西安科技大学李树刚教授团队发表于《煤炭科学技术》系列成果（29篇）

李树刚教授长期从事煤与瓦斯安全共采、采场矿山压力与岩层控制的教学与科研工作。创新了采动裂隙椭抛带理论，提出椭抛带瓦斯抽采技术，揭示出煤岩瓦斯非线性失稳机理，创立了基于采动裂隙椭抛带的煤与瓦斯安全共采理论与技术体系，成果在十余个矿区应用。（专题整理于（2023-06-13）

行业视野: 安全
类别; 107个
关键词; 70位
专家; 28篇
论文; 13221IP
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综采工作面上隅角瓦斯流动活跃区形成机理研究

作者(Author)：李树刚, 乌日宁, 赵鹏翔, 肖鹏, 杜轩宏

摘要：为解决综采工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题，以山西某高瓦斯矿井主采工作面为原型，基于物理相似模拟试验，采用分形理论从细观角度证实了瓦斯流动活跃区的存在性，通过构建瓦斯流动活跃区的空间模型和力学模型，研究了工作面上隅角瓦斯流动活跃区的形成机理，并结合FLUENT数值模拟软件，对上隅角埋管抽采瓦斯的布置参数进行了优化。结果表明：通过对比局部瓦斯优势通道裂隙网络与整体覆岩裂隙网络的分形特征，认为局部裂隙网络发育更为丰富，进而证实了瓦斯流动活跃区的存在；推导出了瓦斯流动活跃区关键岩块的二次失稳形式及判据，认为关键岩块不会发生二次失稳，保证了关键岩块的存在，从而保证了瓦斯流动活跃区不会消失，为上隅角埋管抽采活跃区瓦斯提供了可稳定参考的位置基础；通过对埋管深度为5、15、25 m时采空区及工作面的瓦斯浓度分布进行数值模拟，认为埋管深度为15 m时的抽排效果最佳。

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煤炭科学技术

2019年第01期

671

871
采动裂隙椭抛带时效诱导作用及卸压瓦斯抽采技术

作者(Author)：李树刚, 徐培耘, 赵鹏翔, 林海飞

摘要：为了研究在不同推进速度下覆岩裂隙的动态演化规律及形态特征,开展了物理相似模拟试验及理论分析研究。研究结果表明:随着工作面推进速度的增加,覆岩裂隙发育高度会逐渐减小,同时,压实区的范围会相对增大,主要表现为压实区宽度会随推进速度的增加而增加,即卸压瓦斯运移优势通道的范围随推进速度的增加而减小。在试验结果分析的基础上,建立了考虑推进速度影响的采动裂隙椭抛带数学表达方程,并对试验矿井综采工作面高位瓦斯抽采巷布置层位进行设计,现场试验结果验证了依据工作面推进速度设计的高抽巷层位的合理性,从而为高强度推进工作面卸压瓦斯抽采系统的布置及参数优化提供了一定的理论依据。

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煤炭科学技术

2018年第09期

350

517
高瓦斯综采工作面定向钻孔代替尾巷抽采瓦斯技术

作者(Author)：林海飞, 杨二豪, 夏保庆, 李树刚, 赵鹏翔, 孔祥国, 秦雷

摘要：针对高瓦斯综采工作面U型通风条件下上隅角瓦斯超限问题，分析了定向钻孔代替尾巷抽采卸压瓦斯的必要性及可行性，阐述了卸压瓦斯抽采原理；利用物理相似模拟及理论分析，分析了采动覆岩裂隙演化规律，确定了定向钻孔参数，并进行现场工程应用。结果表明：随着工作面推进，试验工作面采动覆岩形成不规则冒落带、规则冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，其中规则冒落带高度为17.9 m（采高的4.48倍），裂隙带高度为60.36 m（采高的15.09倍）；定向钻孔与回风巷平距为8～20 m，与煤层顶板垂距平均18.5 m；利用定向钻机施工钻孔偏移量较小，定位准确，瓦斯抽采纯量平均6.37 m3/min，占瓦斯涌出量的8.59%，实现了定向钻孔代替尾巷治理瓦斯效果，保证了工作面安全回采。

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煤炭科学技术

2020年第01期

729

1320
我国煤矿覆岩采动裂隙带卸压瓦斯抽采技术研究进展

作者(Author)：林海飞, 李树刚, 赵鹏翔, 肖鹏, 潘红宇, 刘超

摘要：采动裂隙带卸压瓦斯抽采是工作面瓦斯防治的主要方法,介绍了采动裂隙动态演化规律的研究现状,分析了卸压瓦斯抽采原理。根据瓦斯抽采直接通道的不同,总结提出采动裂隙带瓦斯抽采分类方法;基于工作面瓦斯绝对涌出量的大小,提出采动裂隙带瓦斯抽采技术的分级选择法。对各类采动裂隙带瓦斯抽采方法的优缺点、布置方式进行了分析论述,给出了具体的设计方法以及技术参数,并结合现场实例说明了各种抽采方法的效果。最后通过总结概括采动裂隙带瓦斯抽采技术的研究现状,指出采动裂隙带演化模型三维化、瓦斯高效抽采技术参数精准化以及瓦斯抽采技术装备智能化是覆岩采动裂隙带瓦斯抽采未来的研究重点及发展趋势。

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煤炭科学技术

2018年第01期

630

1012
综采工作面推进速度对瓦斯运移优势通道演化的影响

作者(Author)：赵鹏翔, 卓日升, 李树刚, 林海飞, 刘超, 双海清

摘要：为了研究综采工作面卸压瓦斯覆岩裂隙优势通道的演化规律,以采动裂隙椭抛带理论为基础,工作面推进速度为关键参数,构建采动卸压瓦斯优势通道数学模型,并针对山西和顺某高瓦斯矿井主采工作面,开展综采工作面在不同推进速度条件下的卸压瓦斯覆岩裂隙优势通道演化规律物理相似模拟试验。研究结果表明:加快推进速度,三带高度降低,平均来压步距增大,优势通道在上覆岩层的空间位置也随之降低,优势通道发育的高度、宽度、垮落角和范围随着推进速度加快而减小。随着推进速度的加快,优势通道离层率和贯通度逐渐变小。随着工作面的推进,优势通道的分形维数由小到大对应的推进速度依次为7、5、3 m/d,呈现出降维的趋势。在现场高位钻孔试验中,对工作面推进速度不同时的高位钻孔参数进行优化调整,得到高位钻场抽采瓦斯占绝对瓦斯涌出总量的49.94%~89.88%,并且使得上隅角及回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27%以下及0.32%以下,从而保证工作面安全高效的回采。研究结果可为不同推进速度下采动覆岩卸压瓦斯富集区的识别提供一定的理论基础。

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煤炭科学技术

2018年第07期

743

701
巷道围岩应力场结构的表征及破坏因素分析

作者(Author)：金洪伟, 肖乔, 李树刚, 徐刚

摘要：巷道围岩应力场结构对巷道的变形和破坏有重要的影响,为了表征巷道围岩应力场结构,提出使用主应力迹线来可视化显示应力场,并通过主应力迹线图中退化点的位置和类型,以及优势主应力迹线束的分布来表征应力场的结构。分别对不同侧压系数和岩层组合条件下的巷道进行数值模拟,根据模拟结果手工描绘出主应力迹线图,得出巷道围岩应力场结构变化的一般规律,以及由此造成的巷道围岩破坏规律的变化。结果表明:应力迹线图是表征巷道围岩应力场结构的有效方法,巷道围岩破坏和应力场结构之间存在较明确的关系。该研究为巷道围岩控制理论研究提供新的思路。

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煤炭科学技术

2017年第09期

689

382
破碎围岩动压巷道锚索支护与注浆加固技术研究

作者(Author)：李树刚, 成小雨, 刘超, 张天军, 邢立杰, 王辉

摘要：为了解决深部破碎围岩动压巷道治理难题,运用UDEC数值计算软件,揭示了破碎围岩动压巷道的变形破坏机制,提出了相应的控制对策;结合现场实际,最终提出了基于锚索与注浆的支护加固方案,并进行了现场应用及效果监测。数值计算及监测结果表明:巷道围岩的变形破坏是渐进发展的,局部关键部位的破坏将导致围岩其他部位失稳,帮部的控制对巷道整体的稳定性起到了关键性作用,应为支护加固的重点;加固方案实施后,在工作面回采期间,支护体系受力状态良好,锚索受力处于较佳水平,巷道围岩变形明显减小,最大顶板下沉量和两帮收敛量分别为75 mm和309 mm,相比加固前分别减少了53.1%和68.5%,最大底鼓量为268 mm,减少了66.5%。基于锚索与注浆的支护加固技术可以保证巷道的长期稳定,保障企业安全生产。

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煤炭科学技术

2016年第01期

760

775
低透煤层采空区覆岩高位瓦斯富集区微震探测及应用

作者(Author)：李树刚, 成小雨, 刘超, 赵鹏翔

摘要：为了提高低透气性煤层采空区覆岩卸压瓦斯的抽采效果,采用微震监测技术,对工作面推进过程中采空区覆岩微震事件的演化过程进行了监测,进而分析了采空区覆岩的空间破裂特征,并依据微震监测分析得到的采动裂隙带位置及周期来压步距,设计了高位钻孔瓦斯抽采参数,检验了瓦斯抽采效果。结果表明:工作面回采期间周期来压步距在16 m左右,形成的采动裂隙带高度在50 m左右,据此设计的高位瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量和抽采体积分数分别提升了100%和150%,表明微震监测技术可准确探测采空区覆岩高位瓦斯富集区的空间位置,为瓦斯抽采钻孔设计提供了依据。

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煤炭科学技术

2017年第06期

431

379