西部厚松散层特厚煤层三位一体安全高效保障技术解析.docVIP

“西部厚松散层特厚煤层三位一体安全高效保障技术” 项目公示材料 项目名称 西部厚松散层特厚煤层三位一体安全高效保障技术 推荐 中国矿业大学 项目简介 本项目属于矿山压力与支护工程领域。 《煤炭工业十三五规划》中指出，我国煤炭生产将向集约高效方向发展，煤炭生产开发进一步向大型煤炭基地集中，煤炭开采的重心向西部转移，预计到2020年，西部地区煤炭产量将达到23.1亿吨，占全国的59. 2%。因此，特厚巨厚煤层开采工艺与方法、特厚煤层采场围岩控制理论与技术、特厚煤层开采灾害防控技术等方面的研究工作已列为我国能源技术战略规划中的重点攻关任务。基于此，本项目围绕我国十三五能源产业发展的重大需求，以《能源技术十三五规划》为指导，聚焦我国西部地区厚松散层特厚煤层围岩控制与安全高效开采的技术难题，联合多家企业与科研院所，系统研究了西部特殊地质条件下特厚煤层综放工作面顶板结构优化、围岩变形控制、漏风通道封堵等问题。创建了以采空区端头弧形三角板综合周期定向弱化技术、端头顶板竖向主裂隙和两巷残存断面封堵防漏风技术、组合式预制板底鼓治理技术为核心的西部厚松散层特厚煤层三位一体安全高效保障技术体系。项目主要创新点如下： 1、发展了西部厚松散层特厚煤层开采岩层控制和灾害防控理论（1）分析了端头不放煤距离改变条件下，端头围岩顶板垮落和悬露结构，确定了端头弧形三角板结构的失稳判据；（2）揭示了工作面采场顶板结构对端头CO浓度的影响规律；（3）研究了底板扰动裂隙发育深度随巷道超前压力的演化规律。 2、开发了厚松散层特厚煤层三位一体安全高效保障技术体系。形成了以采空区端头弧形三角板综合周期定向弱化技术、端头顶板竖向主裂隙和两巷残存断面封堵防漏风技术、组合式预制板底鼓治理技术为核心的三位一体安全高效保障技术体系，优化了采场应力环境。 3、研发了厚松散层特厚煤层底鼓控制及快速修复施工装备。发明了治理底鼓的组合式预制板，研制了配套的底板锚固施工装备和底板裂隙水吸抽装置，改善了底鼓控制效果，提高了底锚施工效率，实现对底板水的有效控制。现场应用结果表明，采用三位一体安全高效保障技术后，巷道顶底移近量减小了22.7%；两帮移近量减小了31%。本项目的成功实施，缩小了区段煤柱尺寸，提高了煤炭回收率，节约了支护成本，取得了显著的经济社会效益。 本项目成果已在准格尔煤田类似条件矿井进行了推广应用，取得了显著的经济社会效益，推广前景广阔。项目相关成果获国际专利1项，国家发明专利4项，软件著作权1项，发表学术论文20余篇，出版专著1部。 主要完成单位及创新推广贡献 第一完成单位：中国矿业大学，主要贡献： （1）提出了厚松散层特厚煤层“三位一体”安全高效保障技术的总体思路，研制了底鼓治理快速施工装备； （2）为本项目的研究提供了必要的试验平台，包括MTS815电液伺服岩石力学试验系统，MTS810电液伺服高低温材料试验系统，MTS816电液伺服岩石蠕变试验系统，扫描电镜系统，视频显微试验系统，声发射系统，真三轴多场多相耦合岩石动力学试验系统、深部巷道开挖与支护大型三维相似试验系统、数字摄影测量系统、多场多相耦合支护岩体组合变形试验系统等； （3）为本项目的研究提供了数值分析软件的版权，包括正版3DEC、PFC、3DEC 、UDEC、FLAC、FLAC 3D、ANSYS 、COMSOL Multiphysics 和RFPA2D等； （4）对项目创新点1、2、3均做出了重要贡献。 第二完成单位：宿州学院，主要贡献： （1）为本项目的研究提供了大型物理模拟试验平台，并组织人员对厚松散层特厚煤层工作面采空区顶板结构和采场矿压规律进行了实验室模拟试验，得到了特厚煤层采空区“弧形三角板”失稳判据，为本项目理论研究工作的推进做出了重要贡献。 （2）对底锚快速施工装备的研制提供了必要的技术和设备支持。在设备试制过程中，组织技术人员对底锚相关设备进行多次的调试和改进工作；并开展了现场应用和测试，对设备应用效果监测分析做出了重要贡献。 （3）对项目创新点1、2、3均作出了重要贡献。 第三完成单位：内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司，主要贡献： （1）参与优化了厚松散层特厚煤层“三位一体”安全高效保障技术方案； （2）组织现场人员成功应用和改进了底鼓治理快速施工装备； （3）组织实施了厚松散层特厚煤层“三位一体”技术方案的工业性试验； （4）在项目的推广应用方面做出了突出贡献； （5）对项目创新点1、2、3均做出了重要贡献。 推广应用情况 本项目的成功实施对全国范围内的类似条件矿井具有重要的借鉴意义和推广价值。相关技术成果从以下几个方面进行了成功推广： （1）不连沟煤矿（1500万吨/年）位于准格尔煤田最北部，其开采地质条件在长川以东地区具有典型性和代表性，“三位一体”安全高效保障技术在附近的小渔沟煤矿（50