[01409030]西部煤矿深埋煤层安全开采关键技术研究

该项目属于"矿山开采工程"科学技术领域。 项目研究的三座煤矿分别位于鄂尔多斯东胜、准格尔煤田，分属侏罗系(色连二矿400m以深、泊江海子矿550m以深)、石炭系(唐家会煤矿600m以深)两类煤系地层，具有埋藏深度大、水害威胁严重、围岩稳定性差、覆岩破坏剧烈、煤层易自燃等特点，对矿井建设与安全高效开采构成严重威胁。因此，开展该项目研究，对解决中国西部地区深埋地质条件下煤层开采的水害防治、井巷支护、采场矿压控制、火灾治理等突出技术难题，实现矿井安全高效开采具有重要的学术价值和重大的现实意义。 该项目针对上述技术难题，历时七年，采用理论分析、数值计算、模型试验和工程实践相结合的方法，通过地球物理、水文地质、岩石力学、矿压控制、火灾防治等多学科交叉融合，系统开展理论与技术研究，形成了鄂尔多斯盆地深埋煤层安全开采关键技术体系，有力地推动了行业科技进步，主要技术内容与成果如下： 1、研究获得了鄂尔多斯盆地北部侏罗系深埋含水层具有"高静水压、低渗透、中等至弱富水"的自然属性，分析了其形成机制，得到了该类含水层的渗透性和富水性在空间上非均匀分布及可疏放特征，提出"立体探测、精准定位、长短孔结合、分区延时"疏放技术；揭示了石炭系厚层砂岩水具有"静储量丰富、连通性好、断层导水强"等特征，研发了顺层长钻孔与穿层短钻孔相结合的立体快速疏放技术。 2、基于"孔隙储水、裂隙导水"水力特征，研究了侏罗-白垩系岩层水岩耦合作用下围岩力学特性弱化规律；提出了疏-支结合的锚梁网喷索联合支护对策；研发了弱胶结松软含水地层巷道与斜井井筒支护技术。 3、针对深埋侏罗系低强度、弱胶结和石炭系厚砂岩、强脆性等岩性特点，研究获得了白垩-侏罗系和石炭系煤层采前、采中、采后全过程覆岩及底板变形时空演化规律及特征值；揭示了上述两类深埋煤层采场均具有高冒采比、高裂采比的覆岩移动破坏规律和高静阻-低动载的矿压显现特征，提出了强初撑、高阻支架采场顶板控制方法。 4、提出了煤自燃阶段精细划分方法，研究了潜伏、氧化、自热、临界、热解、裂变、燃烧七个阶段与煤温的对应关系；分析了精准表征煤层自燃温度的气体指标，确定了矿井煤自燃六级预警临界值；研发出"动态推进、封堵控氧、注惰降氧、灌浆抑温、分段隔离、主动封闭"等手段相互协同的采空区煤自燃主动分级防控技术。 知识产权情况：该项目获发明专利6项，实用新型专利1项；软件著作权3件；论文10篇。 主要技术经济指标：2012年以来，项目成果先后在泊江海子矿、色连二矿及唐家会矿成功应用，采出煤量1418万吨，销售收入41.2亿元，实现利润6.5265亿元，确保了矿井正常生产接替和矿区可持续发展，社会和经济效益显著。 推广应用前景：该项目研究成果不但将在上述三对矿井得到推广应用，而且该成果还可应用于类似条件矿区，应用前景广泛。