低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术

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1、“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”课题组，由煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、淮南矿业有限责任公司、安徽建筑工业学院、中国矿业大学、安徽理工大学、沈阳天安矿山机械科技有限公司等企业和院校、科研机构的优秀科研技术人员组成。课题组在充分调研国际煤炭开采现状后，于2004年提出煤层群无煤柱快速留巷Y型通风煤气共采研究课题。2005年完成实验室模拟、相关材料、系统设计研究；2006年开始进行工业性试验并取得成功；2007年进行项目申报；2008年3月通过了行业鉴定。鉴定委员会专家对研究成果给予高度评价：该研究课题采用无煤柱沿空留巷Y型通风卸压开采，解决了深井高瓦斯、低渗透率、高地应力等复杂

2、地质条件矿区煤与瓦斯共采技术难题。创造了深井复杂地质条件下沿空留巷综采月产36万吨的纪录，采区瓦斯抽采率70%%以上。研究成果集成创新了沿空留巷Y型通风煤与瓦斯共采关键技术所涉及的理论、技术、材料、装备及工艺系统，在淮南顾桥、新庄孜，皖北卧龙湖等矿成功实施该技术，取得了显著的经济、社会和环境效益，达到了国际领先水平。近年来，我们以淮南矿区为代表围绕瓦斯治理技术开展了卓有成效的科技攻关，取得了一系列技术创新成果和行之有效的瓦斯治理办法，在行业内产生了广泛影响，但矿井进入深部开采以来，浅部成熟的依托岩巷工程的瓦斯治理技术对深井开采布局的制约作用越来越大。深部开采面临的安全技术问题难以突破――

3、―淮南矿区是我国地质条件复杂、灾害频发煤矿的典型代表，煤层赋存特征为高瓦斯煤层群，煤层瓦斯含量高，煤质极松软，煤层透气性低，瓦斯压力大。目前，淮南矿区内大部分生产矿井的开采深度―700―1000m，且开采深度正以每年20―25m的速度增加，新建矿井首采区多在距地表800m以下深度，未来十年面临的煤与瓦斯突出威胁增加问题、软岩支护问题、采空侧小煤柱地压问题及地温问题日趋严重，深部开采面临巨大的安全技术挑战。高瓦斯低透气性煤层抽采瓦斯难度大，浅部瓦斯治理技术在深部实施困难。矿区所有矿井全面升级为煤与瓦斯突出危险矿井或煤层。高瓦斯突出危险煤层透气性通常比较低，直接进行原始煤体煤层气抽采瓦斯消突

4、，需钻孔布置密集、抽采时间长、效果差，在浅部以巷道或巷道+穿层钻孔抽采卸压瓦斯的成功经验，以及突出煤层“一面四巷”预抽瓦斯消突的有效措施，均需要提前准备大量的岩巷和钻孔工程，采掘接替紧张，实施困难。深部软岩和煤巷支护难度更大。淮南矿区地质条件复杂，断层构造多，水平地应力大，实测―820m水平的最大主应力为21.5MPa，软岩遇水膨胀，岩层松软破碎，裂隙发育，属于典型的软岩矿区，深部岩巷的掘进和支护制约作用日益突出。进入深部以后小煤柱沿空掘巷围岩变形显著增加，成为制约综采面快速推进的主要障碍。传统的U型通风方式无法解决深部采煤工作面隅角瓦斯超限问题。高地温问题也越显突出。淮南矿区目前最大开

5、采深度―780m，开拓深度―840m，地热灾害严重。生产矿井各煤层―600m水平大部分区段地温超过31℃，属于一级高温区，局部区段大于37℃，进入二级高温区。地面钻井抽采低透气性煤层瓦斯难度相当大―――我国大多数煤矿区煤层气赋存具有低压力、低渗透率、低饱和度及非均质性强的“三低一强”的特性，尤其是低渗透率和非均质性，很不利于直接抽采。1991年以来，先后有华北石油地质局、中国煤田地质总局、西安煤科分院、美国安然公司、德士古公司等在安徽两淮煤田进行过煤层气勘探评价工作，共计施工14口井，采气量最大的达到1000m3/d，绝大多数只有几百立方米，且迅速衰减，有的基本采不出气。因此，在现有技术

6、工艺条件下，直接从地面开采煤层气技术上还有相当大的难度，不符合我国大多数煤矿区的客观条件。从安全开采角度看，应先采瓦斯，将煤层转到低瓦斯状态再开采煤炭，以淮南矿区为例，煤层瓦斯含量高达26m3/t，要抽采到8m3/t以下，按照传统技术方法，需抽采10―20年。煤炭是我国的主导能源，高速发展的社会经济急需大量能源，而东部地区煤炭作为国家主要能源基地长期不可替代，按照传统技术方法，显然不能适应国家社会经济发展需求。低透气性煤层群开采已经面临众多新的技术难题迫切需要攻关研究。因此，研究并总结一整套适合低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术，既是淮南矿区多年技术创新的追求和即将大力开发深部煤、气资

7、源的技术需要，也是贯彻落实国家能源政策和实现煤矿安全高效开采的客观需求。“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”研究课题正是在这样的背景下提出，将高瓦斯、高地压、低透气性煤层群的技术难题等统一起来考虑，以沿空留巷的方式一体化解决高瓦斯、高地温、高地压、井巷失稳、瓦斯突出、冲击地压等开采技术难题，通过通风降温、简化采掘接替、实现连续开采，并为高效抽采采动卸压瓦斯、治理煤层群瓦斯提供最佳的工作空间，提出基于快速留巷Y型通风抽采卸压瓦