科技成果

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成果名称: 永陇矿区厚含水层下综放工作面切顶压架机理及防治技术

成果登记号: 9612016Y0397

第一完成单位: 陕西永陇能源开发建设有限责任公司

联 系 人: 王涛

成果类型: 应用技术

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 采矿业

成果简介:

   本项目任务来源于陕西永陇能源开发建设有限责任公司科技项目,由天地科技股份有限公司、陕西永陇能源开发建设有限责任公司、皖北煤电集团有限责任公司联合承担。   陕西黄陇侏罗纪煤田是国家13个大型煤炭基地之一,包括黄陵、焦坪、旬耀、彬长、永陇等五个矿区,探明地质储量达140亿吨,各矿区主采侏罗纪延安组煤层,煤层厚度大,平均达到14m,上覆岩层赋存特征类似。该煤田为优质动力煤,是当地经济发展的支柱产业。陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿开采永陇矿区的3#煤层,煤层厚度0.35m~34.2m,采用综放开采工艺,该煤层顶底板均较软,距煤层顶板约170m为洛河组富含水层。该矿已结采的21301综放工作面在整个回采过程中,先后发生大的出水事件11起,其中出水压架事故3起,共造成140副支架被压死,仅压架事故影响生产就高达60天;21302综放开采实践中,共发生出水事件8起,但出水压架事故就达到了4起,造成220副支架被压死,生产停滞达90天。该矿综放开采反复发生出水及压架事故,使得工作面时常被淹没,支架和其它工作面设备损坏严重,工作面生产受到严重影响,产量低,远不能达到矿井设计生产能力,给矿方带来重大的经济损失,同时也严重威胁井下工作人员的生命安全。该矿区所采取的压架防治措施均收效甚微,而彬长、黄陵等矿区矿井也面临同样的出水、压架威胁,因此亟需开展相关的科技攻关。针对永陇矿区崔木煤矿软弱顶板、厚含水层下综放工作面频繁发生出水压架事故,通过理论分析、现场实测、实验室研究、数值模拟等综合性研究方法,认识到该地质条件下反复出水发生机理和切顶压架机理,形成了压架防治技术体系,有效解决了切顶压架难题,研究得到了三项关键技术:   (1)揭示了永陇矿区厚含水层下综放开采"先出水后压架"和"先压架后出水"的切顶压架机理,建立了大小周期来压的"组合悬臂梁-弹性长梁"和"组合悬臂梁-铰接岩梁"力学分析模型。   (2)揭示了永陇矿区厚含水层下综放工作面反复出水、水位变化与工作面矿压的联动效应,提出了综放开采"IL"型反复出水机理。   (3)建立了以四个核心指标为前兆信息判据的出水压架联合预警机制,构建了永陇矿区厚含水层下综放开采的压架综合防治技术体系。   该关键技术由煤炭信息研究院查新,经全面检索,除本课题相关研究人员的研究成果外,国内外未见有与本课题查新点综合研究内容相同的有关永陇矿区厚含水层下综放工作面切顶压架机理及防治技术研究的文献报道。此外,通过中国煤炭学会组织煤炭行业专家鉴定,研究成果达到了国际领先水平,并建议在类似条件下进一步推广应用。可见,该研究成果在厚含水层下软弱顶板综放开采切顶压架防治方面的创新性和先进性。   研究成果不仅在崔木煤矿后续综放工作面中应用取得了良好的经济和社会效益,而且对于黄陇侏罗纪煤田所包括的黄陵、焦坪、旬耀、彬长等矿区,如彬长矿区的大佛寺、下沟、高家堡等煤矿均具有很好的示范作用,推广应用前景广阔。