深部开采岩层及地表移动与冲击地压相关性基础研究

Rock and surface movement in deep mining is obviously different from that in shallow mining due to the special geophysical environment and complicated stress field of deep rock. The practice and preliminary research show that structural deformation evolution of overlying strata, and surface movement and deformation with great relevance in deep mining are important characterized information of dynamic disasters such as rock burst. Based on the mechanical characteristics of rock movement and deformation evolution of large structure in overlying strata in deep mining, evolution of structural deformation in straticulate overlying strata and dynamic law of surface movement in deep mines were analyzed, response characteristics of rock movement was discussed, and the impendent aggregate energy influence of rock burst from structural deformation of overlying strata and correlation between rate and change of surface movement and deformation, and frequency and energy release of rock burst will be studied comprehensively applying the methods of mining response detection of field rock and observation of surface movement, test research on similar material simulation by large-scale bed and theoretical analysis of rock dynamics. The study will provide a new research thought and theoretical method for identifying the precursory information of dynamic disasters under deep mining, and an effective mean to monitor and prevent rock burst in field.

深部岩体地球物理环境的特殊性和应力场的复杂性，导致深部煤层开采岩层与地表移动与浅部开采相比具有明显的差异。实践与初步研究表明，深部采动覆岩体结构形变演化及地表移动变形某些特征是冲击地压等动力灾害现象发生的重要表征信息，两者具有较大的相关性。本课题在前期研究基础上，基于深部开采岩体运动、力学特征及上覆岩层空间大结构演化形变规律，综合采用现场岩体内部采动微震、应力及形变响应探测和地表移动特征监测,结合室内大型相似结构模拟、机械模拟实验及岩体动力学数值模拟分析等方法，分析深井采动复合层状覆岩体结构形变与地表移动的动态演化规律，探讨岩体运动的动力学响应特征，研究覆岩结构形变与冲击地压孕育发生的能量聚集关系以及地表移动变形速率及变化与冲击地压发生频率和能量释放之间的关联性，为深部开采条件下矿井动力灾害前兆信息辨识提供一个新的思路与理论方法，为现场冲击地压的监测监控与防治提供一个有效手段。

深部岩体地球物理环境的特殊性和应力场的复杂性，导致深部煤层开采岩层与地表移动与浅部开采相比具有明显的差异。实践与初步研究表明，深部采动覆岩体结构形变演化及地表移动变形某些特征是冲击地压等动力灾害现象发生的重要表征信息，两者具有较大的相关性。本课题在前期研究基础上，基于深部开采岩体运动、力学特征及上覆岩层空间大结构演化形变规律，综合采用现场岩体内部采动微震、应力及形变响应探测和地表移动特征监测，结合室内大型相似结构模拟、机械模拟实验及岩体动力学数值模拟分析等方法，揭示了深部开采覆岩体结构形变及地表连续变形的动态演化特征，建立了基于应力场转移的覆岩形变沉陷模型，提出了特征参量的确定方法；建立了高位厚硬岩层下覆岩结构运动模型，提出了离层带高度及体积的表达式；建立了深部开采厚硬覆岩承载力学模型，获得了巨厚砾岩地表“斑裂”产生的判据；揭示了高位厚硬岩层下冲击地压发生机理，明确了高位厚硬岩层运动与冲击地压的内在关系；提出了深井覆岩体内高压充填控制覆岩运动关键技术，揭示了覆岩体高压充填控制覆岩运动作用机理，研制了建筑垃圾再生骨料膏体充填材料；建立了覆岩体高压充填控制覆岩运动的评价体系，并对充填控制覆岩运动的效果进行了监测。.相关研究成果在《Rock Mechanics and Rock Engineering》、《岩石力学与工程学报》、《岩土力学》等国内外高水平期刊发表论文 15 篇，其中，SCI收录论文 3 篇，EI收录论文 7 篇；出版《矿井特殊开采方法》、《煤矿充填开采技术》、《山东矿区地表沉陷移动参数与移动特性规律》学术专著 3 部；申请发明专利 12 项，授权发明专利 5 项；获得2016年度高等学校科学研究优秀成果奖-科技进步二等奖 1 项，2013年山东省科技进步一等奖 1 项，2016年中国岩石力学与工程学会科技进步三等奖 1 项。.相关研究成果为深部开采条件下矿井动力灾害前兆信息辨识提供一个新的思路与理论方法，为现场冲击地压的监测监控与防治提供一个有效手段。