[00720285]厚层红层下煤层瓦斯赋存规律及安全经济一体化开采技术

盖层的封盖能力对矿井煤层瓦斯赋存和突出灾害具有显著控制作用，国外的西里西亚和悉尼煤盆地，国内的沁水、鄂尔多斯等盆地在开采过程中均发现了瓦斯赋存受盖层岩性影响的实例。安徽省两淮矿区分布有大面积红层沉积层，但有关矿井红层这一非常规盖层对瓦斯的封盖作用、红层下煤层瓦斯成藏特点等方面的研究较为匮乏。为了弄清红层沉积演化与煤层赋存、瓦斯生储成藏、突出灾害治理以及安全生产的关系，项目针对淮北矿区许疃煤矿33采区厚层红层沉积的现状，开展了厚层红层下煤层瓦斯赋存规律及安全经济一体化开采技术研究，获得了矿井红层沉积演化特征，提出了红层对煤层瓦斯赋存的控制机制，建立了矿井分区分级安全经济一体化瓦斯综合治理技术体系，保障了厚层红层下伏突出煤层的安全高效开采。主要技术内容：厚层红层沉积演化特征及其对煤层瓦斯封盖作用机制研究。通过测定红层及下伏32煤层的多元物性参数，对比分析红层与常规煤系地层岩石在瓦斯封盖能力上的差异，揭示了红层沉积演化特征，发现不整合红层沉积对32煤层瓦斯成藏、运移和逸散的控制远弱于常规煤系地层岩石；厚层红层沉积前长时间的煤系地层剥离、风化作用也会显著降低32煤层瓦斯含量。厚层红层对煤层瓦斯赋存规律与突出危险分区的控制作用。通过研究红层覆盖区与非红层覆盖区的瓦斯赋存规律和32煤层瓦斯突出敏感指标及其临界值，揭示了红层沉积对煤层瓦斯逸散控制的“天窗效应”，并根据研究结果对32煤层的区划结论进行调整。制定了分区分级瓦斯综合治理技术方案，建立了矿井分区分级安全经济一体化瓦斯综合治理技术体系，实现了32煤层安全、高效开采。授权专利情况：获得授权发明专利7项，实用新型专利1项；获得计算机软件著作权2项；编著了《矿井瓦斯防治》；在国内外高水平期刊发表SCI收录论文20篇，EI收录论文30篇。技术经济指标：项目首次获得了许疃厚层红层对煤层瓦斯封盖作用机理，建立了分区分级安全经济一体化瓦斯综合治理技术体系，解放了红层下32煤层的生产潜力，使工作面万吨掘进率降低30%、服务时间增加50-80%，吨煤瓦斯治理成本下降90%以上；无红层覆盖突出危险区通过瓦斯治理方案优化减少近80%的底板岩巷和穿层钻孔工程量，吨煤瓦斯治理成本下降60%以上。生产格局的调整优化有效缓解了矿井接替压力，提高了矿井抗灾能力，使矿井年产量稳步维持在340万t以上，瓦斯抽采量和抽采率逐年提升。项目的研究丰富了特殊地层高瓦斯突出煤层动力灾害防治相关理论，实现了厚层红层下突出煤层的分区调整、抽采优化和经济开采，对中国类似地质条件矿区具有重要的示范和指导意义。应用推广及效益情况：项目研究成果已在淮北矿区许疃、任楼、邹庄、界沟、祁东等数个煤矿得到了全面推广应用。在应用矿区，瓦斯抽采与利用量大幅度增加，实现了高瓦斯突出煤层瓦斯分区分级治理和安全经济开采，保证了煤矿企业的安全生产。项目还培养了大批工程技术人员、博士后、博士及硕士研究生。项目的实施获得了显著的经济和社会效益。