工程缺陷控制冲击地压的力学机制与应用

在冲击地压案例分析的基础上，研究工程缺陷体从稳定变形到发生突变的力学过程，并提出工程缺陷体渐进破坏全过程的力学描述方法，研究工程缺陷体变形过程中能量释放特征；重点分析研究工程缺陷体在冲击地压发生过程中能量释放的力学机制，工程缺陷体的几何、力学特征与冲击地压危险性的关系；建立工程缺陷体几何、力学特征与冲击地压能量释放的动力学模型，形成工程缺陷体控制冲击地压的系统方法；研究并完善工程缺陷体控制冲击地压发生的条件与判断准则。在上述研究基础上，研究工程缺陷体控制冲击地压的新理论体系，提出工程缺陷体控制冲击地压的工程方法，该课题的研究是对冲击地压防治方面的新理论、新方法的研究，对于完善冲击地压的防治理论和工程应用具有重大意义。

项目按照计划书要求，完成了全部研究工作，达到了提出的研究目标。. 研究内容包括工程缺陷的定义、分类、缺陷与缺陷煤岩体破坏力学机制分析、缺陷体能量释放规律、缺陷体对应力转移与能量有序释放的控制作用、缺陷区域冲击地压监测新技术等。. 通过对冲击地压灾害的全面、系统分析，建立了基于缺陷控制的力学模型，并进行了模型基本属性的研究，分析了天然、孔型、断裂与工程缺陷防治冲击地压的力学机制，得到了冲击地压的缺陷防治原理，为冲击灾害的预测预警和防治提供了基础；重点研究了不同煤层条件下，缺陷体对冲击地压的防治作用，包括应力提前转移、煤体破坏引起能量提前和缓慢释放、缺陷体对冲击波的阻隔作用、缺陷体对能量的分割作用等；研究形成了基于缺陷原理的冲击地压煤层的合理开采设计、工程体缺陷防治冲击地压技术、内缺陷防治冲击地压技术、缺陷体转化与转移技术体系；取得了深部厚煤层高应力区综放开采缺陷控制机理与能量提前释放的理论与技术、一般煤层条件下缺陷防治冲击地压的原理与技术方法、密集巷道群在动压条件下能量缺陷截流方法与防治技术、不规则煤柱条件下缺陷群防治冲击地压理论与方法体系、缺陷体区域冲击危险性监测技术的创新方法等创新成果。. 在上述研究基础上，在开滦集团的赵各庄矿的3137W、3137W煤柱区、3137（1）、3137（2）等4个工作面进行了综放开采条件下的工程实践，在开滦集团的唐山矿的T1391工作面进行了孤岛面开采实践、在486个工作面进行了构造条件下工程实践，在龙煤南山矿进行了立体煤柱条件下的工程实践，在山能良庄矿3217、3217工作面进行了断层与煤柱条件下的工程实践，在新泰市的王家寨矿、高佐矿、羊泉矿、莲花山矿等多个工作面进行了实际推广应用。研究成果出版了专著《工程缺陷防治冲击地压创新研究》，获得了冲击地压煤层巷道掘进时的一炮贯通卸压法（ZL201110216372.4）、煤矿高应力区域巷道掘进工作面冲击地压防治方法（ZL201110282841.2）、采场破碎顶板快速维护方法（ZL201110204725.9）等发明专利4项，实用新型专利主动承压式可定位钻孔应力计，发表基于缺陷法孤岛工作面冲击地压防治技术研究、深部矿井构造区厚煤层冲击地压机理与应用等论文4篇，获得河北省科技进步二等奖（开滦矿区深部开采冲击地压缺陷法防治技术研究）1项。