1. 课题来源

  本课题来源于国家自然科学基金（41402265）、国土资源部开放课题（KF2018-2）、陕西省自然科学基金基础研究计划面上项目(2016JM4014)、中国博士后科学基金面上项目一等(2016M590961)、西安科技大学博士科研启动基金（2014QDJ002）、西安科技大学科研培育基金（201234）等各类基金资助科研经费42.5万元资助，依托物探、注浆工程等936万元。

2. 技术原理与性能指标

  矿井水害问题制约着我国煤炭高产高效开发，涉煤储量占全国近四分之一，煤系底板突水威胁最为突出。煤系底板较厚隔水层带压开采防治技术成效凸显，弱隔水煤系底板承压开采鲜有报道，尤其是超薄-弱隔水煤系底板放突水技术因隔水层超薄、富水性强，极易淹面淹井，是世界性难题。为解决该难题，由西安科技大学联合陕西省煤田地质集团有限公司和陕煤集团澄合矿业有限公司，通过多年产学研联合攻关，提出了超薄-弱隔水煤系底板失稳致灾理论，揭示了底板耦合力学破坏机制，研发了新型底板预埋超声波探头包裹体及其配套测试技术，创建了底板破坏深度双因素（采宽+采深）和多因素（采宽+采深+采高）新预测模型，开发了底板注浆改造防治水技术及工艺，攻克了复合型煤系底板注浆改造全段隔水层保障安全回采难题，实现了煤炭安全高效带压开采。

  该技术经多年产学研联合攻关，实现了煤炭安全高效开采重大技术突破，已获得国家专利13项（发明9项），专著1部，学术论文16篇（SCI、EI收录7篇）。近三年新增销售额54084.54万元，新增利润1326.29万元。

3. 技术的创新性与先进性

(一)创新性：①揭示了底板"覆压+承压"耦合力学作用机制，阐明了超薄-弱隔水煤系底板失稳致灾机理，发展了底板防治水理论。

②研发了实时、精准监测底板变形规律的新型预埋结构超声波探头包裹体及其测试技术，创建了超薄-弱隔水煤系底板破坏深度双、多因素新预测模型。

③开发了超薄-弱隔水煤系底板加固技术，提出了以浆换水、封充裂隙的全段隔水改造带压开采工艺。

(二)先进性：①该技术相关理论，促进和推动了煤炭高承压水上采煤理论理论的发展，填补了相关规程规定的空白，引领了煤炭防治水技术的进步。

②该技术提高了压煤资源回收率，经同类比较估算，若全国推广该技术，每年可解放受底板水害威胁的煤炭资源，保障矿井安全生产。

③该技术的研发，延长了矿井服务年限，解决了人员就业岗位，保障了矿井生产能力，促进了矿井长期和谐发展，实现了煤炭绿色安全高效开采。

④该技术实现了节能减排，减少了矿井水排放，降低了矿区电力消耗，创造了可观的经济效益，从根本上有效保护了地下水体资源的长期稳定，施工效率高、底板改造成效显著，保证了采面安全生产。

⑤该技术显著提高了底板水害防治效果，有效遏制了底板水害事故的发生；该技术提高了工作面底板采动变形监测精度，保障了数据采集效果，具有较高的应用实践价值。

该技术经国内外科技查新和中国煤炭工业协会（中煤科鉴字[2018]第DC39号）鉴定：研究成果达到国际领先水平，具有良好的推广应用前景。

4. 技术的成熟程度，适用范围和安全性

  经多年产学研联合攻关，已在澄合煤业进行了科学应用，该技术已成熟。

  该技术可用于水利、冶金、交通等行业的地下工程防治水领域，促进其他行业科技进步。

  该技术通过与陕西省煤田地质集团有限公司、陕西省煤田物探测绘有限公司、陕西省一九四煤田地质有限公司等多家单位合作，已在数十个回采工作面推广应用，无底板突水事故发生，取得了良好的社会和经济效益。

5. 应用情况及存在的问题

①该整体技术于2016、2017、2018年在陕煤集团澄合矿业有限公司成功应用。在澄合煤业5号煤层工作面进行了应用，所属矿区为渭北大水矿井，煤层开采受奥灰承压水威胁，底板水患问题严重，经过产学研联合攻关，在澄合煤业多个工作面科学应用该技术，节省了大量的排水费用，新增销售额五亿多元；随后该技术成果在渭北矿区推广应用，消除了24510、22508、22509等接续采面底板水害隐患，无突水事故，实现了煤系底板工作面安全高效开采。

②该整体技术近三年经陕西省煤田物探测绘有限公司推广应用。指导了超薄-弱隔水煤系底板注浆加固水害防治技术实施与应用，对分析澄合煤业超薄弱隔水煤系底板破坏规律模拟研究提供了依据，在确保了矿井安全生产的同时，也为公司带来了多项生产项目，如"陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司二采区深部东翼及三采区三维地震；陕西陕煤韩城矿业有限公司象山矿井南二采区地质补充勘探；山阳煤矿1505工作面地面瞬变电磁法勘探合同；董东煤矿首采区地面电法勘探工程"等课题研究。

③该整体技术近三年经陕西省一九四煤田地质有限公司推广应用。科技成果有效指导了渭北承压煤炭资源开采的矿井防治水工作，也为公司带来了相关钻探工程，在铜川和澄合矿区开展了相关的钻探工程，保障了煤矿安全生产。