金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室


Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mines,USTB

矿山灾害防控理论与技术

一、科研人员

学术带头人:何学秋

主要骨干:姜福兴高永涛乔兰李铁、苗胜军


二、研究简介

矿山灾害防控理论与技术,重点展开采矿工程稳定性分析及地压监测与控制、矿山采动灾害及地质灾害预测与防治、深部动力灾害协同治理技术与装备等研究,保障了金属矿山的开采安全。


三、主要研究成果

矿山灾害防控理论与技术。该方向获国家科学技术奖二等奖1项,省部级科学技术奖35项;制定国家标准1项;授权发明专利18项;发表SCI/EI论文100余篇,出版专著8部。成果已在全国100多个矿山应用,极大推动了深井开采技术的进步,取得了显著的经济和社会效益。

针对采矿等地下工程开挖诱发的工程灾害防控难题,尤其深井高应力环境下的动力灾害防控这一国际性技术难题,在科技部、自然基金委、矿山及交通行业的大力支持下,历经多年攻关,研发了地下工程灾害防控系列关键技术,并实现了跨行业推广应用:

1. 研发了实时应力在线自动监测系统与深井动力灾害递进聚焦预警技术,实现了变形、塌方及动力灾害的高精度监测预警:针对地下工程灾害预警阈值确定不合理、范围小和准确率低等重大难题,创建了工程尺度等效岩体分析方法,建立了岩体-衬砌相互作用变形协调解析关系,提出了应变状态突变预警阈值确定方法,研发的地下工程灾害在线自动监测软硬件系统,显著提高了灾害预警可靠性。

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实时应力在线自动监测预警系统


2. 建立了支护时机确定方法与控制技术,创造了四项灾后结构恢复技术,实现了垮塌地下工程的100%功能恢复:针对地下工程异常塌方后采用常规技术难以恢复使用功能的重大技术难题,以开发的松散体插筋锚注等技术为基础,创造了垮塌地下结构功能恢复成套技术。四项灾后恢复技术已作为各类地下工程“灾后重建”的关键技术在全国20余项大型工程中成功应用。

3. 研发了深井动力灾害“卸-支”协同治理技术与装备。研发了以“裂-注-排-支”为核心的动力灾害治理技术,研发了智能卸压钻车、矿用多级让压防冲支护装置、可伸缩吸能防冲粘滞阻尼锚杆等装备,提高了动力灾害治理效率与可靠性。

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单元式防冲支架


研究成果获国家科学技术奖二等奖1项、省部级一等奖4项;制定国家标准1项;授权发明专利18项;发表SCI、EI论文52篇,出版专著8部。研究成果推动了地下工程灾害防控技术的进步,已在全国200多个重点工程中的跨行业应用,取得了显著的经济和社会效益。


佐证材料:

[1] 国家科学技术进步二等奖,地下工程开挖诱发灾害防控关键技术开发及应用,2012年. (此项成果未包括在上次重点实验室评估期中)

[2] 中国煤炭工业协会科技进步奖一等奖,山东矿区冲击地压类型、发生机理与治理关键技术,2016年.

[3] 国家安全生产科技成果一等奖,综采(放)工作面冲击地压实时在线监测安全预警系统研究,2015年.

[4] 山东省科学技术进步一等奖,岩体破裂灾变的微地震监测研究与应用,2013年.

[5] HE Xueqiu,LIU Xianfeng,NIE Baisheng,et al. FTIR and Raman spectroscopy characterization of functional groups in various rank coals[J]. Fuel,2017,206:555-563.

[6] SONG Dazhao,WANG Enyuan,LI Zhonghui,et al. EMR: an effective method for monitoring and warning of rock burst hazard [J]. Geomechanics and Engineering, 2017,12(1):53-69.

[7] WANG Jianchao,JIANG Fuxing,MENG Xiangjun,et al. Mechanism of rock burst occurrence in specially thick coal seam with rock parting[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering,2016,49(5):1953-1965.

[8] ZHU Sitao,FENG Yu,JIANG Fuxing. Determination of abutment pressure in coal mines with extremely thick alluvium stratum: a typical kind of rockburst mines in China [J]. Rock Mechanics and Rock Engineering,2016,49(5):1943-1952.

[9] 姜福兴,姚顺利,魏全德,等. 矿震诱发型冲击地压临场预警机制及应用研究[J]. 岩石力学与工程学报,2015(s1):3372-3380.

[10] 何学秋,宋大钊,矿山典型动力灾害电-震耦合监测预警方法. 发明专利,ZL 2016108067189,2018年3月授权.