以大同矿区石炭系特厚煤层沿空掘巷小煤柱开采为工程背景，将小煤柱受采动影响的全过程分为三个特征阶段，分析了不同采动阶段小煤层所处应力场的分布特征，确定了沿空掘巷小煤柱不同采动阶段渗透率与应力的定量影响关系，揭示了不同采动阶段小区段煤柱应力−应变−渗透率的演化规律，明确了特厚煤层沿空掘巷工程中前两个采动阶段小煤柱以弹性破坏为主，在第三阶段小煤柱发生塑性破坏，渗透率急剧增加，此阶段小煤柱失去气-水阻隔性能。研究成果可为特厚煤层沿空掘巷小煤柱护巷条件下同层位邻近采空区气−水灾害防控提供理论基础。
霍丙杰, 黄宇轩, 靳京爵, 宋子奇, 李天航, 白迎旭
沿空掘巷条件下小区段煤柱受多重采动影响，受采动影响的煤岩体渗透率会因为采动裂隙、原生裂隙的发育与压实而发生改变，确定不同采动阶段小区段煤柱渗透率演化规律是同层位邻近采空区气−水灾害防控的理论基础。以大同矿区石炭系特厚煤层沿空掘巷小区段煤柱开采为工程背景，通过地应力测试、数值模拟的方法，综合确定不同采动阶段小区段煤层所处应力场的分布特征，为试验研究应力路径的确定提供依据，应用DJG-Ⅱ型三轴加载煤岩渗流测试装备进行不同采动阶段煤柱渗透率演化试验研究。研究结果表明：建立了沿空掘巷小区段煤柱不同采动阶段渗透率与应力的定量影响关系，总体表现为渗透率随着轴向应力的增大而减小，卸载阶段渗透率随着轴压的减小而增大；揭示不同采动阶段小区段煤柱应力−应变−渗透率的演化规律，在第一、第二阶段加卸载时，煤样变形还处于弹性变形阶段，渗透率变化幅度与速率都较为平缓。在第三次采动影响阶段，试件出现不可逆的塑性破坏使得渗透率急剧增加，增幅速率也明显大于前2个采动阶段，小煤柱渗透率较初始渗透率增大最多为324.389倍，该阶段小煤柱发生破坏失去了气−水阻隔性能，明确了特厚煤层沿空掘巷工程中前2个采动阶段宽6 m小煤柱没有破坏的特征。研究成果可为坚硬顶板特厚煤层沿空掘巷开采条件下，小区段煤柱在不同采动阶段渗透率演化特征研究、邻近采空区气−水灾害防控等提供参考或理论支撑。
教授
博士生导师
霍丙杰，山西朔州人，教授，博士，博士生导师。现就职于辽宁工程技术大学，担任新疆研究院副院长，兼任中国岩石力学与工程学会煤矿智能开采与岩层控制分会理事，中国煤炭学会开采专业委员会委员，中国煤炭工业安全科学技术学会瓦斯防治专业委员会委员，中国煤炭工业安全科学技术学会顶板防治专业委员会委员，《深地科学（英文）》《煤矿安全》等期刊青年专家学术委员会委员。国家自然科学基金网评专家，教育部教育教学评估专家，全国研究生教育评估监测专家库专家，中国煤炭学会科学传播专家。主持国家自然科学基金等各类纵向及横向项目40余项。获得省部级科研奖励20余项。发表学术论文60余篇，其中SCI/EI检索19篇。出版《坚硬顶板岩层控制》等专著2部，主编《煤矿智能化开采技术》等煤炭高等教育规划教材3部，授权发明专利14项。
1.创建了坚硬顶板大空间采场覆岩大结构失稳理论。构建了多层次复杂系统结构，建立了大结构力学模型、失稳判据，揭示了远近场结构失稳的矿压作用机制，提出了采场来压强度分级预测新方法，强矿压控制准则。为坚硬顶板灾害的防控提供理论基础。
2.建立了多煤层开采上覆采空区有害气体下泄的多参量控制方程，提出了有害气体下泄的条件，为多煤层开采采空区流场互扰及致灾机制的定量化研究提供了新思路。
3.首次提出了保护层开采过程中被保护层膨胀变形的面积分析方法。建立了保护层开采参数与保护效果间的关系式，构建了卸压瓦斯渗流-越流运移数学模型，对被保护层渗透性进行了“三区”划分。
4.研发了“三维真三轴卸压煤岩体渗透特性模拟测试系统”装备。系统包含密封、应力加载、气体流量监测等7个子系统。可进行采动煤岩体气固耦合运动特征、渗透率演化规律等三维相似模拟实验。
霍丙杰，黄宇轩，靳京爵，等. 沿空掘巷小煤柱渗透率演化规律试验研究[J]. 煤炭科学技术，2023，51（7）：278−286
HUO Bingjie，HUANG Yuxuan，JIN Jingjue，et al. Experimental study on permeability evolution of slender coal pillar of entry driven along goaf[J]. Coal Science and Technology，2023，51（7）：278−286
END 责任编辑：朱恩光
设计排版：冯春晖
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