综放开采顶煤介质属性分区及超声波测试技术研究

本项目是针对目前我国综放开采工作面顶煤回收率低和对顶煤研究缺乏有效的观测手段等问题，综合运用岩体力学、煤矿地质学等理论知识，对顶煤的介质力学属性进行分析，并确定运用超声波研究顶煤力学性质的可行性和研究途径；通过设计室内顶煤试件的超声波检测实验得到顶煤超声波特性与顶煤破坏状态之间的作用关系；运用有限差分法数值模拟软件模拟超声波在顶煤体中的传播过程，并通过敏感度分析研究煤体物理力学参数与超声波波速之间的相关性；运用自行改装的井下超声波测试系统对实际工程中的综放工作面顶煤进行超声波测试研究，并依据顶煤的介质属性和裂隙系数对顶煤进行分区研究；通过分析影响顶煤冒放性的内部和外部因素，提出提高顶煤回收率的有效措施。该项目研究将极大丰富综放开采中顶煤体的研究手段，并对顶煤破坏机理的进一步深入研究具有实际意义。

本项目在三年的执行期内，共计拨款20万元，共支出20万元，剩余0万元。.本项目在三年的执行期内，严格按照项目申请书和项目任务书规定内容开展研究工作，主要进行了四个大方面的研究工作，即：顶煤体的受力分析和介质属性研究、顶煤体的动力学性质研究、顶煤体的力学模型和回采过程演化、综放顶煤体的分区研究与提高回采率的具体措施。.通过开展系统的实验室试验研究、现场测试及应用研究工作，从理论上获得了综放开采顶煤体发生破坏的内在规律，顶煤体作为传递顶板岩层与液压支架之间作用力的介质，放出过程中由三向受力转为单向卸荷、放出体位移为裂隙向煤体深部扩展提供充分条件，顶煤体的破坏过程是由宏观上连续、细微观上不连续，到宏观上不连续，最后发展成散体介质的状态变化过程；通过设计室内超声波检测煤体裂隙的实验方案，开发并制作了超声波检测平台；利用数值模拟软件，系统分析了不同放煤工艺条件下的顶煤体接触力场和流动形态，测算了有无夹矸岩层条件下的顶煤回收率，并提出了提高综放顶煤回收率的具体措施。这些研究工作的开展和研究成果的取得，从项目的研究框架、研究内容和取得成果三个层次上充分保证了该项目的圆满完成。.在本项目的执行期内，项目组成员先后有2人次到美国参加国际学术交流活动，邀请1人次国际知名学者来华参加学术交流；项目组成员积极参加国内学术交流，先后有多人参加国内学术交流并做报告，且积极参与主办国内学术交流会议1次。.项目执行期间，共培养硕士研究生3名；在国际国内重要学术期刊共发表学术论文24篇，其中EI收录9篇；出版学术专著2部；申报专利4项，其中发明专利2项，实用新型专利2项；获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖6项。