[01794082]深部煤层群煤与瓦斯共采关键技术研究与示范

①课题来源与背景 国家《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》、《国家能源发展战略2030～2050》等“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”,2050年煤炭年产量控制在30亿吨,煤炭将长期是我国主导能源,煤矿安全生产是国家经济稳定、能源安全的关键。随着浅部资源日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤系地层赋存条件对多煤层开采引起的应力场、裂隙场、渗流场的演化具有新的特征。在复杂的多场演化机制下,瓦斯抽采、围岩控制及设备选型的科学设计有待完善。应力场是多场演化的主导因素,如何更好地描述多源、多次应力演化机制需要突破。 ②技术原理及性能指标 本课题基于现场实测和实验室试验,建立了淮南矿区典型地质条件矿井A组煤和B组煤工程地质与模拟试验模型,首次获得了该矿区深部水平原岩应力分布特征及煤岩物理力学参数。通过数值模拟获得了远距离下保护层开采多关键层影响下应力-裂隙演化特征;相似模拟和现场瓦斯抽采,获得了多关键层作用下覆岩裂隙演化的阻隔与关键层的台阶破断规律;相似模拟结合数值分析,获得了多关键层作用下采场“三带”渗透率演化特征;现场应力实测和数值模拟对比,获得了三维采动应力—裂隙演化特征与煤岩体变形-破坏特征。 基于前述综合分析,构建了关键层作用下煤岩体裂隙演化模型和基于关键层破断的空间瓦斯预测模型,通过长达一年多的被保护层瓦斯抽采监测,修正了模型相关参数并验证了模型的科学性。 ③技术的创造性与先进性 基于前述研究,验证了淮南矿区A组煤远程卸压B4煤的可行性,提出了A组煤和B组煤煤与瓦斯共采方法,优化了卸压开采瓦斯抽采技术参数,探讨了A组煤和B4煤联合开采最优设计方案。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 该研究成果推广应用表明,技术成熟,适用于具有相似工程背景的高瓦斯煤层群煤与瓦斯共采工程,有很好推广应用前景。 ⑤应用情况及存在的问题 该项目成果已在陕西彬长胡家河矿业有限公司、甘肃靖远煤电集团、神东公司等单位具体实施,并获得了较好反响。同时,依托该项目研究成果,获批了安徽省煤炭安全精准开采多场耦合致灾机理与监控预警“115”产业创新团队,并将带领团队深入研究、拓展应用领域。 ⑥历年获奖情况 获2017年安徽省科学技术三等奖。