资源描述
XCK-01
星 村 煤 矿
105顺槽沿空送巷开采核心技术研究
论 证 报 告
大统矿业有限公司星村煤矿
山 东 科 技 大 学
1月20日
前 言
山东省兖州煤田星村井田是兖州市大统矿业有限公司煤炭开发后备基地，位于兖州市以东曲阜市西南，属曲阜市管辖。矿井设计生产能力45万t/a，井筒装备按120万t/a考虑。当前井底车场已基本形成，首采面103面已形成，开始回采。由于矿井埋深达900m以上，属深部冲击地压矿井，在103工作面顺槽施工中多次浮现煤炮现象，呈现出明显冲击地压征兆。105工作面为第二个采煤面，该面上顺槽位于F60断层附近（F60：正断层，倾向西，倾角31°～50°，落差5～105m，区内延展长1800m），下顺槽与103面相邻。如何开拓下顺槽，是留大煤柱还是小煤柱沿空送巷？始终是矿上研究重点。如果留大煤柱开采，煤炭资源挥霍严重；小煤柱沿空送巷又面临着冲击地压、顺槽支护、采空区防灭火等一系列问题。为减小煤炭资源挥霍，接受深部矿井冲击地压大、导致顺槽巷道破坏教训，拟实行方案论证，研究105面开采核心技术，解决105面下顺槽冲击地压、采空区防灭火及顺槽支护等一系列问题。大统矿业公司领导高度注重，邀请关于专家专项论证。专家们以为，星村矿井属深井开采，褶曲发育、断层多（达126条，落差不不大于100m9条，落差50～100m10条，落差20～50m30条，落差10～20m30条，落差不大于10m47条）。因而星村地质构造复杂，冲击地压大，围岩多属不稳定或极不稳定类型，这必将给施工及巷道支护带来很大困难。为变化老式习惯，山东科技大学筹划与星村煤矿合伙共同研究这一课题。研究总原则：安全可靠、实行简便、经济合理。
新汶矿业集团领导高度注重，多次邀请关于专家专项论证。专家们以为，龙固矿井属深井开采，位处巨野煤田中南部，含水层多，煤层顶板多为泥岩，褶曲发育、断层多（达58条以上），仅落差不不大于50m以上断层约20条。因而龙固地质构造复杂，加上水影响，围岩多属不稳定或极不稳定类型，这必将给施工及巷道支护带来很大困难。为变化老式习惯，即“巷道坏了修，修了再坏，坏了再修”这种不当做法，公司领导及工程技术人员提出，在不良地层施工中实行施工支护预案机制。这是一种创新，在国内煤矿建设中再次开了一种较好先例。其长处在于采用这一机制，即施工中一旦发现地质环境发生变化及时研究、尽快实行预案，防止巷道浮现严重变形或破坏，从而大幅度减少巷道返工及维修量，减少事故对建井工期影响，减少基本建设投资。山东科技大学矿山工程课题组筹划与龙固矿筹建处、设计院合伙共同研究这一课题。
《105顺槽沿空送巷开采核心技术研究》
论 证 报 告
一、课题研究意义
星村矿3煤层埋深较大，为800~900m，煤层顶板中存在坚硬中砂岩，岩层厚度为25-30m，厚度较大顶板坚硬岩层具备发生冲击地压应力和能量条件。工作面内存在2条大断层，属于构造区域，同步由于开采深度超过冲击地压临界深度，发生复合型冲击地压也许性较大；依照类似矿井高应力异常区域发生冲击地压开采环境分析，该区域具备发生冲击地压也许；深部构造区域，煤层埋深800~900m，煤层赋存变化较大，断层较多，小构造发育，具备发生复合型冲击地压应力条件。因而从相邻矿已发生冲击地压煤层条件和星村矿3煤层地质开采条件分析可知，局部区域存在发生冲击地压条件，对3煤层进行冲击地压预测与防治、顺槽支护构造形式研究、采空区防灭火研究十分必要。该项目实行，对星村矿实现安全、高效开采具备重大社会和经济意义。
二、沿空顺槽巷道位置拟定及小煤柱留设
由于上区段工作面推动过程中顶板运动影响及上覆岩层支承压力变化，导致工作面两侧煤体及煤层顶板支承压力变化。因而，沿空顺槽掘进时间和位置决定了其巷道围岩应力分布及围岩支护成功难易限度。
（一）沿空顺槽巷道掘进最佳时间
依照以往巷道矿压理论研究可以拟定，下区段采场顶板老顶触矸稳定后沿空顺槽掘进最佳时间。由下区段采场两侧煤体受采动影响变化过程（图1）可以看出，煤体在上区段采场工作面回采过程中，由弹性压缩状态进入塑性破坏状态，煤体产生较大变形量，如果在煤体弹性压缩阶段掘进巷道，则容易导致巷道产生变形破坏，不利于巷道维护。而上区段采场老顶触矸后，煤体变形基本稳定，此时掘进巷道，则巷道不易变形破坏，易于维护。
图1 采场两侧煤体随上区段工作面回采影响过程
a－上区段采场老顶处在相对稳定阶段；b－上区段采场顶板岩层明显运动阶段；
c－上区段采场顶板岩层稳定阶段；d－煤体压力叠加阶段
（二）沿空顺槽掘进最佳位置
在存在内应力场条件下，也许送巷位置有4种（图2）：在内应力场中沿空送巷（位置1、位置2），在外应力场中煤柱护巷（位置3），在原岩应力区大煤柱护巷（位置4）。一方面由煤体上方支承压力分布规律可以看出，在位置3掘进巷道，正处在支承压力高峰区，巷道不易维护；在位置4掘进巷道，虽然巷道比较容易维护，但煤柱损失比较大，不符合充分运用和节约煤炭资源原则。故这两种位置都不可取，在内应力场中沿空送巷分为无煤柱送巷和小煤柱送巷两种。无煤柱送巷虽然能充分开采煤炭资源，但存在巷道通风、下区段采场采空区残煤自燃等不利因素。因而沿空送巷最佳位置为位置2所示小煤柱送巷，最佳煤柱尺寸应是在煤柱煤体不发生裂隙向采空区漏风，诱发自燃条件下，最小煤柱尺寸。
初步设计留设煤柱宽度为4m。
图2 巷道掘进位置图
1－无煤柱沿空送巷；2－小煤柱沿空送巷；3－外应力场中煤柱护巷；4－原始应力区大煤柱护巷
三、研究开发内容
（一）冲击地压治理研究
（1）综放开采冲击地压发生机理
（2）冲击地压危险性评价
涉及：
综放面应力分布特性分析研究。涉及侧向应力分布状态分析和推动方向应力分布状态分析；
采用数值模仿技术进行区域危险限度评价；
开采期间冲击地压危险性动态评价。
（3）冲击地压预测与防治技术研究
涉及：
运送顺槽冲击危险监测技术；
轨道顺槽冲击地压危险性分析、预测指标拟定、预测办法选取；
推动期间冲击危险性预测办法；
（4）深部冲击地压防治预测与防治建议
（二）顺槽沿空送巷支护技术研究
（1）、影响巷道稳定因素
围岩强度： 即普氏系数f，重要指标是岩石单轴抗压及抗拉强度（MPa）；
巷道深度： 巷道在地下埋深，即kγH，k与上覆岩层“岩梁”支撑跨度关于；
围岩性质： 围岩矿物成分、膨胀性、蠕变和流变性质等；
松动范畴： 巷道开挖后，围岩体松动、碎胀后直接作用在巷道重力；
地应力： 地应力涉及原岩构造应力以及相邻巷道开挖后应力重新分布或采动压力所导致影响；
温度、水、瓦斯：易导致围岩软化、泥化、碎裂失稳；
支护形式：巷道断面形状、支护材料、构造、参数等均影响巷道稳定性；
巷道布置和开挖顺序：两条巷道太近有也许产生重新分布应力叠加，增长巷道压力；后开挖巷道应力再次重新分布，对先掘巷道产生新破坏压力，导致变形或破坏。
依照既有资料初步分析以为，星村煤矿105面下顺槽沿空送巷支护是可行。要做出精确判断，应在对地质及井田构造进行充分研究和分析后才干做出较精确判断。
（2）支护方案选取
1）高强锚杆、锚杆桁架、锚注支护
老式锚杆及锚喷支护、锚杆直径Ф14～16mm，发展到今天多用Ф18～22mm，锚杆长由过去L＝1400～1800mm，发展到今天多用L=～2200mm；所谓高强锚杆过去普通用普通圆钢，而当前改用HRB500钢；此外锚杆直径有达Ф28mm以上；所谓超长锚杆长度超过3000mm，有甚至超过5000mm。
锚杆桁架特点，即在拉杆通过张紧装置使桁架锚杆处在拉伸状态，给围岩一种压应力，使顶板围岩与两帮围岩形成一瓶颈构造，只要两帮稳定，巷道将保持稳定。锚杆桁架支护如图3所示。
a.锚索桁架
b。锚杆锚索桁架
C．锚杆桁架
图3 锚杆锚索桁架支护示意图
2）高强锚杆、灌浆锚索、锚注支护
该支护是以高强锚杆支护为主，在恰当距离内布置灌浆锚索。灌浆目是为了提高锚索支护效果，防止拉断锚索。其锚索构造如图4所示。
a.无应力防腐锚索
b.无应力防腐锚索
c.快装后应力锚索
d.无应力锚索
e.预应力锚索
f.快装后应力防腐锚索
图4 预应力锚索构造图
3）锚注法支护
锚注法支护体系涉及两大某些，即掘进时采用扩大断面锚喷支护，扩大断面目是预留一定变形及复喷空间。锚杆可依照围岩特性选取老式锚杆或高强超长锚杆，喷层重要目是防止漏浆和防采空区灭火，因而喷层可以是薄层喷射混凝土或高标号水泥砂浆，注浆以水泥类单液浆或水泥水玻璃双液浆为主。锚注支护体系及注浆锚杆构造如图5。
a.普通注浆锚杆
1－喷层 2－金属网 3－锚杆 4－注浆锚杆
b.锚杆及注浆锚杆布置
图5 支护体系示意图
4）高强预应力锚索、高强预应力可变形让压锚杆支护
高强预应力可变形让压锚杆是针对动压特别是冲击地压地带支护提出一种锚杆形式，通过可变形装置以实现防冲击地压目。锚杆如图6所示。
图6 高强预应力可变形锚杆构造示意图
5）预案选取
单一高强超长锚杆普通不能使极不稳定围岩保持稳定，与锚索特别是灌浆锚索联合支护，可望解决顺槽支护问题。但成本高，需专用施工设备，施工速度慢，如果锚杆、锚索不灌浆，其支护强度和稳定性、持久性，将大幅度减少。
锚注法已有10余年历史，曾在全国几十个矿井中广泛使用于各类不稳定、极不稳定巷道。现已被铁路、冶金系统引用并获得明显成效。但有两点必要引起注重：（1）锚注支护体系特别是支护参数必要适合星村煤矿地应力状态；（2）支护规定及注浆必要保证质量，这是锚注支护核心。高强预应力可变形锚杆是针对冲击地压而设计锚杆，对治理具备冲击地压顺槽支护效果较好。依照上述分析，建议采用高强锚杆、注浆锚杆锚注法支护或高强预应力可变形锚杆、锚索支护。
（三）顺槽沿空送巷防灭火技术研究
（1）重要研究内容
1)105工作面及后部采空区气体和温度测定及分析；
2)105工作面煤层自燃危险性分析；
3)105工作面后部采空区自燃发火“三带”空间规律研究；
4)105工作面自燃防止技术研究，涉及灌浆，阻化剂，堵漏风技术等；
5)105工作面自燃预报技术研究，涉及束管监测系统，气体色谱分析，红外线温度监测等；
6) 105工作面自燃火区迅速解决技术研究，涉及注胶，注氮，注浆等。
7) 星村煤矿煤层自然发火综合治理办法。
四、支护技术可靠性论证
（1）锚杆类支护技术
锚杆支护这里重要简介常规锚杆支护机理。
锚杆悬吊作用、组合伙用已为人们所熟知。高强超长锚杆应用能更好地提高锚杆悬吊作用和可靠性，增长组合梁高度、组合拱厚度，从而成倍地提高组合梁、组合拱支撑能力。
组合锚杆是将若干锚杆通过梁或钢带组合在一起，并依照围岩状况按一定规律布置，从而发挥群体锚固作用和梁（带）有效撑托作用，有效地使不稳定围岩保持稳定。
锚杆支护可靠性重要取决于锚杆支护参数，如锚杆直径、长度、间排距、锚固力等，与围岩稳定状况与否匹配，匹配则稳定，不匹配则会浮现巷道变形、破坏、巷道大面积冒顶。
（2）锚杆桁架支护机理
锚杆桁架以变化破碎围岩或纵向裂隙发育围岩变化受力状态而使其保持稳定。当张拉筋压应力N＝0时，锚杆垫木块不受力，破碎或裂隙岩石在重力G作用下将下沉乃至断裂冒落。
当张拉筋压应力逐渐增大，达到一定值时锚杆受力C与垫木受力C１将产生垂直分力T、T１和水平压应力P、P１。当P、P１足够大时，原破碎、开裂岩石原张拉力转变为压应力而形成岩梁拱。这个拱除可以保持拱自身稳定外，还可以承受拱上部围岩应力。垂直分力Ｔ也有助于提高岩梁拱支撑能力。锚杆桁架力图如图7所示。
由于拱部岩石变拉应力为压应力，从而减少了两墙受力使巷道进一步保持稳定。锚杆桁架可靠性除桁架构造参数外，重要取决于锚杆桁架预紧力大小，预紧力越大支护越可靠。两墙稳定也是锚杆桁架支护构造稳定核心。
图7 锚杆桁架力图
（3）锚索类支护
当前国内井下惯用锚索有预应力锚索和预应力灌浆锚索。两者差别重要在于一种灌浆、一种不灌浆。当前锚头普遍用树脂药卷锚固。当前井下惯用锚索直径有两种，即15.24mm和17.8mm，长度以6～10m为多。锚索体普通由高强钢绞线构成，也有用高强热轧螺纹钢、钢筋或高强预应力钢丝绳构成。通过对锚索张拉来实现预应力，锚索预应力普通不不大于100KN，高者可达1000KN以上。
锚索与锚杆相比，特别是灌浆锚索，锚固深度大，锚索强度高，因而除具备高强预应力外，锚固力也高，因而它往往用于大断面地下工程或极不稳定巷道。
锚索普通与锚梁、大托盘配合使用，为提高其支护能力可采用锚索和平面锚索桁架，效果良好。
锚索可靠性核心除锚索支护参数必要与围岩稳定性匹配外，对预应力锚索还必要有稳定性良好生根岩，对灌浆锚索必要保证灌浆质量。
（4）锚注法支护
锚注法就是在锚杆之间再打上注浆锚杆注浆，浆液普通是水泥浆液，特殊状况下也可注化学浆液。依照锚杆支护机理，它可以将成层岩石悬吊或形成组合梁，可将破碎岩石由于悬吊和楔固作用而形成组合拱，从而稳定围岩并支撑上部围岩。但这样形成支撑构造，由于岩层离层破碎松散，其构造强度、刚度和稳定性都较低。通过在其缝隙中注浆，将这些松散岩块胶结成整体，其岩体刚度、弹性模量均大幅度提高，可形成三道组合拱即锚网喷拱、锚岩拱和浆岩拱。三拱共同协调加之原端锚锚杆由于注浆而形成超长锚固，将大幅度提高其锚固力和可靠性，从而更进一步提高三组合拱支撑能力。相似材料模仿实验表白，锚注支护构造比不注浆支护构造支撑力将提高2～15倍，即与裂隙不发育围岩锚杆支护构造比可提高1～2倍，与破碎岩石中锚杆支护比其支撑能力可提高10～15倍。
锚注支护机理如图8所示。
1-普通锚杆；2-注浆锚杆；3-金属网喷层；4-注浆扩散范畴；5-锚杆形成锚岩拱；6-锚杆注浆形成浆岩拱
图8 注浆加固支护机理图
锚注支护1979年在北皂煤矿中央泵房、变电所开始应用，并先后在晋城矿务局凤凰山矿、萍乡矿务局高坑矿、曲仁矿务局格顶矿实验及应用。用于龙口矿务局梁家煤矿“极不稳定巷道”支护获得成功，1995年通过煤炭部鉴定。随后在全国几十个局矿乃至冶金、隧道、公路边坡、建筑物基坑中得到广泛应用。近几年来更有长足发展，在山东鲍店煤矿、曹庄煤矿应用获“山东科技进步三等奖”，在淮北祁南矿应用获得安徽省科技进步一等奖， 国家科技进步二等奖。以锚注法为核心成功解决了唐口千米井下“软岩”支护问题。实践证明锚注法不但是当前解决普通矿井软岩支护最佳办法，并且也是解决深井高地压巷道支护重要办法。
锚注法可靠性限度除取决于有关联合支护及其参数与围岩稳定性匹配限度外，更重要是保证锚注质量。这是本技术可靠性核心。
（5）沿空送巷顺槽支护实例
1）肥城矿业集团梁宝寺矿《厚煤层有冲击倾向条件下沿底顺槽支护技术》
梁宝寺煤矿首采区排距埋深800m，3煤平均厚度7m，顺槽掘进期间煤炮频繁发生，煤层具备明显冲击倾向。
顺槽断面：宽×高＝4.5×3.4m。
采用综掘，煤层自燃发火期3个月。
采用高强预应力锚索＋高强预应力可变形让压锚杆＋高强预应力桁架＋钢带＋高强金属网支护方式，在排距1.0m支护参数状况下成功实现了该顺槽迅速掘进和有效支护。
2）肥城矿业集团曹庄矿《超近距离煤层下分层顶板桁架支护》
5m小煤柱顺槽(10煤)，开采煤层顺槽与上层煤（9煤）采空区平均间距1.8mm，采用预应力桁架＋高强预应力锚杆＋钢带支护方案，实现了近距离顺槽有效支护。
3）滕东生建煤矿《深部矿井进筒施工井壁围岩预加固技术》
4）河南永煤集团《大倾角软岩巷道支护》
大倾角特软煤层复合顶板小煤柱顺槽支护（采深760m）
5）山西临汾古城煤矿《近距离煤层下煤层开采顶板支护》
开采煤层顺槽与上层煤采空区平均间距1.2mm，采用预应力桁架＋高强预应力锚杆＋钢带支护方案，实现了近距离顺槽有效支护。
6）北京鲁能煤业集团公司兴陶煤矿《厚煤层及特殊地质条件下煤巷支护》
7）北京鲁能煤业集团公司白龙山煤矿《高瓦斯高突矿井煤层巷道支护技术》
8）枣庄新源煤矿《沿空顺槽迅速掘进支护技术》
3m小煤柱顺槽，采用捷马公司高强预应力锚杆，排距1.1m，实现了月进尺600多米。
采用综掘，煤层自燃发火期3个月。
9）山东鲁能西周矿业西周矿井《井底绞车房硐室软岩支护》
10）山东龙煤集团梁家煤矿《三软条件下小煤柱顺槽桁加复合技术》
11）新汶矿业集团华丰煤矿《大采深、大倾角有冲击地压倾向小煤柱顺槽支护技术》
新汶矿业集团华丰煤矿1611上顺槽，煤层倾角34度，埋深1180m，5m小煤柱护巷，具备明显冲击地压倾向。采用预应力桁架＋高强预应力可变形让压锚杆＋钢带支护方案＋高强金属网，实现了1611顺槽安全支护。
五、不稳定巷道矿压观测
（一）锚杆（索）受力测试
（1）抗拔力检测
采用锚杆拉力计，随机测定，大体每50m设一组，每组不少于3根。将锚杆（索）与拉力变换器（装置）连接，用千斤顶加载，达锚杆（索）设计荷载。
（2）工作载荷（轴向力）检测
采用锚杆（索）测力计，每50m一种断面，每断面设五个测点，见图9所示。
图9 锚杆受力测试断面测点布置示意图
端锚锚杆（索）检测，先把测力计压力盒套在锚杆（索）托盘和外锚头螺母之间，随后紧固螺母，对锚杆（索）施加预应力，记录初始值，后来定期测试锚杆（索）受力值。
（二）巷道围岩收敛变形观测
1）围岩深部位移测试
断面设立原则按变形（位移）量大、中、小三种状况选取，也可以在变截面或岩性明显变化处拟定，亦或每50m设一断面，每断面测三点，见图10，最深6m，采用声波多点位移计或机械式多点位移计量测。
图10 围岩深部位移测试示意图
2）巷道表面收敛变形量测
每50m一种断面，每一种断面布置5个测点，见图11。采用测杆、测枪量测。
图11 表面收敛变形量测示意图
（三）顶板离层测试
顶板离层是指巷道浅部围岩与深部围岩变形速度浮现台阶式跃变，但当离层达到一定值时，顶板也许发生破坏和冒落。因而，顶板离层是巷道失稳前提。顶板离层采用平行直读式顶板离层仪监测。
顶板离层批示仪是监测顶板锚固范畴内及锚固范畴外离层之变化大小一种测试仪。顶板离层批示仪事实上是两点巷道围岩位移计，在顶板钻孔中布置两个测点，一种在围岩深部稳定处，一种在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间相对位移值。
1）测点布置
距迎头工作面5m内布点，测点内安装一种2点Ｔ型顶板离层批示仪，见图12。深点设在老顶内300mm，浅点设在锚杆锚深底部。测点间间隔距离50m。
图12 顶板离层仪布置图
2）量测频率
每个测点，安装后15天内，每天测量一次；随后隔日测量一次；三个月后，每周测量一次。
六、沿空送巷开采核心技术
（一）防冲击地压核心技术
（1）冲击地压危险区域拟定；
（2）不同开采环境下可靠监测办法拟定；
（3）冲击危险区域解危技术。
防冲击地压创新点
（1）提出综放工作面冲击地压预测技术；
（2）形成综放工作面冲击地压防治技术；
（3）获得冲击地压显现规律。
（二）沿空送巷支护核心技术
（1）沿空送巷小煤柱留设宽度拟定；
（2）沿空送巷支护技术；
（3）沿空送巷支护构造及参数拟定。
（三）防灭火核心技术
（1）105工作面及后部采空区气体和温度测定及分析；
（2）105工作面采空区自燃“三带”测定与分析；
（3）103工作面自燃防止技术研究；
（4）103工作面自燃预报技术研究；
（5）103工作面火区迅速治理技术研究；
（6）星村煤矿煤层自燃综合治理技术研究。
依照以上研究，提出适合星村煤矿煤层自燃综合治理办法。
工作面自燃指标气体预测预报、阻化剂惰化技术、后部采空区气体监测方式及其分析、采空区自燃“三带”分析、采空区注氮技术、防灭火材料合理配比等。
七、研究开发技术路线
（一）冲击地压研究
（1）案例分析
通过类似条件下冲击地压案例分析，研究发生冲击地压条件和开采环境等。
（2）研究冲击煤体在高应力条件下破坏过程、力学特性。
（3）修改脆性材料力学模型及参数，并编制出计算冲击煤体数值模仿软件，对鲍店矿冲击煤层在不同开采条件下应力状态进行计算分析。
（4）实测研究。
（5）综放面冲击地压危险区域拟定。
（6）综放面监测手段选取与方案拟定。
（7）综放面冲击地压防治技术研究。
（8）深部采区布置方案、冲击地压预测办法及冲击地压防治技术研究。
（二）沿空送巷顺槽支护技术
（1）研究拟定沿空顺槽掘进最佳时间及巷道最佳位置；
（2）研究拟定顺槽支护构造形式及支护参数；
（3）锚注支护参数及施工工艺；
（三）防灭火研究
煤炭自燃防治自身就是一项复杂系统工程，涉及到生产各种方面。针对星村煤矿实际，建立了煤炭自燃整体防治体系，如图13所示。
煤炭自燃预报
煤炭自燃防止
均压技术
灌浆技术
堵漏技术
提高回采率
温度法
红外探测法
铂电阻法
气体分析法
火源探测
火区解决
压注凝胶
注氮系统
火灾解决
第三步
第二步
第一步
图13 星村煤矿煤炭自燃防治体系
八、既有基本、技术条件
山东科技大学近年来始终从事冲击地压预测与防治技术、巷道顺槽锚网支护技术、自燃发火规律及综合治理技术研究，先后承担了多项冲击地压预测与防治、煤巷锚网支护技术与治理、自燃发火规律及综合治理技术等科研课题。
（一）冲击地压预测与防治技术
在厚煤层开采顶分层与一次采全高顶煤运移规律实测研究方面获得突出研究成果，其重要研究课题有：
（1）承担完毕了国家“七·五”科技攻关项目“顶板来压预报与计算机监测系统”，成果成到国际先进水平，并获煤炭部和国家教委科技进步三等奖；
（2）国家基本国际合伙项目“深部矿井岩石应力——应变状态和破坏理论”；
（3）煤炭年度项目“开滦赵各庄矿深部冲击地压特性、防治对策与十四水平可采性研究”；
（4）山东省科委项目“陶庄煤矿水采冲击地压研究”；
（5）煤炭基金项目“深井煤层冲击地压危险性评价研究”；
（6）山东省自然科学基金项目“深部冲击地压突变机理与区域危险性预测研究”；
（7）欢城矿高应力煤柱冲击地压控制研究、八一矿高应力煤柱冲击地压综合防治技术研究、华丰矿冲击地压煤层综放开采技术研究等，研究成果达到国际领先水平。
（二）沿空送巷顺槽支护技术研究
近几年所进行科研项目重要有：
（1）肥城矿业集团梁宝寺矿《厚煤层有冲击倾向条件下沿底顺槽支护技术》
（2）肥城矿业集团曹庄矿《超近距离煤层下分层顶板桁架支护》
（3）滕东生建煤矿《深部矿井进筒施工井壁围岩预加固技术》
（4）河南永煤集团《大倾角软岩巷道支护》
（5）山西临汾古城煤矿《近距离煤层下煤层开采顶板支护》
（6）北京鲁能煤业集团公司兴陶煤矿《厚煤层及特殊地质条件下煤巷支护》
（7）北京鲁能煤业集团公司白龙山煤矿《高瓦斯高突矿井煤层巷道支护技术》
（8）枣庄新源煤矿《沿空顺槽迅速掘进支护技术》
（9）山东鲁能西周矿业西周矿井《井底绞车房硐室软岩支护》
（10）山东龙煤集团梁家煤矿《三软条件下小煤柱顺槽桁加复合技术》
（11）新汶矿业集团华丰煤矿《大采深、大倾角有冲击地压倾向小煤柱顺槽支护技术》
（三）自燃发火规律及综合治理技术研究
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