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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“康红普院士学术思想”专题

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康红普(1965.11.16- )采矿工程专家。山西五台人。1985年毕业于山西矿业学院,1991年获中国矿业大学采矿工程博士学位。现任中国煤炭科工集团有限公司(煤炭科学研究总院)开采设计研究分院副院长,研究员,博士生导师。

长期从事煤矿巷道支护理论与技术研究工作。发明了煤矿井下巷道围岩地质力学测试方法与仪器,揭示出巷道围岩地质力学参数分布规律;开发出基于地质力学测试,以锚固与注浆为核心的煤矿巷道安全高效支护成套技术体系。研究成果在我国煤矿得到广泛应用,简化了煤矿生产系统,提高了煤矿安全度与生产效率,推动了我国煤矿巷道支护技术的变革与发展,提升了我国煤矿巷道围岩控制理论与技术水平。获国家科技进步一等奖1项,二等奖3项。获国家发明专利10余项。出版专著3部,发表论文120余篇。

2015年当选中国工程院院士。

行业视野

院士

类别

308个

关键词

114位

专家

99篇

论文

109647IP

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  • 作者(Author): 康红普, 姜鹏飞, 宋德军, 雷亚军

    摘要:煤炭是我国的主体能源,掘进与回采是煤炭 生产2个基本环节,巷道是煤矿运输、通风、行人 的必要通道。我国每年新掘进巷道1.2万km,相当 于地球直径,规模巨大。目前,我国巷道掘进技 术明显落后于采煤技术,已成为制约煤矿安全、 智能开采的瓶颈。我国现有巷道掘进工作面约1.6 万个,巷道作业人员超70万人,是采煤工作面作 业人员3倍多,且高度依赖人工。全国90%矿井仍 需10多个工人在掘进工作面恶劣环境下高强度人 工作业,严重影响煤矿安全生产和工人职业健康。 在巷道成巷工序中,支护用人最多(占掘进面用人 总数60%左右)、用时最长(占成巷总用时70%左 右)。支护是当前影响煤巷快速成巷的最主要因 素,且目前国内外煤巷自动化支护关键技术整体发 展缓慢,现有的支护施工工艺繁琐,尚未有本质的 突破。开展煤巷快速掘进关键技术与装备研发,实 现自动化减人已成为煤矿高产高效的必然要求。
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    智能矿山
    2023年第02期
    684
    559
  • 作者(Author): 康红普, 冯彦军, 张震, 赵凯凯, 王鹏

    摘要:水力压裂技术在煤矿坚硬、完整顶板岩层弱化及高应力巷道卸压方面得到越来越广泛的应用。以陕西曹家滩煤矿特厚煤层综放开采工作面、特厚稳定顶板岩层为工程背景,开展了顶板岩层地质力学测试、可压性试验,水力裂缝扩展理论分析及三维数值模拟,提出井下工作面定向钻孔区域水力压裂顶板层位、压裂钻孔布置与参数确定方法及压裂工艺。在井下进行了工业性试验和系统的地面微震实时监测,获得了顶板水力压裂裂缝空间展布特征。同时,进行了液压支架工作阻力,工作面周期来压步距及持续距离,来压动载系数及顶板岩层破断能量监测与分析,综合评价了水力压裂效果。初步建立了集压裂层位确定与参数设计,井下定向钻孔压裂工艺与装备,水力裂缝空间展布监测与压裂效果综合评价为一体的煤矿井下定向钻孔水力压裂成套技术。井下试验结果表明:在曹家滩煤矿井下地应力状态下(最小主应力为垂直应力),水力裂缝以水平裂缝为主,沿钻孔两侧扩展平均距离为80 m左右,有效弱化了工作面范围内上覆坚硬、完整顶板,实现了区域顶板改造。压裂区域工作面强矿压显现显著减弱,确保了工作面安全生产。最后,分析了水力压裂存在的问题,展望了技术发展方向。
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    煤炭科学技术
    2023年第01期
    1012
    3960
  • 作者(Author): 康红普, 伊康

    摘要:深部软岩回采巷道围岩劣化、扩容和流变效应显著。 基于增量塑性流动理论和流变理论, 将改进伯格斯体、改进黏塑性体和应变软化塑性体串联建立了 BVS 模型,可描述围岩应变软化、塑 性扩容、蠕变三阶段、稳定与非稳定蠕变、流变损伤和流变扩容 6 个力学特性。 推导了该模型的三 维增量本构方程,并开发出可供FLAC3D调用的数值形式。 结合三维增量本构方程导出的参数辨识 公式和中煤能源新集口孜东煤矿岩样试验数据,辨识了 BVS 模型的 19 个输入参数,并采用试验数 据、理论解和数值计算结果相互印证的方式,对多种加载条件下单元件应力-应变响应、力学特性 和模型整体进行严格校核。 将 BVS 模型用于口孜东煤矿 121302 运输巷进行数值模拟计算,结果 表明:掘进扰动较弱;流变期间围岩大范围持续劣化,呈顶板下沉量较小、巷帮锚固体整体内移和剧 烈底臌的特点;回采影响强烈,使围岩大范围劣化,巷道断面强烈变形。 底板泥岩持续臌起驱动不 断扩容的底煤挤入巷道空间是发生剧烈底臌的主要原因;底板深度 1.5 m 处流变直接导致的软化 参量全程仅占比0~16%,但流变损伤引起应力调整,间接导致软化参量增大。 将数值模拟计算结 果与井下实测数据进行了对比分析,表明 BVS 模型基本能反映深部软岩回采巷道围岩变形与破坏 规律,但是 2 者还存在较大差异,仍需进一步完善 BVS 模型。
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    煤炭学报
    2023年第01期
    530
    1142
  • 作者(Author): 康红普, 姜鹏飞, 冯彦军, 赵凯凯

    摘要:煤矿巷道围岩控制方法主要分为支护加固法和卸压法,卸压法是高应力、强采动巷道围岩控 制的有效手段。 目前,我国煤矿已形成包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷 道围岩卸压技术体系。 介绍了巷道卸压法分类及卸压机理、影响因素和适用条件。 巷道布置法的实 质是将巷道布置在采空区下方、上方、边缘及采空区内等应力降低区,是首选的、有效的卸压法。 巷道 围岩近场卸压主要包括切缝、钻孔、爆破及掘卸压巷等方法,卸压机理是在浅部围岩形成一定的变形 空间,减小围岩向巷道空间的位移,并将浅部围岩高应力转移到深部。 巷道围岩远场卸压法主要有深 孔爆破、水力压裂法,通过切断或弱化巷道上方的顶板,减小回采工作面采动对巷道稳定性的影响。 近年来,水力压裂技术得到广泛应用,成为回采工作面坚硬顶板弱化、强采动巷道围岩卸压的有效措 施。 在实例分析中,介绍了区域水力压裂和局部水力压裂卸压技术的应用情况,包括地质与生产条 件、压裂设计及卸压效果。 最后,分析了巷道卸压法存在的问题,对今后的技术发展进行了展望。
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    煤炭科学技术
    2022年第06期
    1526
    3340
  • 作者(Author): 康红普, 张晓, 王东攀, 田锦州, 伊钟玉, 蒋威

    摘要:我国煤矿无煤柱开采技术研究与应用已有60多年。综合分析了沿空留巷、沿空掘巷、跨巷开采及采空区布置巷道等无煤柱开采方法及适用条件、围岩控制取得的研究成果。在沿空留巷方面的主要内容为:不同开采系统的沿空留巷类型、围岩变形与破坏特征;沿空留巷结构力学模型及围岩与支护作用关系;沿空留巷巷内基本支护、巷内加强支护、巷旁支护形式及支护性能;爆破与水力压裂围岩卸压机理及技术;沿空留巷断面优化及维护时间控制;沿空留巷支护设计原则及沿空留巷安全技术。在沿空掘巷方面,论述沿空掘巷的类型及小煤柱尺寸设计方法,分析沿空掘巷围岩结构特征、围岩变形的主要影响因素及沿空掘巷围岩控制技术。介绍跨巷无煤柱开采的类型,分析巷道与采煤工作面底板的垂直距离、工作面边界至巷道的水平距离等参数对跨采巷道围岩变形的影响。论述在采空区布置巷道的方式:在采空区形成巷道和掘进巷道,分析采空区巷道的应力环境及施工存在的难点。介绍陕西何家塔煤矿支卸组合泵充混凝土支柱沿空留巷、山西野川煤矿泵充钢筋混凝土墙与水平长钻孔水力压裂卸压沿空留巷围岩控制2个应用实例,分析沿空留巷围岩变形控制效果。最后,提出无煤柱开采方法及围岩控制技术的改进意见与发展方向。
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    煤炭学报
    2022年第01期
    2303
    5004
  • 作者(Author): 康红普

    摘要:我国煤矿巷道支护与加固方法主要有4种形式,包括棚式支架、支柱、砌碹支护、喷射混凝土及巷道用液压支架等围岩表面支护型;锚杆与锚索围岩锚固型;注浆加固围岩改性型及联合控制型。系统介绍各种支护材料与构件的力学特性,注浆加固及充填材料的物理力学性能,分析其支护加固效果及适用条件。指出我国煤矿已形成了包括金属材料、非金属材料及复合材料的煤矿巷道支护加固材料体系,实现了从木材到金属的支护材料革命,被动支护到主动支护的技术革命。不仅显著提高了巷道围岩控制效果,而且降低了巷道维护成本,为煤矿实现安全、高效建设与生产提供了可靠的保障。最后,分析了支护加固材料与构件存在的问题,对其未来的发展进行了展望。
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    煤炭科学技术
    2021年第04期
    1544
    2329
  • 作者(Author): 康红普, 姜鹏飞, 杨建威, 王志根, 杨景贺, 刘庆波, 吴拥政, 李文洲, 高富强, 姜志云, 李建忠

    摘要:针对煤矿千米深井巷道松软煤体大变形难题,以淮南新集矿区口孜东矿7 m大采高工作面运输巷为工程背景,分析巷道松软煤帮变形破坏特征及支护结构破坏、失效形式;采用井下试验和数值模拟相结合的方法,从锚杆锚索锚固力衰减、风化作用下煤体劣化及强流变性等方面,揭示出千米深井巷道松软煤帮大变形机理。提出千米深井巷道松软煤帮高压锚注-喷浆协同控制理念;采用数值模拟对比研究了单一锚杆锚索支护、锚注、锚注-喷浆3种方案巷道煤帮变形、裂隙及应力演化规律,阐明了巷道煤帮高预应力、高压锚注-喷浆协同控制原理。研发出高强度、高压、组合式注浆锚杆与高压注浆锚索,研究了注浆锚杆、锚索及注浆材料性能与锚注效果,形成了高预应力锚杆、锚索支护-高压劈裂注浆改性-表面喷浆协同控制技术。将上述研究成果应用于淮南新集矿区口孜东矿,提出试验巷道锚注-喷浆协同控制方案及参数,并进行了矿压监测。监测数据表明,采用提出的锚注-喷浆控制方案后,煤帮结构、完整性与强度得到显著改善,锚杆、锚索锚固力大幅提升,充分发挥了高强度锚杆、锚索主动支护作用。巷道两帮收缩量降低86%,锚杆、锚索破断率大幅减少,有效控制了千米深井巷道松软煤帮大变形,为此类深部巷道大变形控制提供了有效途径。
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    煤炭学报
    2021年第03期
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    2502
    3263
  • 作者(Author): 康红普

    摘要:论述煤炭开采与岩层控制研究中涉及到的不同时间尺度,从全球最早的成煤地质年代到超动态的亚微秒级。包括不同成煤期,世界煤炭开采历史,矿区、矿井的服务年限及开采参数,静态、动态煤岩力学试验,煤岩破碎,围岩变形与破坏及煤矿动力灾害的时间尺度分布。指出煤炭开采与岩层控制研究的时间尺度集中分布在10-7~1016s,跨23个数量级。在地质年代尺度上,可研究煤的形成、煤盆地演化、煤系地层应力场演化等内容。井工煤矿开采划分成不同矿区、矿井、水平、采区、区段进行,不同阶段的时间尺度不同。煤岩力学试验从蠕变到超动态,时间尺度范围为10-7~109s。岩石蠕变试验时间有的可达数年,而岩石动态破坏时间有的仅为微秒级。煤岩破碎、采掘空间维护是煤炭开采与岩层控制的两大任务,前者涉及凿岩、爆破、机械截割振动等动态问题,研究时间单位常用秒、毫秒、微秒;后者包括采场与巷道围岩控制。采场是移动场所,围岩变形、破坏、垮落及支架阻力变化较快,常以分、小时为时间单位;巷道服务时间较长,围岩变形与破坏的时效性较强,描述巷道变形与支护体受力变化的时间单位多为天、周及月。冲击地压等煤矿动力灾害持续时间仅为几秒到几十秒,研究冲击地压发生、发展及破坏过程,应从毫秒甚至更小的尺度上进行。不同的煤炭开采与岩层控制问题需要在不同的时间尺度研究。有些问题需要进行多时间尺度研究,才能发现问题的本质。世界煤炭开采已有2 000多年的历史,特别是最近60多年,煤炭开采实现了重大技术革命。但大规模煤炭开采也带来一系列问题,如何继续做好煤炭开采与岩层控制工作,需要新思路、新工艺、新技术。
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    采矿与岩层控制工程学报
    2021年第01期
    641
    564
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