伍永平学术思想专题_中国煤炭行业知识服务平台

伍永平学术思想专题

专题文章来源于伍永平教授团队近年来发表于《煤炭学报》的学术成果。

伍永平，教授，博士生导师，享受国务院特殊津贴专家，国务院学位委员会第七届学科评议组成员，中国工程院院士有效候选人，全国优秀教师，全国煤炭工业先进工作者，陕西省“三秦学者”特聘岗位教授，教育部首批“新世纪优秀人才”，国家煤炭工业专业技术拔尖人才，陕西省“三五”人才，陕西省优秀博士论文指导老师，四川煤业集团、新疆焦煤集团“荣誉矿工”。现任教育部“西部矿井开采及灾害防治”重点实验室、陕西省岩层控制重点实验室主任、陕西省煤炭资源安全绿色高效开发协同创新中心主任；兼任《西安科技大学学报》主编，《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》编委。长期从事矿山压力与岩层控制方面的教学和科研工作，是我国大倾角煤层开采领域的首席专家，承担了国家自然科学基金重点项目、重大研究计划等科研项目60余项，主持完成了我国大倾角煤层走向长壁综合机械化开采技术研究与工程实践工作，形成了理论-技术-装备一体化集成创新成果，获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步一等奖3项、二等奖5项，授权国家发明专利8项，发表论文近300余篇，出版专著5部，为提升我国难采煤层开采技术水平、推动采矿科学和工程技术发展做出了突出贡献。

行业视野: 煤炭学报
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直播回放|【煤炭学报大讲堂第25期】伍永平：大倾角煤层开采

作者(Author)：伍永平

摘要：点击查看视频【煤炭学报大讲堂第25期】伍永平：大倾角煤层开采（报告环节）点击查看视频【煤炭学报大讲堂第25期】伍永平：大倾角煤层开采（答疑环节）【点击查看视频【煤炭学报大讲堂第

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大倾角层状采动煤岩体重力-倾角效应与岩层控制

作者(Author)：伍永平, 解盘石, 贠东风, 王红伟, 罗生虎, 高喜才, 郎丁, 胡博胜, 闫壮壮, 王同

摘要：大倾角煤层开采过程中，重力-倾角效应是导致细观层状煤岩体单元体主应力偏转和层间接触面应力非均衡传递，介观层状采动模型优势破裂面方向偏移，宏观层状关键层区域迁移、岩体结构异化的主要因素。研究表明，在倾角35°以上煤层采场中重力-倾角效应影响尤为明显：一是煤岩组合界面倾角35°-60°时，非均衡传力特性逐渐凸显，界面附近煤岩体内应力传递方向发生偏转，且偏转量随倾角增加逐渐增大；煤体破坏由压剪破坏转化为近平行于界面的滑移剪切破坏，煤岩体的强度和弹性模量也随之减小。二是改变了采场围岩采动应力路径演变规律，在采动应力驱动下顶板的损伤变形与破坏运动存在明显的区域性和时序性。三是诱发了大倾角采场顶板结构跨层迁移转化、底板非对称破坏滑移、区段煤柱或煤壁局部-整体破坏，以上围岩失稳存在多尺度链式时空关联性，特别是引发围岩灾变的采场关键岩块位置多变，形成采场围岩承载结构异化和泛化特征。理论与实践表明，重力-倾角效应作用下大倾角煤层岩层控制具有显著的多维度和多尺度特点，突破传统开采方法与技术瓶颈，研发全新型成套装备是实现该类煤层安全高效开采的有效途径。

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煤炭学报

271

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大倾角煤层长壁综采：进展、实践、科学问题

作者(Author)：伍永平, 贠东风, 解盘石, 王红伟, 郎丁, 胡博胜

摘要：大倾角煤层属难采煤层，在我国西部地区赋存广泛，此类煤炭资源的开发对区域经济发展起到了重要支柱作用。受煤层赋存条件制约，大倾角煤层的岩层运动机理复杂，作业空间受限，综合机械化开采难度大。自20世纪80年代起我国学者及一线工程技术人员便开始针对大倾角煤层的开采方法、岩层控制理论、关键技术装备展开研究。发展至今，已在理论、技术、装备等方面取得了较大进展，构架了较为完整的研究体系。从大倾角煤层长壁综采的进展、实践、科学问题3个方面系统梳理了已经取得的研究成果、积累的实践经验以及未来需要突破的关键科学问题。提炼出以下主要观点:① 我国首次定义了大倾角煤层的概念(煤层倾角35°～55°)并给出了工程解释，但随着近年来装备水平与开采方法的不断提升革新，大倾角煤层倾角涵盖范围的工程解释应有所外延。自20世纪90年代起至今，在大倾角煤层长壁开采岩层控制基本理论与关键技术、工作面动力灾害防护方法、工作面主要装备研发等领域的研究与试验取得了较大进展。② 在工程实践方面，除大倾角中厚煤层综采技术已趋于成熟外，大倾角厚煤层大采高综采、特厚煤层综放开采和薄煤层伪俯斜综采技术均有所突破并取得了一定效果，但仍存在诸多“瓶颈问题”亟需从科学层面予以解答。③ 仍需进一步加强复杂采动煤岩体力学性状与量化表征、复杂采动煤岩体力学行为及其对工作面灾变的控制作用、长壁采场“支架-围岩”系统多维交互动力学与多目标非稳态控制方法、非规则回采空间随机分离体形成-运动-损害过程及防护机制等科学问题研究，并以此为前提发明颠覆性开采方法、研发关键技术与装备，最终实现大倾角煤层安全高效与绿色开采。

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煤炭学报

2020年第01期

1485

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基于大范围岩层控制技术的大倾角煤层区段煤柱失稳机理

作者(Author)：伍永平, 皇甫靖宇, 解盘石, 胡博胜, 刘孔智

摘要：为了实现大范围岩层控制技术,提高大倾角煤层长壁工作面“R-S-F”系统稳定性,在分析区段采空区围岩失稳机制的基础上,建立区段间围岩失稳模型,研究了区段煤柱的应力分布规律和失稳破坏准则,确定了区段煤柱的合理尺寸。结果表明:大倾角煤层区段围岩联通运移可总结为“挤压-弯垮”与“压垮-倾倒”两种模式。而要实现大范围岩层控制技术,应使区段采空区围岩以“压垮-倾倒”模式进行失稳联通。覆岩结构以“梁-拱组合梁”形式存在时,区段煤柱强度决定了区段采空区的联通运移模式,以“双拱连续梁”形式存在时,区段煤柱尺寸决定了“压垮-倾倒”联通运移模式的矿压显现特征及变形破坏后的采空区三维空间形态。因而大范围岩层控制技术的关键在于区段煤柱的设计。结合区段煤柱自身强度及失稳破坏准则,确定其宽度k须在满足k>kZH条件的同时尽量满足k<kSK。最后以甘肃东峡煤矿大倾角煤层多区段开采为例,进行理论计算判定与相似模拟实验对比分析,从而对提出的区段煤柱失稳机理进行了验证。

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煤炭学报

2018年第11期

702

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大倾角煤层长壁开采工作面飞矸致灾机理研究

作者(Author)：伍永平, 胡博胜, 王红伟, 解盘石, 刘明, 刘明银

摘要：飞矸是大倾角煤层一类特殊衍生灾害,严重危害工作面设备和人员的安全,探讨其致灾机理对建立大倾角煤层走向长壁工作面防护体系至关重要。在工作面飞矸灾害实测基础上开展实验室模拟,选取冲击能和能量恢复系数表征损伤,借助高清摄像机和压力传感器记录并获取冲击能;运用统计学原理分析不同工况下冲击能的演化特性;对冲击能和能量恢复系数拟合并根据曲线走势,以设备(人员)吸能量为控制对象,吸能量陡增点和极值点为界建立飞矸损伤风险判别模型,依据模型划分飞矸损伤的等级。基于以上探讨了飞矸致灾的机理,结果表明:飞矸致灾是在碰撞途径和方式耦合作用下冲击能和能量恢复系数达到相应致灾等级,致灾过程为自由落体、飞溅、滚动和滑动等状态下冲击能累积,满足走向运移、高度、碰撞方位后与设备接触,冲击能转化为设备弹性能和构件间振动阻尼,造成构件的形变量大于其极限形变量时发生损坏,数值仿真手段验证了理论和实验研究中能量恢复系数取值的合理性。

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煤炭学报

2017年第09期

750

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大倾角煤层开采覆岩空间倾斜砌体结构

作者(Author)：伍永平, 解盘石, 王红伟, 任世广

摘要：以大倾角煤层走向长壁采场为研究对象,采用相似材料模拟实验、数值模拟和理论分析综合方法,分析了采场顶板应力分布特征和变形破坏规律,认为大倾角煤层采场顶板破断后形成了倾斜砌体结构,该砌体结构以倾向堆砌和反倾向堆砌两种形式存在,且沿工作面走向和倾向均具有不同的分布特征,该结构的非均衡运动是导致"R-S-F"("顶板-支架-底板")系统失稳的主导影响因素,同时,该结构的运动形式亦受到上覆未垮岩层的变形破坏影响。倾斜砌体结构不仅是支护结构的施载体,也是"似壳结构"断裂失稳对工作面支护系统作用的传力媒介,对倾斜砌体结构的深入研究是探讨大倾角煤层采场"主承载结构"失稳致灾的关键。

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煤炭学报

2010年第08期

538

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大倾角煤层开采围岩空间非对称结构特征分析

作者(Author)：伍永平, 解盘石, 任世广

摘要：基于目前大倾角煤层开采研究成果和工程实践,结合理论分析、相似材料模拟实验、多元数值仿真技术结果,建立了大倾角煤层采场力学模型。分析认为,采场围岩具有非对称应力特征,岩层破坏易形成倾向堆砌和反倾向堆砌结构,且岩层沿倾向不同区域存在不同的破坏结构形式;同时,大倾角煤层采场存在三维"似壳"力学结构,其倾向和走向剖面包络形状可以用包含煤层倾角、开采高度、工作面倾斜长度、顶板岩性等参数非线性二次函数来表示。

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煤炭学报

2010年第02期

451

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大倾角煤层长壁开采围岩宏观应力拱壳分析

作者(Author)：伍永平, 王红伟, 解盘石

摘要：基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟、数值模拟结果,分析了围岩宏观应力拱壳的力学特征,认为应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,围岩在自组织作用下形成的起主要承载作用的高应力形态,是在某一强度准则下强度包络线的空间展布形态,具有几何形态非对称性和应力分布非均匀性。据此,建立了应力拱壳分析模型和坐标系统,推导出宏观应力拱壳的形态方程,给出应力拱壳的稳定性判别准则,其失稳关键部位失稳主要有壳顶拉伸破坏失稳、壳肩压剪破坏失稳、壳基复合失稳3种形式,根据应力拱壳关键部位失稳过程可将应力拱壳的失稳分为"壳基-壳顶(壳肩)"失稳模式和"壳顶(壳肩)-壳基"失稳模式。

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煤炭学报

2012年第04期

393

784

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