《水库下厚煤层顶水非充分采动关键技术》

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项目任务来源于:(1)国家自然科学基金面上项目:条带式Wongawilli采煤法覆岩与地表移动规律及参数研究(51374092);(2)河南理工大学与郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿合作科研项目:芦沟煤矿32采区水库下采煤关键技术研究;(3)河南理工大学与芦沟煤矿合作科研项目:芦沟煤矿水库下首采面岩移观测与研究;(4)河南理工大学与芦沟煤矿合作科研项目:芦沟煤矿水库坝体下压煤开采可行性及保护技术研究。

导水裂隙带高度是煤矿防治水工作、水体下采煤的重要参数。芦沟煤矿易采煤炭资源日益枯竭,水库水体下及坝体下压煤开采成为矿井生产可持续面临的主要问题。郑州矿区尚未有导水裂隙带高度及地表移动规律相结合的科研项目的系统研究,缺乏水库下和坝体下压煤开采重要的数据资料和相关成果。该项目通过系统研究非充分采动工作面导水裂隙带高度发育规律、地表移动和变形规律,从而更深入地研究水体下及坝体下压煤安全开采技术,对于解放水体下和坝体构筑物下压煤、提高煤炭资源采出率、保护地表水和地下水资源、预防或减轻采动损害等都具有重要的实际意义。项目开展的主要工作有:(1)根据非充分采动工作面具体的地质采矿条件,采用地面钻孔冲洗液漏失量法、经验公式法、类比分析法、相似模拟、理论分析法相结合,综合分析确定了非充分采动工作面导水裂隙带高度,对水库水体下采煤安全性进行分析研究;(2)根据地表水库及地形等合理设计和布置地表移动观测站并进行现场观测,获得非充分采动工作面地表移动角量参数和概率积分法预计参数;(3)研究工作面采动程度与地表下沉系数、导水裂隙带高度之间的关系;(4)研究提出水库坝体下压煤开采技术方案,分析开采对坝体的采动影响程度,对坝体下采煤安全性进行分析和论证。项目创新点如下:(1)当其他条件一定时,非充分采动工作面导水裂隙带高度小于充分采动工作面;工作面长度与平均采深之比为0.88,为覆岩破坏非充分采动和充分采动的临界值,覆岩破坏充分采动对应的工作面长度小于工作面充分采动时对应的工作面长度。(2)提出了水库坝体下厚煤层放顶煤开采的协调跳采开采技术,确保了水库坝体下工作面的安全开采和坝体的正常使用。

该项目具有自主知识产权。项目实施期内申请专利2项。中国煤炭工业协会2017年12月鉴定该项目研究成果处于国际先进水平。近三年来,研究成果已成功应用于芦沟煤矿、白坪煤矿及裴沟煤矿等,已采出煤炭资源757万吨,创造产值近39亿元。同时,项目可以为郑州矿区类似地质采矿条件下的煤矿水体下和构筑物下压煤开采提供借鉴和参考,应用前景广阔。

成果说明

该项目的研究成果在郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿的成功应用,在安全的前提下,最大限度地解放了水库水体下及坝体下压煤,提高了煤炭资源采出率,延长了矿井服务年限,极大地提高了芦沟煤矿的经济效益。同时项目为芦沟煤矿水库及坝体下压煤开采提供了宝贵的现场实践经验。该项目研究成果已经在芦沟矿水体下压煤开采中得到广泛的应用,同时可以为郑州矿区类似矿区水库及构筑物下压煤开采提供参考,在类似地质采矿条件下具有广阔的应用前景。除了郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿外,该项目的研究成果已经应用于白坪煤矿及裴沟煤矿等,实现了水体下压煤和

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