[01263815]矿井老空区上部弃煤高效回采技术研究及应用

随着煤炭资源的大规模、高强度开采以及煤炭资源整合的推进，矿井老空区上部出现了很多弃煤，浪费大量资源的同时还有自燃隐患，高效回采这些弃煤既能提高资源回收率又能避免自燃，在煤炭资源有限性与需求无限性这一矛盾日趋凸显、人们更加注重节约、更加追求环境质量的今天，老空区上部弃煤高效回采势在必行、迫在眉睫。

但因工作面下部是老空区未必有坚实的支撑而使传统的开采技术难以运用，所以本项目从支撑弃煤开采的岩层结构、回采条件的判定、岩层移动、巷道布置、开采控制技术等方面集理论与技术于一体进行了综合性研究。

1、主要技术内容

(1) 针对老空区上部弃煤回采的技术难题，通过相似、数值模拟、理论分析、现场实测等综合研究方法，从承载的角度创造性的研究了老空区上部弃煤高效开采的理论基础－弃煤下的岩层结构。分别提出并解析了垮落法老空区和柱式老空区与上部弃煤间岩层的块体梁－半拱结构和受压弹性杆支撑下的（梁）板结构。

(2) 首次提出了基于恒功率变速变扭矩气动钻孔方法的垮落法老空区和柱式老空区上部弃煤高效回采可行性的定量判定理论与方法。

（3）分析了矿井老空区对上部弃煤开采连续性的影响，发明了岩层移动监测装置与方法，揭示了老空区上部弃煤回采工作面底板变形盆地的形态，建立了垮落法老空区和柱式老空区与上部弃煤间岩层的移动变形预测模型，为合理的岩层控制技术提供了理论指导与技术支持。

（4）以围岩控制理论及方法为核心，集成了矿井老空区上部弃煤高效回采的成套技术，并在西山煤电（集团）白家庄矿、西曲矿、麻地湾矿等进行了工业试验，成功回采120万吨弃煤。

2、获得的主要知识产权发表论文30余篇，EI收录14篇，出版专著1部，授权发明专利3项、公开1项：一种恒功率变速变扭矩气动钻孔装置（ZL200710139519.8）、煤矿巷道破碎两帮锚固支护方法（ZL200710185368.X）、一种煤系上覆岩层移动监测装置及其监测方法（ZL200810080247.3)、一种蹬空开采可行性的定量判定方法（CN101109283）；授权实用新型专利2项：一种煤矿巷道单体支柱与工字钢梁的防坠落装置（ZL200720100723.4）、一种煤矿回采巷道的退锚锁具装置（ZL200720101202.0）；获计算机软件著作权1项：煤矿井下生产系统模拟软件[MJS系统]（2008SR11932）。

3、技术经济指标应用该技术已安全回采弃煤120余万吨，新增产值26400万元；资源回收率平均提高15个百分点，直接减少投资1.5亿元，与项目实施前相比，工作面工作人员减少约1/3，作业安全风险降低，工资支出减少2000万元，工人收入提高30﹪。

应用推广及效益情况

本技术在西山矿区的白家庄矿、西曲矿等弃煤问题突出的矿井成功应用，并在大同晋华宫矿、神华集团包头矿业公司、汾西、霍州煤电、西峪煤矿等有类似问题的矿区推广应用，成功回收了老空区上部弃煤，避免了自燃，创造了巨大的经济、环境和社会效益，推动了我国弃煤回采技术的进一步发展，对建设节约型矿井、推进煤炭资源整合和实现可持续发展有重要指导和社会意义。

另外澳大利亚、俄罗斯、波兰等国外类似的矿井老空区上部也有弃煤，该技术具有广阔的推广应用前景。