煤炭资源绿色开采研究进展

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1、安徽理工大学涂敏教授博士主要内容一、煤炭资源环境与安全问题二、绿色开采技术的基本内容三、煤与瓦斯共采技术四、煤矿突水灾害防治技术五、保水采煤技术六、矸石充填采煤技术一、煤炭资源环境与安全问题1.全国煤炭产量2.煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放3.煤矿突水灾害与水资源破坏4.煤矸石的露天排放问题5.“三下”压煤问题6.煤矿安全与环境问题的特殊性一、煤炭资源环境与安全问题1.全国煤炭产量2008年全国煤炭产量27.16亿吨其中95%以上为井工开采2010年全国煤炭产量32.5亿吨一、煤炭资源环境与安全问题2.煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放高

2、瓦斯及煤与瓦斯突出低瓦斯一、煤炭资源环境与安全问题3.煤矿突水灾害与水资源破坏我国60%的矿区为石碳二叠系含煤地层,其中80%受到严重的突水危险。现在,我国每年排出矿井水60亿m3左右,只利用25%左右,造成矿区水源枯竭、水与生态环境的破坏。一、煤炭资源环境与安全问题4.煤矸石的露天排放问题一、煤炭资源环境与安全问题5.“三下”压煤问题一、煤炭资源环境与安全问题6.我国煤矿安全与环境问题的特殊性v经济高速增长依赖于煤炭资源v煤层赋存条件v煤层瓦斯地质条件v煤层水文地质条件v“三下”压煤与土地资源条件v创新绿色采煤技术为

3、核心一、煤炭资源环境与安全问题煤炭开采形成的环境问题之一二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出二、绿色开采的提出绿色开采技术体系•采动破裂煤岩体中水与瓦斯流动规律,需建立采动破裂煤岩体渗流实验研究系统;•基于岩层移动与关键层理论的开采沉陷预测与建筑物下采煤的定量设计方法;•适合煤矿特点的充填采矿材料与工艺系统;•煤矿绿色开采技术的经济评价方法与法规。三、煤与瓦斯共采技术1.瓦斯抽采方法分类2.采动卸压瓦斯抽采3.煤与瓦斯共采效果三、

4、煤与瓦斯共采技术1.瓦斯抽采方法分类三、煤与瓦斯共采技术三、煤与瓦斯共采技术三、煤与瓦斯共采技术以上各种方法的组合构成了煤矿瓦斯的综合抽采三、煤与瓦斯共采技术2.采动卸压瓦斯抽采地表首采煤层三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术地表弯

5、曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术三、煤与瓦斯共采技术三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术地表弯曲下沉带裂隙带冒落带机巷风巷首采煤层底鼓破碎带三、煤与瓦斯共采技术3.煤与瓦斯共采效果阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺、淮北等10个矿业集团年抽采量超过1亿立方米山西、辽宁、安徽、重庆等5个省市年抽采量超过2亿立方米三、煤与瓦斯共采技术1977年以来全国煤炭产

6、量与死亡人数四、煤矿突水灾害防治技术1.研究现状与不足2.关键科学问题3.重点研究内容4.主要研究进展5.工程应用实例四、煤矿突水灾害防治技术1.研究现状与不足矿井突水的地质特征及条件:安全水头预测法、隔水层厚度判别法、“下三带”理论(中国)等。采动裂隙演化与渗流理论:“横三区”与“竖三带”裂隙分布规律(中国)、非线性Darcy渗流理论、裂隙演化与应力耦合渗流理论(中国)等。矿井突水的中长期预报方法:突水系数法、GIS模型法(中国)、斯列萨烈夫法等。矿井突水的治理方法:疏水降压法、注浆堵水法等。四、煤矿突水灾害防治技术

7、1.研究现状与不足四、煤矿突水灾害防治技术2.关键科学问题四、煤矿突水灾害防治技术v问题1:矿井突水的含导水构造地质特征与条件p我国大部分矿区水文地质与构造地质条件十分复杂,65%左右的矿井受严重突水危胁。p现有研究对陷落柱和断层等导水构造的发育规律、地下水的赋存和运移规律等认识不足。四、煤矿突水灾害防治技术v陷落柱突水实例工作面陷落柱富含水层四、煤矿突水灾害防治技术v问题2:采动岩体结构破坏与裂隙演化及渗流突变规律p采动引起的应力场和裂隙场变化是导通陷落柱和断层,以及形成新的导水通道的前提条件。p渗流突变是突水致灾的

8、根源,现有的基础研究还不能揭示渗流突变的机理。四、煤矿突水灾害防治技术v采动裂隙直接导通含水层突水实例含水层煤柱上工作面采动裂隙下工作面广东兴宁大兴煤矿,下层煤开采时,采动裂隙扩展破坏了上层煤开采所留设的防水煤柱,导致特大突水,死亡123人。四、煤矿突水灾害防治技术v问题3:矿井突水预测与控制的基础理论与方法p目前没有建立针对不同

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