为精准预测煤层采出后地表动态损伤程度,选取下沉速度作为动态指标,基于现场实测数据分析下沉速度曲线偏向于采空区一侧的偏态分布特征,采用平方根转换正态函数方法,构建下沉速度偏态预测模型,并通过实例对模型动态预测精度进行验证与

高耸构筑物与一般建筑物不同，对地表移动变形值的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例应用等方法研究了高耸构筑物采动变形特征与保护技术。阐述了地表高耸构筑物采动变形特征的特殊性，并以高压输电线路铁塔为例，采用理论分析与数值模拟相结合的方法，系统分析了地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形对高耸构筑物采动变形的影响：地表倾斜导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向压应力达到其最大值，而拉伸（压缩）变形导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向拉（压）应力达到其最大值；基于高耸构筑物采动变形特征，提出并实施了高耸构筑物地基精准注浆加固技术，并通过理论分析揭示了地基精准注浆加固机理，得出基于地基下沉量的精准注浆压力理论公式；系统分析了精准注浆加固作用：注浆加固作用提高强度、注浆充填作用补偿下沉与注浆调斜作用矫正角度（倾斜）；凝练出基于地基“下沉量-注浆压力”的高耸构筑物地基精准注浆加固技术核心内容，包括注浆依据、注浆时机、注浆位置、注浆作用与注浆机理；并在白坪煤矿广播电视信号铁塔下采煤进行了应用验证，研究结果表明：应用高耸构筑物地基精准注浆加固技术后，广播电视信号铁塔基础最大变形值（1.6～4.8 mm）小于《规范》中的极限变形值（5.0 mm/m），有效保护了该广播电视信号铁塔，验证了高耸构筑物地基精准注浆加固技术的合理性，对煤矿绿色开采、提高煤炭资源采出率、预防或减轻高耸构筑物采动损害、丰富和发展现有采动区建（构）筑物保护理论等具有重要理论与实际意义。

采用定向钻孔抽采采空区卸压瓦斯是矿井工作面瓦斯治理的一种重要方法,其在覆岩布置层位区域的准确确定是实现稳定高效抽采的关键。以焦煤古汉山矿16031工作面为工程背景,采用物理相似模拟、理论分析和现场试验的方法分析了覆岩采动裂

针对郭家湾煤矿地面建筑物下压煤资源多，采用传统地面搬迁方式开采成本高、难度大问题，结合矿井实际情况提出了连采连充膏体充填技术，阐述了该充填开采技术的技术原理及工艺流程，并采用概率积分法对充填开采区域对应的地表建（构）筑物地表移动变形进行了预测，同时在郭家湾煤矿进行了工程应用。结果表明，工作面支巷最大顶板下沉量为278 mm，顶板围岩变形量较小，工作面开采过程中矿压显现较为平缓，无较大的动压显现现象。开采范围内对应的最大地表下沉量为9.2 mm，满足规定标准对地表建筑物的使用要求。

煤层开采打破了煤岩的原始赋存状态,造成上覆岩层运移破坏与裂隙演化发育,并伴随赋存于煤层及岩体内的瓦斯等气体大量解吸涌出。解吸的瓦斯在压力和浓度梯度作用下在采动裂隙网络内流动、汇聚,造成采空区瓦斯积聚和工作面瓦斯超限现象。这不仅给工作面生产带来严重的安全隐患,而且已成为当前矿井实现安全高效生产亟待解决的难题。顶板水平定向长钻孔瓦斯抽采技术因其施工成本低,施工和抽采效率高,抽采时间长等优势逐渐得到推广应用。本文通过采用数值模拟、物理相似模拟、理论分析和现场实测等方法,对定向长钻孔的布置层位及抽采布置参数进行了分析研究。论文获得的主要研究成果如下:1、提出了采动裂隙的“横四区”分布特征,并对定向长钻孔布置的最佳区域进行了理论界定。基于采动裂隙演化特征,将裂缝带内裂隙分布划分为“横四区”,分别为:原岩裂隙区、拉张裂隙区、结构裂隙区和压密裂隙区。通过分析瓦斯运移裂隙通道分布及钻孔稳定性,确定结构裂隙区为定向长钻孔布置的最佳区域,并通过理论分析对结构裂隙区在覆岩裂隙场中的空间位置边界进行了界定,得到了判定区域边界的理论计算公式。2、提出了瓦斯积聚率、裂隙渗透率和钻孔稳定率是影响钻孔布置层位（沿覆岩高度方向上的层位和倾向上的位置）的三个主要因素指标,并通过定义钻孔布置适宜率,确定了定向长钻孔在结构裂隙区中的布置层位顺序。在对结构裂隙区九宫格块段划分基础上,分别求得了各块段的前述三因素指标值,进而得到了各块段的钻孔布置适宜率,并以10%和20%为界限将结构裂隙区划分为三个小区域,分别为:区域一（含块段Ⅰ）,区域二（含块段Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ）和区域三（含块段Ⅲ、Ⅵ-Ⅸ）,从而确定了定向长钻孔的布置层位及优先顺序。3、建立了定向长钻孔抽采瓦斯数学模型,探讨了瓦斯流场的分布特征及钻孔抽采相互影响规律。采用复变函数和镜像原理建立了单排平行布置、双排平行布置（对正排列和交错排列）和非线性布置钻孔抽采瓦斯数学模型,对模型分析表明:定向长钻孔的布置层位及间距对采空区卸压瓦斯的抽采效率影响较大;采用非线性布置时,钻孔数量取3-4个可获得较好的钻孔抽采效率和钻孔等效半径值;双排平行布置两种钻孔排列方式钻孔抽采量及钻孔遮挡效应相差不大,但由于双排布置遮挡系数较大（0.7379）,因此,在单排钻孔无法满足抽采需求时可布置双排钻孔进行加强抽采。4、确定了定向长钻孔的抽采及布置参数,提出了钻孔抽采设计方案。钻孔抽采效率与钻孔直径、钻孔抽采负压、裂隙渗透率和钻孔有效抽采长度四因素均成正比例关系,在考虑经济性与钻孔抽采能力的情况下确定了钻孔的抽采参数值。提出了以瓦斯向钻孔的汇流速度作为定向长钻孔抽采影响半径的界定指标,结合钻孔抽采瓦斯数学模型,确定了钻孔布置间距、钻孔布置数量及方式等钻孔布置参数。在钻孔布置层位和抽采布置参数分析确定的基础上,对钻孔抽采进行了设计,提出了三孔布置和六孔布置共四种抽采方案。5、采用数值模拟对钻孔布置层位顺序及钻孔抽采方案进行分析验证,并确定最佳方案。数值模拟研究表明:定向长钻孔在结构裂隙区内布置应遵循水平方向按照外部块段-中部块段-内部块段的顺序布置,垂直方向按照上部块段-中部块段-下部块段的顺序布置,与前述对结构裂隙区内各块段钻孔布置顺序的分析一致;三钻孔布置抽采效果显著,可以实现采空区和工作面的瓦斯治理,其中,非线性布置方案抽采效果更优,钻孔应尽量布置于结构裂隙区内的区域一,其次布置于区域二,以获得更好的抽采效果;六钻孔双排交错布置较对正布置抽采能力更强,在钻孔布置数量一定的前提下,钻孔抽采能力随采空区瓦斯涌出量的增加而增长缓慢,且钻孔数量的增多使得单孔抽采效率明显降低。6、采用三钻孔非线性布置抽采方案对16031工作面进行了瓦斯抽采治理。依据理论公式对覆岩裂隙场结构裂隙区空间位置边界进行了界定,进而确定了钻孔布置的层位顺序。采用三钻孔非线性布置方案进行瓦斯抽采作业,结果表明:从钻孔实测数据得出的结构裂隙区界面与理论计算界面相符;抽采期间钻孔稳定性较好,钻孔抽采能力较强,单孔最高瓦斯抽采纯量和三孔总平均瓦斯抽采纯量分别为5.52m~3/min和3.45m~3/min;在定向长钻孔抽采治理下,工作面上隅角瓦斯浓度值小1%,回风巷瓦斯浓度值在0.18～0.46%范围内,定向长钻孔对采空区卸压瓦斯进行了有效抽采,验证了定向长钻孔布置层位顺序及抽采布置参数确定的实用性与合理性。图114幅,表25个,参考文献144篇。

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLA

煤矿采动覆岩“竖三带”(垮落带、断裂带与弯曲下沉带)范围的合理确定,对瓦斯抽采、“三下”采煤和采煤沉陷区建(构)筑物的地基稳定性评价等具有重要意义。采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法研究了基于岩层挠曲变形的采动覆岩“