XXCB226800_煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究

项目名称：煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究首席科学家：耀东 中国矿业大学起止年限：20XX1月-20XX8月依托部门：教育部 国家安全生产监督管理总局一、研究容一关键的科学问题随着矿井深度和开采强度的不断增加,与浅部开采相比,深部采区的地质构造、应力场特征、煤岩体的破碎性质与动力响应特征、岩层移动以及能量的积聚释放规律均发生了显著变化,深部矿井动力灾害的致灾机理、触发条件、演化规律以及显现特征不同于浅部煤矿工程。目前,我国煤炭资源已转入深部开采,但相关的基础研究还不够系统深入,缺乏对深部开采条件下动力灾害的孕育-发生-演化机理、基础科学问题以及预警防治对策的系统研究,亟待在相关的基础理论方面取得突破,建立煤矿深部动力灾害综合防治的理论与技术体系。针对国家能源的重大需求以及煤炭深部开采中存在的重大问题,本项目拟解决以下四个关键科学问题：1、 地质赋存条件对深部煤矿动力灾害的作用机制及量化分析方法在长期的地质演变过程中深部煤岩体蕴藏着巨大的变形能,其储能程度和原岩应力分布既取决于煤岩体的硬度、致密性和矿物成分,也取决于地质构造、断层、褶曲的程度。同时深部煤层开采时坚硬顶板的运动失稳也是导致矿柱和采场巷道工作面发生瞬时冲击动力灾害的诱因。因此深部煤岩动力灾害与煤岩组分、断层、褶曲、原始应力场和构造应力异常密切相关,如何科学定量描述地质赋存条件的作用机制及其与煤矿动力灾害的相关性是一个共性科学问题。通过研究这一科学问题,揭示煤岩体的冲击倾向性、地质构造和原岩应力条件对煤矿深井动力灾害成灾的作用机制。2、 深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征深部煤岩体通常为含有节理裂隙的层状结构。深部煤炭的集中开采强烈扰动使得采场和巷道周围的煤岩体不可避免地发生变形和破坏从而形成断续结构。在多次开采扰动和长期的流变过程中,这种断续结构煤岩体会出现新的破裂和强度不断衰减的循环过程,从而导致大变形、强流变和超低摩擦效应,在一定条件下将会引起冲击地压、顶板大面积来压、矿震等煤矿动力灾害。在深部煤炭开采工程中,巷道围岩的破坏并不意味着巷道的失效,围岩的突发性动力破坏是由于断续煤岩体结构特征、外载荷作用、岩石卸压与能量释放的共同作用结果。因此通过探索深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征这一科学问题,研究断续煤岩体结构特征及破裂后的变形破坏特征,研究允许围岩破坏但限制其变形发展的稳定条件,从而搞清楚巷道围岩破裂后峰后的力学响应、围岩失稳特性及其演化规律和动力失稳控制对策。3、 采动应力分布、能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理开采前煤岩体处于深部三维应力平衡状态下,开采活动打破了原有的应力平衡,导致采场三维空间中的宏观应力场与能量场的重新分布,这种应力场与能量场的动态演化与发展必然为动力灾害的孕育、发生和发展创造条件。因此采动应力分布和能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理是本项目的重要科学问题。通过回答这一科学问题,揭示深部裂隙煤岩体在开采过程中的能量积聚与释放机制、能量场的时空演化规律以及动力灾变的能量触发条件,提出基于能量突变的深部煤岩体动力失稳的模型与判别准则和能量分析体系。4、 深部煤矿动力灾害的多参量监测预警与防治的理论与方法在深部煤矿动力灾害孕育发展过程中,煤岩体中的应力状态将发生变化并同时伴随能量的释放,其中,微震、声发射、电磁辐射就是这种释放过程的物理效应之一。研究煤岩体在变形破坏过程中的应力、微震、声发射、电磁辐射等前兆信息规律,通过监测、分析井巷和采场附近煤岩体的应力变化及微震、声发射和电磁辐射活动等前兆信息的多参量动态变化趋势,就可以建立煤岩动力灾害监测预警系统进行预警预报和有效的防治。因此,研究深部煤矿动力灾害的前兆信息、多参数识别理论与预警模型,是进行灾害准确预测和有效防治的前提,是急需解决的科学问题。同时从冲击地压等动力灾害发生的条件入手,研究如何实现对煤岩体弹性能积聚与释放进行有效控制的开采方法与防治技术,从而实现对深部煤矿动力灾害的有效预防。二主要研究容围绕上述关键科学问题,具体研究容如下：1.深部煤矿动力灾害的地质构造条件、原岩应力特征及相互作用机制研究我国深部煤层地质构造特征,探索煤层、顶底岩层空间结构、宏观力学性质与动力突出之间的关系,从本质上把握煤、岩石的宏观力学特性及其冲击倾向性的在属性；研究煤层断层褶曲构造特征与构造应力分布规律,建立地球物理信号精细探测响应特征和反演解释理论和综合探测方法；研究煤岩石矿物成分和细观结构与冲击倾向性的耦合关系和模型描述,构建煤、岩石组分和细观结构冲击倾向性的判别准则。2深部断续煤岩体的变形破坏规律及其动力响应特征研究深部煤岩石在载荷作用下破裂后演化后破裂规律及其力学特性,探索煤、岩石微结构、裂隙分布特性对岩石破裂及其演化的影响规律,获取岩石破裂后继续破碎过程中强度衰减的真实演化特征；研究断续煤岩体的结构变形破坏规律,探讨不同尺寸结构煤岩体的变形机制、结构面效应和破坏准则；研究断续煤岩体的结构面变形和断层错动过程中超低摩擦效应和动力响应特征,揭示深部煤矿动力灾害的致灾机理。3深部采动应力场时空分布规律及对动力灾害孕灾过程的控制机理研究深部高地应力与强开采条件下覆岩破断方式、覆岩空间结构形式和运动规律,建立覆岩空间结构模式与动力灾害的关系模型；研究覆岩空间结构-空间应力场-区域性冲击与局部应力异常-局部微震的多尺度深部动力灾害的触发机制、孕灾过程及判别准则,建立覆岩空间结构运动与采动应力场耦合过程中的应力突变、能量激增的非线性动力学模型；揭示深部开采诱致覆岩运动与采动应力场时空分布对动力灾害孕灾过程的控制机理。4深部开采过程中能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理研究深部原岩应力场与动态开挖耦合条件下的煤岩体动力失稳破坏的机理及触发条件,揭示开挖过程中原岩应力场与能量场的变化规律、能量积聚与演化的时空规律以及多因素耦合灾变机理；从能量角度研究深部岩体动力失稳的力学机理、触发条件；提出基于能量突变的深部岩体失稳破坏的能量准则；建立开采扰动下深部岩体动力灾害的能量分析体系。5深部煤矿动力灾害的监测预警理论与综合防治方法研究煤岩动力灾害发生的不同信息前兆特征及其耦合特征、变化规律和演变机理；探索煤岩动力破坏全过程的可测信息特征及变化规律；建立深部煤岩动力灾害的多参量前兆信息识别理论；研究优化开采设计防治煤矿深部动力灾害的理论和动力灾害解危技术方法,建立适合我国煤矿深部动力灾害综合防治的理论与技术体系。二、预期目标揭示深部煤矿动力灾害的发生机理,发展和完善深部煤矿动力灾害相关的矿山压力理论,探讨深部煤矿动力灾害的地球物理探测方法,建立深部煤矿动力灾害防治的理论体系和技术方法,为深部煤炭资源的安全、高效开发和我国深部煤炭工业基地的可持续发展提供科学依据和理论基础,促进相关学科基础理论的发展。在国外核心学术期刊发表论文150篇以上,其中SCI、EI收录论文100篇以上,有重要国际影响的论文20篇以上,出版著作3-5部。申请专利6-8项。在深部煤矿动力灾害预测与防治研究领域,取得一批具有国际影响的研究成果。培养博士后、博士生和硕士生70-80名,凝聚和培育国一批高水平研究队伍,培养本领域的优秀科学家及创新团队。建立国一流深部煤矿动力灾害研究平台,完成1-2个深部煤矿动力灾害监测与防治的示工程,为我国煤炭工业的可持续发展奠定理论与技术基础。三、研究方案一学术思路本项目以国家重大需求和学科前沿为导向,针对动力灾害多学科交叉的特点,以冲击地压、顶板大面积来压、矿震为重点研究对象,探讨深部动力灾害威胁煤层安全开采的重大科学问题。以岩层运动、矿山压力和地质力学思想为指导,以地球物理、数学、力学和灾变学为主要手段和方法,重点研究深部煤矿动力灾害的地质力学基础、采动环境下力学条件变化以及由此引发的煤岩体在时间-空间-强度方面的动力响应规律；在此基础上,研究这种动力响应规律在物理场、能量场以及相互作用效应的监测原理,为建立监测预警和控制技术体系奠定理论基础,总体学术思路见图2。分析模型1. 地质赋存条件与深部动力灾害相关性的分析模型2.岩层运动诱发动力灾害模型3. 动力灾害激增互馈作用与多尺度非线性动力学模型致灾机制1.地质异常诱发动力灾害机制2.采动应力环境下的致灾机制3.深部动力灾害的时空演化规律与多因素耦合致灾机理理论与技术体系1.地质异常带精细探测理论2.动力灾害的多参量预警理论3.高应力环境下动力灾害的防治理论与技术体系地质赋存条件对深部煤矿动力灾害的作用机制及量化分析方法深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征采动应力分布和能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理深部煤矿动力灾害的多参量监测预警与防治的理论与关键技术煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究四个关键科学问题研究对象：深部煤矿动力灾害研究方法工程调研 室内测试理论研究 数值仿真现场监控 综合防治研究基础采矿科学 煤田地质学岩体力学 非平衡态热力学地球物理学 非线性动力学结构非稳定理论 灾变学综合研究方法多学科交叉与集成图2 总体学术思路以深部煤岩结构在应力场、构造场以及震动波作用下的动力响应为基础,研究微震、声发射以及电磁辐射的前兆信息特征参数及其临界值,揭示前兆信息多参量与应力、煤岩结构的物理力学参数、能量耗散以及震动波强度之间的关系,形成煤岩动力灾害的多参量监测理论与预警技术。二技术路线本项目将采用现场调查、室试验、理论分析、数值仿真和现场试验相结合的研究方法对深部煤矿动力灾害的灾变机制及其防护措施开展深入细致的研究工作。应用地震勘探和测井理论与技术,建立地球物理信号精细探测响应特征和反演解释理论和综合探测方法,探索煤层、顶底岩层空间结构、宏观力学性质与动力突出之间的关系; 采用扫描电镜、工业CT、核磁共振、数字散斑等先进的观测手段, 考察深部煤岩体的微结构特征、裂隙特征和块系结构特征, 从本质上把握煤、岩石宏观力学特性及其冲击倾向性的在属性；研究煤岩石矿物成分和细观结构与冲击倾向性的耦合关系和模型描述,构建煤、岩石冲击倾向性判别准则。改变传统的以纯煤、顶底板岩石试样的物理力学性质为基础的研究方式,针对深部煤炭的集中开采强烈扰动下煤岩体断续节理结构的特点,研究岩石破裂后继续破碎过程中强度衰减的真实演化规律,考察断续煤岩体结构特征及破裂后的变形破坏特征,研究断续煤岩体的结构面变形和断层错动过程中超低摩擦效应和动力响应,揭示深部煤岩峰后力学响应、失稳特性及其演化规律和动力失稳控制对策。深部煤矿动力灾害的孕育、发生和发展创造条件与采动应力分布和能量场的时空演化关系密切。冲击地压、顶板大面积来压、矿震发生的本质就是承受高地应力的采场巷道周围煤岩体,积聚大量弹性能量突然释放的过程。从能量角度研究深部岩体动力失稳的力学机理,建立覆岩空间结构运动与采动应力场耦合过程中的应力与能量突变的非线性动力学模型,进而提出深部动力灾害的多尺度触发条件、失稳判别准则和能量分析体系。以新汶矿业集团、开滦矿业集团和鸡西矿业集团等动力灾害矿井为对象,通过监测、分析井巷和采场附近煤岩体的应力变化及微震、声发射和电磁辐射活动等前兆信息的多参量动态变化趋势,研究煤岩体在变形破坏过程中的各种前兆信息及其耦合特征、变化规律和演变机理,建立深部煤岩动力灾害的多参量前兆信息识别理论与预警模型,研究优化开采设计防治煤矿深部动力灾害的理论和动力灾害解危技术方法,建立适合我国煤矿深部动力灾害综合防治的理论与技术体系。总体技术路线框图见图3。研究方法资料收集工程地质资料现场监测资料动力灾害资料理论研究非平衡态热力学系统灾变理论断续岩体力学能量耗散与释放数值仿真有限元离散元DDA实验与模拟研究岩石力学试验相似模型实验多参量监测试验现场研究现场监测现场工业试验研究系统集成深部煤矿动力灾害多参量耦合监测预警系统及灾变地质条件判别准则 建立地质赋存条件与深部动力灾害相关性的量化分析模型 揭示高应力和强卸荷共同作用下组合煤岩体变形破坏过程中的动力响应特征 揭示深部煤岩动力灾害多因素耦合致灾机理和时空演化规律 提出煤矿深部动力灾害预测与主动解危的理论和方法研究目标深部煤矿动力灾害的地质构造条件、原岩应力特征及相互作用机制深部断续煤岩体的变形破坏规律及其动力响应特征深部采动应力场时空分布规律及对动力灾害孕灾过程的控制机理深部开采过程中能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理深部煤矿动力灾害的监测预警理论与综合防治方法研究内容图3 总体技术路线图三创新点与特色本项目突出深部开采的空间围大、强度高、扰动剧烈、动压危害大、介质属性复杂的特点,开展高应力、强卸荷、反复扰动共同作用下动力灾害孕灾过程的系统研究,成果体现形式既有机理层面的探讨、又有理论与方法层面的研究,同时还有应用层面的工程实践,不仅可推进相关学科的进展,也是我国资源开发可持续发展所迫切需要解决的重大问题。本项目的创新点和特色具体体现在：1. 从深部煤岩体动力破坏过程中能量积聚和释放的本质特征出发,针对深部煤岩体结构的断续属性,探讨采动应力与能量场的时空演化规律、相互作用及多因素耦合致灾机理,揭示深部煤矿动力灾害孕育和发生的能量积聚、传递、转化与释放规律,提出基于能量突变的深部煤岩体动力失稳破坏的判别准则；2. 针对动力灾害诱发不同类型继发性灾害的特点,探索局部动力灾害诱发继发性灾害与顶板整体失稳的力学机理,揭示动力灾害激增机制及其与支护体系的互馈效应,建立考虑动力灾害激增机制与支护体系互馈效应的深部矿井复合动力灾害的多参数分析模型；3. 针对深部开采条件下覆岩空间结构运动与采动应力场耦合特点以及应力与能量突变的动力学过程,建立覆岩空间结构-空间应力场-区域性冲击与局部应力异常-微震的深部动力灾害多尺度非线性动力学模型,从而揭示不同尺度、不同量级动力灾害相互耦合的孕灾过程和触发机制；4. 借助数据融合中的主元素分析方法,通过监测不同地质条件下采动诱发的微震等多参量前兆信息,建立前兆信息、致灾因子与动力灾害危险性关系的量化分析模型,提出煤矿深部动力灾害预测与主动解危的理论和方法,实现从被动救灾向主动防灾的重大转变。四取得重大突破的可行性分析1学科与队伍优势项目依托中国矿业大学、煤炭科学研究总院、大学、科技大学、科技大学、理工大学和科技大学等相关研究领域的优势单位,集中各相关研究单位的优势共同研究深部煤矿动力灾害的基础理论,而且这些单位承担过本领域国家973项目、国家自然科学基金重大项目、国家科技支撑项目等一批国家重大科学研究计划。研究队伍集中了国煤矿动力灾害的主要研究力量,对相关研究容已经进行了长期的研究,取得了一系列研究成果。项目依托单位拥有2个国家重点实验室和教育部等8个省部级重点实验室。项目组邀请了5位院士担任学术顾问钱鸣高、宋振琪、周世宁、和平、萍。研究队伍由30名学术骨干组成,其中教授/研究员20名,副教授/高工8名,博士学位获得者26人,并长期工作在科研、教学、实验室和工程现场一线。有国家杰出青年基金获得者2人、 百千万人才工程国家级人选5人、越崎青年科技奖获得者7人、教育部新世纪优秀人才支持计划1人,部分研究骨干曾作为国家自然科学基金创新研究群体和3个教育部创新团队的成员。形成了一支多学科交叉、老中青结合、以优秀中青年科学家为骨干、具有良好合作基础的研究团队,为本项目的顺利实施提供了人才保障。2工作基础优势1研究基础与工作积累项目组人员长期从事煤矿工程灾害孕灾的地质构造条件、煤岩体力学特性、致灾机理、矿压显现规律以及监测预警与综合防治等方面的基础理论与工程应用研究,特别是近五年来,结合我国能源与煤炭科技的重大需求,通过参加和完成国家自然科学基金重大项目深部岩体力学基础研究与应用,973项目灾害环境和工程扰动过程中应力传递与能量释放规律及自适应调控、自然科学基金创新群体项目矿山岩石力学基础理论研究与工程应用、国家科技支撑项目深部开采煤岩动力灾害多参量识别与解危关键技术及装备等项目研究,在深部煤矿工程动力响应与动力灾害的致灾机理、深部煤矿岩层运动与采动应力场分布规律、深部煤矿动力灾害的监测预警与综合防治理论等方面取得了重要进展,在国外形成了初步影响,完成了为完成本项目研究奠定了基础。在深部煤矿工程动力响应与动力灾害的致灾机理方面,中国矿业大学、大学、工程技术大学等单位利用先进的科学实验手段和分析方法研究了不同加载条件下冲击倾向性煤岩体的变形破坏规律以及细观破裂演化诱致煤岩体发生冲击失稳的机理；深部煤岩体的微结构特征、裂隙特征和块系结构特征,以及深部煤岩组合试件的拉伸、压缩响应、动力学特性和深部煤岩结构的变形破坏规律；深入地阐述了冲击地压发生的在机理和条件；基于能量耗散与释放原理,从理论上探讨岩石变形破坏过程中能量耗散、能量释放与岩石强度和整体破坏灾变的在联系。指出部能量耗散与能量释放是控制岩石损伤至整体破坏的两个不同的物理力学过程,能量耗散使岩石产生损伤,并导致岩性劣化和强度丧失；能量释放则是引发岩石整体突然破坏的在原因；给出了基于能量耗散的损伤与强度丧失准则和基于可释放应变能的整体破坏准则。针对工程扰动诱发冲击地压灾害的问题,利用实验和数值分析手段,研究了不同诱发因素下岩体失稳以及工程体的响应规律；提出了放炮震动诱发巷道围岩失稳的能量判别准则；模拟分析了不同煤层厚度、原岩应力和顶底板刚度条件下,采场煤岩体的应力场和弹性应变能的变化规律和分布特征；运用能量方法,提出了放炮震动诱发巷道围岩失稳的能量判别准则；基于能量耗散原理的煤岩体冲击地压机理与破坏分析,建立了基于非平衡态热力学的冲击地压失稳的判断方法; 在Lippmann冲击地压基本理论的基础上,建立了冲击地压三维力学数学模型,分析了煤层整体突出前临界状态下的应力分布情况；得出了更合理的煤层突出围度量指标以及煤层整体平动式突出倾向性的判定方法。在深部煤矿岩层运动与采动应力场分布规律方面,科技大学、科技大学、煤炭科学研究总院、理工大学等单位运用高精度微地震定位技术监测了深部开采条件下多种边界条件采场覆岩空间结构的运动规律和应力场迁移规律、岩体三维空间破裂规律,提出了长壁采场覆岩空间结构理论,并成功应用于评价冲击地压发生的可能性、预计矿井瓦斯涌出量、预计关键层运动及采场顶板压力；系统地研究了覆岩空间结构及其应力场分布特征；通过数值分析方法模拟研究了采场围岩结构工程响应特征、三维应力场分布特征,提出用采煤工作面三维应力壳观点来解释了采煤工作面周围的矿山压力显现规律。在深部煤矿动力灾害的监测预警与综合防治理论方面,科技大学、中国矿业大学、煤炭科学研究总院等单位研究了矿震构造活动型、顶板断裂冲击型和煤柱冲击型三种不同震源机制,分析了矿震孕育、发生与开采过程的关系；建立了开采扰动势模型,揭示了矿震发生及其规模与开采深度、开采量、断层构造和应力环境的关系,解决了定量预测矿震发生时间、空间和强度的难题；开发出采矿地球物理方法电磁辐射预测矿井动力灾害技术,研制出便携式电磁辐射冲击地压突出监测仪,并成功地进行了现场试验和应用。采用微地震监测技术分析了煤矿冲击地压前兆信息,通过追踪岩石破裂在空间上的发展,成功地揭示了冲击地压发生的机理,为预测冲击地压、确定解放层参数等提供了依据；成功地实施了煤层卸载爆破、深孔断顶爆破、开采保护层、合理开采布置等技术来防治煤矿冲击地压,积累了丰富的经验。项目组长期从事煤矿动力灾害研究,在新汶、兖州、大屯、鹤岗、华亭、义马、丰城、南桐、鄂尔多斯等地区开展了煤矿动力灾害的防治工作,为本项目研究提供了有利条件。2实验室工作基础中国矿业大学、煤炭资源与安全开采和深部岩体力学与地下工程两个国家重点实验室具有较扎实完善的研究基础,实验室拥有一批高性能的先进设备,包括国第一台可供固体样品微区分析的激光微探针-飞行时间型二次离子质谱仪,可做正负离子及同位素组成微区分析；粉末X射线衍射仪和原子吸收光谱仪,可供物相、矿物的定量和伴生元素的测定；X射线荧光光谱仪,可供煤中主量和微量元素的测定；带能谱仪的扫描电镜、MPV-III显微镜光度计,精密偏光显微镜、高速离心机、显微FTIR光谱仪、微波消解仪等分析仪器。同时拥有Disp-24通道岩层失稳声发射监测系统、TDS-6微震信号采集系统、地应力测试系统、RIS K2地质力学探测雷达、钻孔红外成像仪、多波地震仪、瞬变电法仪等工程物探仪器和开发平台,由17套服务器和工作站与大型软件构成的煤矿高分辨三维地震资料处理解释系统等,可对深部煤岩材料变形破裂过程中的声发射、电磁辐射、微震等效应进行测试研究。工业计算机断层扫描系统ICT、EHF-EG200KN型全数字液压伺服实验系统、EHF-UG500KN型全数字液压伺服三轴实验系统、AutoGraph AGS-H5KN型精密电子万能实验机、1000吨级的多功能真三轴特大型试验机,三维多功能岩层控制实验系统、20MN高温高压伺服控制岩体三轴试验机、MTS815电液伺服材料试验系统、煤岩体水力致裂试验系统、SEM高温疲劳实验系统、SPM-9500J2型扫描探针显微镜、高速摄影机、TVS-8000K红外热成像仪、PhotoStress Plus System反射式光弹仪系统、大尺度激光表面粗糙仪、高性能并行计算机、HP8000图形工作站、DELL 1400SC型服务器等高端计算机和虚拟现实开发及显示投影系统、先进的岩土工程数值模拟计算软件ANSYS、ABAQUS、FLAC3D、UDEC3D、PFC等为项目研究提供了良好的条件。3项目组织与管理方式以国长期从事预防煤矿煤矿动力灾害技术及基础研究、并与国际同行具有广泛合作交流的中国矿业大学、作为项目申报单位,联合我国本领域科研实力最强的煤炭科学研究总院、科技大学、大学、工程技术大学、科技大学和理工大学等骨干单位,形成跨部门、多学科交叉的整体联合研究队伍。项目将采取首席科学家负责制,实行首席科学家与课题负责人两级责任管理；设立学术咨询专家组进行指导和监督,建立定期检查制度。项目拟分为6个课题,课题负责人对首席科学家负责,并接受咨询专家监督。项目将设立专家工作组,由各课题负责人和国外本领域知名专家组成,严格按照国家重点基础研究规划项目的管理条例实行动态管理,定期举行有本领域国外知名学者参加的国际学术研讨会和课题负责人工作会议,确保项目容的顺利完成。四、年度计划第一年度：项目启动协作阶段20XX组建项目专家组和管理组,制定项目运作、协调和管理方案,完成课题及专题的详细论证,编制课题和专题的计划任务书,落实具体研究计划,全面启动研究工作。针对各课题的研究需求,选择2-3个典型工程；开展相关资料的调研和分析,广泛汇聚煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治方面的研究资料,为全面开展研究工作做好准备。研究我国深部煤层地质构造特征,探索煤层、顶底岩层空间结构、宏观力学性质与动力突出之间的关系；研究深部煤岩石在载荷作用下破裂后演化后破裂规律及其力学特性,探索煤、岩石微结构、裂隙分布特性对岩石破裂及其演化的影响规律；研究深部高地应力与强开采条件下覆岩破断方式、覆岩空间结构形式和运动规律,建立覆岩空间结构模式与动力灾害的关系模型；研究深部原岩应力场与动态开挖耦合条件下的煤岩体动力失稳破坏的机理及触发条件；研究煤岩动力灾害发生的不同信息前兆特征及其耦合特征、变化规律和演变机理。发表论文10篇。 第二年度：主要研究阶段20XX掌握深部煤岩层的地应力状态和构造应力分布规律,研究深部煤岩体的微结构特征、裂隙特征,揭示深部煤岩层的构造特征、深部断层的地质特征、深部巷道和采场围岩的块系结构特征；获取岩石破裂后继续破碎过程中强度衰减的真实演化特征,研究断续煤岩体的结构变形破坏规律；研究覆岩空间结构空间应力场区域性冲击的深部动力灾害的触发机制、孕灾过程及判别准则；揭示开挖过程中原岩应力场与能量场的变化规律、能量积聚与演化的时空规律以及多因素耦合灾变机理；探索煤岩动力破坏全过程的可测信息特征及变化规律。发表论文30篇,申请专利2项,培养博士后与博士生5名,出版专著1部。完成项目的中期评估。第三年度：主要研究阶段20XX研究煤层断层褶曲构造特征与构造应力分布规律,建立地球物理信号精细探测响应特征和反演解释理论和综合探测方法；探讨不同尺寸结构煤岩体的变形机制、结构面效应和破坏准则；研究局部应力异常局部微震的深部动力灾害的多尺度触发机制、孕灾过程及判别准则；从能量角度研究深部岩体强冲击破坏和强流变失稳的力学机理、触发条件；建立深部煤岩动力灾害的多参量前兆信息识别理论。发表论文40篇,申请专利2项,培养博士后与博士生20名,出版专著1部。第四年度：主要研究阶段20XX研究煤岩石矿物成分和细观结构与冲击倾向性的耦合关系和模型描述；研究断续煤岩体的结构面变形和断层错动过程中超低摩擦效应和动力响应特征；建立覆岩空间结构运动与采动应力场耦合过程中的应力突变、能量激增的非线性动力学模型；提出基于能量突变的深部岩体失稳破坏的能量准则；研究优化开采设计防治煤矿深部动力灾害的理论和动力灾害解危技术方法。发表论文40篇,申请专利2项,培养博士后与博士生25名,出版专著2部。第五年度：研究成果汇集、验证和项目总结阶段20XX构建煤、岩石冲击倾向性判别准则；揭示深部煤矿动力灾害的致灾机理；揭示深部开采诱致覆岩运动与采动应力场时空分布对动力灾害孕灾过程的控制机理；建立开采扰动下深部岩体动力灾害的能量分析体系；建立适合我国煤矿深部动力灾害综合防治的理论与技术体系。发表论文40篇,申请专利2项,培养博士后与博士生40名,出版专著2部。10 / 10