《深部煤层开采冲击地压分类防治关键技术及应用》
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中图分类: | TD324.2 |
完成/联系人 | 翟明华 姜福兴 谭云亮 齐庆新 朱斯陶 郭信山 赵善坤 刘健 刘军 曲效成 |
来源省份: | 山东 |
完成单位: | 山东能源集团有限公司 北京科技大学 山东科技大学 煤炭科学技术研究院有限公司 北京安科兴业科技股份有限公司 兖矿集团有限公司 |
科研日期: | 2018 |
研究行业: | 工程和技术研究与试验发展 |
研究主题: | 煤矿开采,冲击地压防治,煤炭资源开采, |
联系地址: | 山东省济南市经十路10777号 |
传媒
该项目属矿山安全学科领域。
煤炭是我国的主要能源,随着煤炭资源开采深度快速增加,冲击地压已成为深部煤层开采面临的最严重的动力灾害之一,据统计,我国开采深度超过800米的煤矿已有177座,其中山东省冲击地压灾害最为严重,千米深井占全国的三分之一,最大采深已超过1500米。深部煤层陚存条件差异大,冲击地压类型多、机理复杂、防治难度大。该项目在国家有关部委和国有大型煤矿企业的支持下,经过多年科研攻关,开发了深部煤层开采冲击地压分类防治关键技术,突破了深部煤层开采冲击地压防治的技术瓶颈,取得了如下技术成果。
1、提出了基于冲击地压发生机理的深部煤层开采冲击地压工程分类方法。揭示了深部煤层开采冲击地压外部力源与围岩结构类型及外部力源驱动围岩结构诱发冲击地压的机制,建立了深部煤层开采覆岩“载荷三带”模型和冲击应力计算方法,在此基础上创新性提出了冲击地压工程分类方法,为深部煤层开采冲击地压的分类防治提供了新的理论和技术基础。
2、开发了深部煤层开采冲击危险性全过程递进精准化预测方法、预警技术与装备。提出了基于“力源辨识、应力叠加、分区定险、类型确定、过程验证”的冲击危险性分阶段全过程预测方法,研发了智能煤粉检验、自震式微震、广域宽频一体化微震、分布式应力动态等监测装备,开发了基于云技术、大数据多参数监控平台的新一代冲击地压全过程递进精准化预警技术,实现了“煤矿-集团公司-政府-研究机构”四级实时预警、监控、监管和远程专家技术支持。
3、研发了深部煤层开采冲击地压“卸-支”协同治理技术与装备。提出了基于围岩应力弱化与结构改造的冲击地压治理方法,揭示了深部开采高应力蠕变致冲机理,研发了以“裂一注一排一支”为核心的冲击地压治理技术,开发了智能卸压钻车,发明了矿用多级让压防冲支护装置、矿用可伸缩吸能防冲粘滞阻尼锚杆、单元式支架等治理装备,提髙了冲击地压治理的效率与可靠性。
4、构建了深部煤层开采冲击地压防治“七模块”技术体系。通过实施冲击地压的工程分类,创新了“分类、评价、解危、监测、检验、支护、管理”的“七模块”防冲技术体系,改变了原来多数矿井冲击地压防治缺乏针对性的状况,实现了冲击地压的分类防治。有效解决了深井巨厚硬岩地层、深井巨厚表土地层、深井条带开采和深井孤岛开采等复杂冲击类型的防冲难题。
该项目获得省部级科学技术一等奖4项、二等奖10项;制定国家标准1项;获得授权国家发明专利18项、实用新型专利4项、软件著作权8项:发表学术论文73篇(SCI收录13篇,EI收录59篇),出版学术专著8部。该成果已在全国100多个煤矿应用,安徽、陕西、黑龙江煤监局曾组织辖区煤炭企业多次到山东能源集团权属矿井参观学习。有应用证明的14对矿井近3年安全采出受冲击地压灾害威胁煤炭11542.88万吨,创造产值503.3亿元,实现利润219.9亿元,极大的推动了深井开采技术进步,取得了显著的经济和社会效益。
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