我国近距离煤层群赋存的矿井数量多,随着向深部开拓开采,这些矿井瓦斯灾害威胁逐渐增大,不少升级为突出矿井,尤其是主采煤层层间距小(层间距小于10m),且均为突出煤层的矿井,煤层开采过程中,除面临本煤层突出威胁外,还受到邻近煤层的突出威胁,影响突出发生的因素多,突出危险源多,突出发生作用机理更加复杂,在防突过程中,没有考虑联合防突,或者防突方法不可靠,甚至有些矿井没有明确的防突方法,往往易发生突出事故。进入本世纪以来,我国煤矿煤与瓦斯突出事故虽然总体成下降趋势,但在已发生的突出事故中煤层群赋存尤其是近距离煤层群赋存的突出事故比例在增加,近距离煤层群矿井发生突出事故的情况还时有发生,不仅给矿井自身带来了人员、财力、物力等方面的巨大损失,还严重制约了矿井的安全高效生产,甚至造成部分矿井的停产和封闭,如何高效防突已成为制约这些近距离煤层群矿井安全发展的瓶颈。为此,本文以鄂尔多斯盆地西缘呼鲁斯太矿区典型的近距离突出煤层群为研究对象,在前人研究的基础上,理论方面分析了近距离煤层群多突出危险源突出发生的机制,并建立了与之相适应的能量统一方程,为近距离突出煤层群联合防突提供了理论依据;结合试验矿区近距离煤层群开采条件的具体情况,采用数值模拟的方式,分别分析了上邻近层煤层和下邻近层开采的采场应力场的分布规律,发现邻近煤层开采,无论先开采哪个煤层,都影响其他邻近煤层,这就是为什么近距离煤层群必须实行联合防突的原因;论文中还就当前高压容量法测定吸附瓦斯常数和孔隙率时没有考虑煤样在吸附瓦斯后会发生变形,进而影响间接法计算瓦斯含量的准确性问题,研发了一套煤吸附瓦斯量-孔隙率-变形同步测定装置,修正了高压容量法测定的瓦斯吸附参数,提高了间接法测定瓦斯含量准确性,以瓦斯含量准确测定为基础研发了近距离煤层群煤层区域突出危险性判识及分级分区方法;另外,针对近距离突出煤层群开采,多数首先开采上邻近层时,容易误揭、误穿煤层的情况,研究形成了近距离上邻近层工作面突出危险性在线预报体系,增加了防突把关,弥补了区域验证(工作面预测)人工抽检方式存在的缺陷;最后,结合煤层区域突出危险性判识及分级分区、区域消突措施精准设计、措施效果联合检验和工作面突出危险性在线预报等研究成果,提出了一套基于两个“四位一体”综合防突措施流程的近距离煤层群联合防突方法,并在呼鲁斯太矿区进行了现场试验,试验矿井瓦斯灾害得到有效治理,实现了近距离突出煤层群的联合防突,顺利回采了三个阶段,共计6个工作面,保障了矿井的安全生产,取得了预期效果,为类似条件的矿井防突提供了示范。论文取得的主要创新成果如下:(1)针对近距离煤层群赋存特点,揭示了近距离多突出危险源突出发生机制,建立了近距离多突出危险源的煤与瓦斯突出统一能量方程。(2)将工业CT技术与高压容量法相结合,提出煤样变形-孔隙率-吸附量同步测定方法,修正了传统高压容量法测定煤吸附瓦斯常数的结果,支撑了煤层瓦斯含量的精测,试验矿区间接法计算所得瓦斯含量准确率提高了 11%,进而建立了基于瓦斯含量精测的煤层区域突出危险性判识及分级分区方法。(3)研究形成了集预控措施(煤层区域突出危险性判识、层位管控)、联控措施(联合防突、同时消突)和强化检测(深孔快速定点连续验证、工作面突出危险性在线预报)为一体的近距离煤层群联合防突方法。(4)为动态掌握近距离邻近工作面开采,容易误揭、误穿邻近突出煤层引发突出的安全隐患,实现工作面突出危险性实时在线监测,结合试验矿区具体情况,研究提出了近距离煤层群上邻近层工作面突出危险性在线预报瓦斯量新指标A2,并形成了预报体系,在试验矿区成功进行了在线监测和预报。图[49]表[15]参[147]。