2018 0527深井煤层群连续卸压开采关键技术及应用-推荐书

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1、江苏省科学技术奖推荐书（2013年度）一、项目基本情况专业评审组：六、资源与环境成果类别：应用类科技成果编号：项目名称深井煤层群连续卸压开采关键技术及应用完成人张农,阚甲广,赵一鸣,韩昌良,李桂臣,郑西贵,吴海,季明完成单位中国矿业大学推荐单位（盖章）或推荐专家（盖章）学科分类名称1矿山工程技术代码4402采矿工程代码440.353煤矿开采代码440.3510所属国民经济行业采矿业任务来源国家计划：国家科技支撑计划国家计划：973计划部委计划具体计划、基金的名称和编号："十一五"国家科技支撑计划,深井开采围岩动力灾害监测与控制关键技术

2、研究（2007BAK28B04）973计划，深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论(2011CB)教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，深井煤与瓦斯共采理论与实践（IRT1084）授权发明专利（项）9授权的其他知识产权（项）0项目起止时间起始：2007年01月01日完成：2010年12月31日二、项目简介（限1200字）本项目属煤矿采矿工程科学技术领域。我国大多数矿区含煤地层为煤层群赋存条件，长期以来形成的煤层群下行开采、本煤层内留煤柱跳采模式进入深部后，实施困难、安全保障度低，已成为我国煤矿普遍存在的重大难题，本项目依托"十一五"国

3、家科技支撑计划、973计划和教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，围绕煤层群卸压开采模式、采动顶板安全控制、留巷围岩稳定性、钻孔法煤与瓦斯共采及实时在线监测监控问题开展研究，形成了如下研究成果：1、创新了煤矿井工开拓开采模式：对煤层群进行安全开采评估，选择安全条件好（瓦斯低、顶板条件好、无突水危险）的煤层首先开采，通过沿空留巷技术实现本煤层连续开采和上下煤层充分、连续卸压，采用留巷钻孔法抽采上下煤层卸压瓦斯，达到无煤柱连续开采和煤与瓦斯协调共采目标。2、构建了深井煤层群连续卸压开采的理论体系：系统研究了上行卸压开采采动应力的动

4、态分布规律及岩层破坏规律，揭示了岩层活动的阶段性、应力分布的分区性及岩层裂隙发育过程的时空演化规律，为煤层群连续卸压开采奠定了理论基础。3、解决了强采动条件顶板安全控制技术难题：揭示了煤巷顶板破坏与垮冒失稳规律，提出了构建楔形加固区的顶板整体控制原理，形成了强采动条件顶板安全控制关键技术。4、形成了深井无煤柱沿空留巷围岩控制技术：建立了沿空留巷内外层围岩结构模型，提出了沿空留巷应力场优化原理，创新了“三位一体”无煤柱沿空留巷围岩控制原理和技术。5、提出了钻孔法煤与瓦斯协调开采方法：揭示了煤层群首采层开采后形成的采场应力分布特征，发现了

5、采空侧顶板存在偏向采空区的楔形竖向裂隙发育区，进而形成留巷钻孔法煤与瓦斯共采方法，替代了“专用岩巷+钻孔法”抽采瓦斯。6、建立了基于光纤光栅传感技术的煤矿巷道围岩实时监测预警系统：研制了光纤光栅顶板离层仪等多种传感监测仪器，开发了煤矿巷道围岩实时监测软件，实现了矿压监测的实时在线监控和灾害预警。项目创新研究了煤矿井工开拓开采模式，构建了深部煤层群连续卸压开采理论及煤与瓦斯协调共采方法，形成了强采动条件巷道顶板安全控制、无煤柱沿空留巷结构稳定性控制、钻孔法煤与瓦斯协调共采、基于光纤光栅传感的煤矿巷道围岩实时监测等四项关键技术，改变了我国

6、传统煤层群开拓开采模式。本项目获得国家授权专利22项(发明专利9项)，培养博士6名、硕士18名，发表论文20余篇，其中被SCI和EI收录17篇。创造了留巷深度、无煤柱煤与瓦斯共采工作面月产量等国内外煤矿开采纪录，具有明显经济和技术优势，成果在淮南、淮北等10多个矿区得到推广应用，取得了显著的社会、经济效益。成果整体达到国际领先水平。三、主要科技创新（限5页）我国大多数矿区含煤地层为煤层群赋存，传统的煤层群之间顺序下行开采、本煤层内留煤柱跳采的开采模式，随着开采深度的增加，面临重大挑战，深部煤层群开采时，第一层煤即可能是高瓦斯、突出、冲

7、击或突水煤层，易发生瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、冲击矿压等事故，开采安全没有保障。煤层群上行开采、本煤层内留煤柱跳采的开采方式，随着开采深度的增加，留设煤柱宽度越来越大，造成资源的极大浪费；跳采形成孤岛工作面，地压大，巷道难以维护；跳采在上下煤层形成应力集中，诱发动力灾害和突出；上下煤层开拓开采分散，集约度低，系统复杂，成本高。因此，煤层群上行开采、留煤柱跳采方式不可持续。针对传统煤层群开采模式存在的种种问题，项目依托"十一五"国家科技支撑计划（2007BAK28B04）、973计划(2011CB)和教育部“长江学者和创新团队发展计划”创

8、新团队（IRT1084），形成了深井煤层群上行连续卸压开采模式及技术体系，该方法通过优化开采顺序、突破强采动巷道支护技术，解决了高应力、高瓦斯煤层群开采的重大技术难题，其难点在于强采动巷道顶板安全控制和无煤柱沿空留巷围岩