[01576084]京山铁路煤柱注浆减沉综放安全高效开采技术研究与应用

该项目经过对开滦唐山矿六个综放面安全高效开采和地面注浆减沉的工程实践及理论研究，将自主创新的离层注浆减沉新技术与井下综放开采技术相结合应用，创造性地解决了储存高应力和高弹性能、具有冲击地压危险倾向的京山铁路特厚煤柱安全高效开采与地表沉陷控制的重大技术难题。深入研究总结出离层发育规律和注浆减沉理论，丰富了地表沉陷控制理论体系；研究开发了“全段高多层位、大流量高浓度、连续注浆减沉”新技术，发展了覆岩离层注浆理论与技术；在确保京山铁路安全运行的前提下，实现了铁路煤柱安全高效开采。从京山铁路煤柱采出煤炭1163.37万吨，地表减沉率51.5％；课题实施使唐山矿回采工作面个数减少36.6%，工作面单产提高102.3%，原煤生产效率提高334.6%，采掘开工人数减少51.31%，采区回采率达85.01%。主要技术创新点：1、创造性的采用地面钻孔离层注浆减沉技术和井下综放安全高效开采技术相结合，离层注浆有效地控制了铁路下沉速度和最终下沉量，解决了既要确保地面铁路安全运行、又要实现井下铁路煤柱安全高效开采、取得地面沉陷控制和煤炭资源回收双赢的技术难题；2、采用自主创新的恒温恒湿相似材料模拟技术，与数值仿真、地表岩移观测、钻孔数字测井、钻孔全景数字摄像和取岩芯检查验证相结合的方法，揭示了采场覆岩运动和离层发育动态规律，为注浆减沉方案设计和充填效果的判断奠定了理论基础；3、自主研发了“全段高多层位、大流量高浓度、连续注浆减沉”新技术及注浆参数自动监测系统；4、创造了防止冲击地压发生的新方法。通过注浆浆液软化覆岩岩层、承压浆液与充填灰体降低采场周边煤柱支承压力、综放开采改变了围岩煤层的力学结构，有效地防止了储存高应力和高弹性能特厚铁路煤柱开采时冲击地压灾害的发生；5、阐明了注浆材料的充填和支撑减沉机理及软岩膨胀减沉机理，率先提出了注采比的概念，建立了基于注采比的地表沉陷预计理论与方法。经济效益和社会效益：唐山矿应用该研究成果，2005年至2007年，新增产值11.75亿元，新增利税13.97亿元，节支总额3.20亿元，实现了地面沉陷控制和煤炭资源回收的双赢，探索出矿区生态环境保护和可持续发展的新途径，丰富了覆岩离层注浆减沉的开采沉陷控制理论体系，推进了“三下”开采技术的发展。