国家科技进步奖简介——深井煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯灾害防治关键技术及应用

作者:发布时间:2010-04-01浏览次数:3091

   


   
   项目主要完成人:

    程远平  李伟   胡千庭 等

    项目主要完成单位:

    淮北矿业(集团)有限责任公司  中国矿业大学 等

    项目简介:


    随着我国经济的快速和可持续发展,对能源、特别是煤炭的需求量不断增加,导致煤矿开采以每年20~50m的速度向深部延伸,许多矿井已进入深部开采。随着开采深度的增加,导致煤层地应力高、瓦斯压力大、瓦斯含量高,再加上地质构造复杂、煤质松软且透气性低,瓦斯采前抽采困难,煤与瓦斯突出(简称突出)和爆炸灾害日趋严重,我国已经成为世界上瓦斯灾害最严重的国家。区域性瓦斯治理是防治突出灾害的首选技术,可以避免采用局部防突技术作业人员长期与重大危险源短兵相接的状态,能够实现突出煤层的安全高效开采。本项目结合我国煤矿瓦斯赋存特点,选择突出灾害严重、历史上曾多次发生突出和爆炸事故的淮北、郑州和阳泉矿区为试验矿区,采用理论分析、物理模拟、数值模拟及现场工业试验相结合的方法,开展“深井突出煤层区域性瓦斯灾害防治关键技术及应用”技术攻关,以区域性瓦斯治理技术为核心、瓦斯灾害综合治理总体规划和管理保障相结合的系统集成,构建深井突出煤层区域性瓦斯灾害综合治理技术体系,系统地解决了深井突出煤层安全开采的重大技术难题。

    其主要创新点如下:

    1)深井地质条件下保护层开采及卸压瓦斯抽采理论及技术方面,研发了近距离(平均层间距为8~10m)、远距离(平均层间距100m)、超远距离(平均层间距136m)、极薄煤层(煤层厚度为0.4~0.5m)和组合保护层(三个不稳定薄煤层组合)开采条件下,顶底板岩层移动及被保护层(突出煤层)的裂隙发育规律和被保护层卸压瓦斯的增透增流及流动汇集规律,获得了适应不同保护层开采和不同地质条件下的被保护层卸压瓦斯抽采方法、工程设计参数和评价指标体系。制定了国家煤炭行业强制性安全标准《保护层开采技术规范》。

    2)在单一突出煤层水力诱导喷孔孔群增透及瓦斯抽采技术方面,研发了突出煤层原始煤体的水力诱导喷孔孔群增透和递进掩护等作用原理,并形成与之相配套的网格式穿层钻孔孔群增透瓦斯抽采方法、安全导喷钻进方法、下向顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采方法、三软不稳定特厚突出煤层顺层钻孔瓦斯抽采方法、特厚突出煤层六步法石门揭煤方法和深井突出煤层竖井三步法揭穿煤层方法。

    3)在瓦斯治理的管理保障方面,建立了突出矿井瓦斯灾害综合治理的企业技术标准体系,制定了瓦斯治理关键企业技术标准。在此基础上,构建了以区域性瓦斯治理技术为核心,瓦斯灾害综合治理总体规划和管理保障相结合的深井煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯治理技术体系。

    本项目系统地解决了深井煤与瓦斯突出煤层开采中的重大关键技术难题,并提供了先进的集成化技术体系,显著推动了煤与瓦斯突出矿井的科技进步和安全生产。在淮北、郑州等10多个矿区推广应用,实现了变高瓦斯突出煤层为低瓦斯无突出危险煤层,煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸灾害得到了有效控制,实现了安全高效开采。同时,瓦斯的抽采与利用减少了温室气体排放,保护了环境。项目的实施获得了显著的经济和社会效益。

 

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