化特征与破坏现象，揭示赋水断层隧道地震破坏机理。结果表明：0.2g地震作用下，赋水断层会显著影响隧道各监测断面的加速度响应，且完整围岩区域隧道动力放大效应平均增幅大于赋水断层段。断层注水后Fourier谱分析显示隧道各断面拱顶、拱腰、拱底的振幅变化趋势基本一致，而高频段振幅均有不同程度增幅;HHT时频分析表明断层注水后，隧道频谱特征由注水前的单峰值分布转变为多峰值分布。断层注水后隧道不同部位的受力状态发生明显改变;赋水断层段隧道裂缝发育更为严重，主要集中于拱顶、拱腰及拱底两侧部位，而完整围岩段隧道破坏则集中于拱底与拱腰区域。以上研究有助于为跨赋水断层隧道实际工程确定合理的抗震设防设计方案，对认识跨赋水断层隧道的地震动力响应特征具有重要意义。

近直立煤层双巷掘进冲击机制及降载释能防冲方法

近直立煤层开采深度持续增大，掘进巷道冲击地压逐渐凸显。本文综合采用现场监测、数值模拟、理论分析相结合的方法，开展了近直立煤层双巷掘进冲击机制及降载释能防冲方法研究。微震监测表明，较单巷掘进时近直立煤层双巷相向或同向掘进，微震事件能量及频次显著增大，双巷掘进存在相互扰动从而增大冲击危险。研究发现，在高水平应力挤压作用下煤层内应力和能量高度集中，巷道掘进位置靠近应力和能量峰值区仅4.2 m，为冲击显现提供了应力和能量基础。两巷相向或同向掘进较单巷掘进时水平应力集中系数增幅较小，约0.03；但巷道掘进活动使煤层释放大量能量形成强动载，当扰动巷道掘进形成的强动载与冲击巷道的高静载叠加并超过冲击强度时，将诱发掘进巷道冲击显现。依据冲击机制提出了掘进巷道降载释能防冲方法，即减少同时掘巷数量或提前破碎待掘煤体释放其积聚能量以弱化动载扰动，破坏巷道侧向煤体以降低水平应力集中，基于此优化了煤层注水预裂及侧向大直径钻孔措施。优化措施实施后，微震事件总频次和日总能量分别降低了30.43%和58.36%，冲击危险显著降低，取得良好防冲成效。

采动应力-渗流耦合驱动下底板-断层破坏带对接时空演化机制

我国煤炭资源开发逐步向深部开进，深部开采条件下的煤矿安全生产受断层水害威胁严重，底板破坏带与断层破坏带对接引发的底板突水问题，是亟待解决的关键课题之一。通过理论分析与相似材料模拟试验构建“底板-断层”破坏带对接区域“渗流-损伤”演化模型，分析了“底板-断层”破坏带对接的动态致灾机制，并以山东某矿深部受断层威胁工作面为背景，建立“应力-渗流”耦合数值模型，结合岩体渗透率动态演化方程模拟开采过程，分析了煤层埋深、断层倾角、含水层水压三因素协同作用下“底板-断层”破坏带对接的时空演化规律。研究得出：根据“底板-断层”破坏带对接演化特征，将对接区域致灾演变过程划分为“初始稳定期”“协同灾变期”“完全贯通期”3个时空演化阶段；煤层埋深通过改变原岩应力场强度控制“底板-断层”破坏带对接时空演化尺度，随埋深增加，采动卸荷与应力重分布更剧烈，对“渗流-损伤”演化模型中各阶段产生更显著的时空压缩效应；断层倾角通过破坏应力均匀传递与改变承压水运移路径影响“底板-断层”破坏带对接形态，倾角越缓，断层破坏带与底板破坏带的交汇面积越大、渗流裂隙越多，从而加速破坏带对接进程；含水层水压是促进“底板-断层”破坏带对接的驱动力，控制“底板-断层”破坏带对接的时间进程与致灾强度，含水层水压升高是使破坏模式向“渗流-损伤”耦合改变的触发因素。研究成果可为不同影响因素条件下的“底板-断层”破坏带对接预测与防治提供参考，为深部工作面防治水工作提供理论依据。

厚硬顶板多关键层冲击地压与矿震协同防控研究

为了探索蒙陕深部矿区普遍面临的厚硬顶板多关键层条件下矿震和冲击地压的协同防控方法，本文主要开展了以下工作：分析了不同层位厚硬顶板对冲击地压和矿震的影响机制，表明低位顶板悬顶及破断产生的静-动载叠加易触发冲击地压，高位顶板大范围失稳释放强烈动载易诱发矿震，两者通过应力波联动加剧灾害风险；提出了基于顶板区域水力压裂的冲击地压和矿震协同防控思路；研发了“地质-能量-破裂-物性”多维度主控岩层判别技术，用于定位致灾层位；构建了冲击地压与矿震协同防控模式与方法，通过弱化低位顶板消除悬顶实现防冲，预裂高位岩层阻断大结构形成实现减震，从而达到冲击地压和矿震的协同防控目的。该技术在红庆河煤矿进行了试验性研究，试验工作面微震日均能量降低90%，周期来压步距缩短57%，日推进速度提升至5.6～6.4 m，初步验证了“低位连续卸压控冲击、高位分层弱化抑矿震”的协同防控效果，为蒙陕深部矿区冲击地压和矿震治理提供了一条新思路。

我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望

开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果。包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术。40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障。最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议。

煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势

对煤矿巷道围岩注浆方法分类、注浆加固作用与注浆理论、注浆加固材料的类型与物理力学特性、注浆参数的选择与工艺及注浆质量检测方法等进行了较为详细地论述与分析。通过2个应用实例,介绍了水泥注浆与化学注浆加固的应用条件、注浆加固设计及注浆效果评价。最后针对注浆加固存在的问题,提出了巷道围岩地质力学测试与评估、注浆理论、材料、工艺及监测方面的发展方向。

综放开采覆岩“两带”高度的计算公式及适用性分析

当前所依据的《三下采煤规程》中没有预计综放开采工作面覆岩破坏高度的经验公式,为了合理留设特厚煤层综放开采工作面露头区安全保护煤岩柱,有必要建立适用于综放开采工作面覆岩导水裂缝带和垮落带高度计算的经验公式。依据项目的实测"两带"成果,并且收集了40余个"两带"孔的综放开采工作面不同硬度类型覆岩的"两带"高度数据,采用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综放开采工作面中硬、软弱覆岩条件下的"两带"高度计算的经验公式,并进行了实用性分析。研究成果对含水层下特厚煤层综放开采工作面浅部安全开采和保护煤岩柱的合理留设有指导意义和实用价值。

深部煤巷锚杆支护技术的研究与实践

在分析深部高地应力巷道围岩变形与破坏特征,目前锚杆支护存在问题的基础上,提出高预应力、强力支护理论与锚杆支护设计准则;通过井下实测数据,分析深部矿井地应力分布特征;介绍强力锚杆支护系统,包括强力锚杆,强力钢带及强力锚索;最后,介绍高预应力、强力锚杆支护系统在新汶千米深井巷道中的应用情况,评价支护效果。井下试验表明,高预应力、强力锚杆支护系统能有效控制深部巷道强烈变形,保持围岩稳定。

条带开采研究现状及发展趋势

条带法开采是“三下”采煤技术中应用最为广泛的部分开采技术 ,是建筑物下采煤控制地表沉陷的主要开采措施之一。文章在大量文献的基础上 ,对我国条带开采的应用、研究及观测现状进行了综述 ,提出了条带开采发展趋势。

我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望

开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果。包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术。40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障。最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议。

煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势

对煤矿巷道围岩注浆方法分类、注浆加固作用与注浆理论、注浆加固材料的类型与物理力学特性、注浆参数的选择与工艺及注浆质量检测方法等进行了较为详细地论述与分析。通过2个应用实例,介绍了水泥注浆与化学注浆加固的应用条件、注浆加固设计及注浆效果评价。最后针对注浆加固存在的问题,提出了巷道围岩地质力学测试与评估、注浆理论、材料、工艺及监测方面的发展方向。

综放开采覆岩“两带”高度的计算公式及适用性分析

当前所依据的《三下采煤规程》中没有预计综放开采工作面覆岩破坏高度的经验公式,为了合理留设特厚煤层综放开采工作面露头区安全保护煤岩柱,有必要建立适用于综放开采工作面覆岩导水裂缝带和垮落带高度计算的经验公式。依据项目的实测"两带"成果,并且收集了40余个"两带"孔的综放开采工作面不同硬度类型覆岩的"两带"高度数据,采用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综放开采工作面中硬、软弱覆岩条件下的"两带"高度计算的经验公式,并进行了实用性分析。研究成果对含水层下特厚煤层综放开采工作面浅部安全开采和保护煤岩柱的合理留设有指导意义和实用价值。

我国煤矿开采沉陷控制技术研究现状与进展

煤炭大规模、高强度开采造成的矿区地表沉陷、生态环境恶化,以及建(构)筑物、铁路、高压输电线路损坏等开采损害问题日益加重,资源开发和环境保护矛盾凸显,控制地表沉陷实现煤炭低损开采是行业发展的必然要求。针对我国煤矿开采沉陷控制技术,进行了系统分析与阐述,包括充填开采、协调开采、部分开采、覆岩离层注浆开采等方面,并详细探讨了各种沉陷控制技术措施的实施原理及应用方法,分析了地表沉陷控制各项技术的优点、存在问题、适用条件及研究进展。在此基础上,结合具体工程应用,对覆岩离层注浆技术、充填开采技术、协调开采技术的地表沉陷控制效果进行检验,指出了各项技术的局限性和发展趋势。研究结果表明:覆岩离层注浆减沉技术具有与井下采煤作业相互干扰小、可实现煤矿绿色开采、固废资源化利用等优点,正在被研究和推广应用。同时,我国地表沉陷控制技术在以下方面需要进一步加强研究,分别为低成本高性能充填材料研发和充填工艺优化、煤层开采地表移动变形规律研究及地表沉陷预测理论完善、高效的煤柱回收方法开发和煤柱长期稳定性提高、覆岩离层注浆工艺优化及浆液对地下水环境影响评估等。

岩石蠕变-冲击试验研究——现状与展望

在深部岩体工程中,爆破等开挖扰动是触发岩爆的关键性因素,然而岩爆通常是滞后于爆破扰动一段时间才发生,表现出明显的时滞性,这给岩爆的预测和预警带来了巨大的困难。岩石蠕变-冲击力学行为的研究是揭示滞后型岩爆的力学基础。因此,蠕变-冲击受力条件下岩石的力学特性研究具有重要的理论意义与工程应用价值。本文阐述了岩石蠕变-冲击力学特性研究的工程背景及意义,重点介绍了蠕变加载条件下岩石的力学特性、岩石蠕变-冲击试验研究的现状,并综述了蠕变-冲击载荷下岩石力学行为的研究进展。在此基础上,展望了岩石蠕变-冲击力学研究的未来发展趋势,其中包括试验设备的改进与试验方法、蠕变-冲击过程中岩石的损伤表征、岩石在蠕变-冲击条件下的本构关系、该试验研究对于岩体损伤与破坏预测预警的理论意义等方面,指出了未来岩石蠕变-冲击力学性能研究的方向。