大倾角煤层长壁采场岩层控制研究与应用

本项目属于矿业工程领域，在2项国家自然科学基金项目(51074120, 51204132 )和3项企业合作项目资助下，自2010年至2017年历时7年，针对大倾角煤层长壁采场岩层控制问题开展了研究，发表论文80余篇，其中代表性论文18篇，出版专著2部，授权发明专利10余项，实用新型专利20余项。

课题系统研究了大倾角煤层长壁采场“关键层”转化与岩体结构变异机理、“支架-围岩”系统动态稳定机制等科学问题，为大倾角煤层长壁采场围岩灾变防控和新型开采方法研究奠定了理论基础，对非对称采场“支架-围岩”系统稳定性控制、高煤壁片帮防控、强扰动巷道稳定性控制等具有重要指导作用。发现了大倾角煤层“关键层”迁移转化现象，揭示了岩体结构“梯阶变异”机制，提出了壳体结构稳定性准则，阐明了支护系统高位冲击和低位推垮失稳致灾机理，发展了岩层控制理论。提出了大倾角煤层长壁采场“支架-围岩”系统四维稳定性控制技术，提高了复杂条件下“支架-围岩”动态稳定性，消除了大空间顶板冲击性灾害事故隐患，促进了大倾角煤层采场岩层控制技术体系形成。发明了大倾角煤层长壁工作面降角度开采方法、特厚煤层长-短壁融合开采方法，研制了异形液压支架，提升了特种成套装备研发水平，拓展了大倾角煤层长壁综采技术应用范围。

项目形成了较为完善的大倾角煤层开采岩层控制理论与技术体系，提升了我国难采煤层安全高效开采理论与技术水平，填补了该领域空白，达到了国际先进水平。在新疆、四川、甘肃、宁夏等地得到广泛应用，工作面平均年产量提高14%，资源回收率提高9%，新增产值4. 36亿元，新增利润1.07亿元，大幅提升了矿井安全保障水平，取得了显著的社会和经济效益，具有广阔的推广应用前景。

20篇代表作他引393次，单篇最高引用77次，居大倾角煤层开采领域首位。课题组核心成员完成的学位论文“大倾角煤层长壁采场覆岩结构及稳定性控制”获2013年陕西省优秀博士论文。2013年在世界采矿权威杂志《Mining Engineering》 发表论文《Theory and practices of fully mechanized longwall mining in steeply dipping coal seams》，在2013年第23届世界采矿大会(23rd World Mining Congress) 、第33届国际岩层控制大会(33rd International Conference on Ground Control in Mining)等会议上进行主题报告，获得了美国工程院院士Syd S.Peng教授等国际知名专家高度评价，引起了世界各国学者广泛关注。2015年在西安主持召开了全国首届“大倾角、急倾斜煤层安全高效开采理论与技术暨标准制定研讨会”，启动了与国家标准《煤矿回采率计算方法及要求》(GB/T 31089-2014)衔接的大倾角煤层开采行业标准制订工作。期间培养了博士研究生5人、硕士研究生30余人以及数百名专业工程技术人员，具有广泛学术与社会影响，推动了煤炭行业科技进步和西部区域经济社会发展。