水库下厚煤层放顶煤开采安全保障关键技术及应用.doc-科学技术研究院.doc

一、项目名称 水库下厚煤层放顶煤开采安全保障关键技术及应用 二、推荐单位 河南理工大学 三、项目简介 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；（2）河南省产学研合作项目：水库坝体下厚煤层协调开采技术及应用研究；（3）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；（4）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；（5）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。目前，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。本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库下厚煤层放顶煤开采安全保障关键技术，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）根据工作面具体的地质采矿条件，采用地面钻孔冲洗液漏矢量法、经验公式法、类比分析法、相似模拟、理论分析法相结合，综合分析确定采用非充分采动时工作面导水裂隙带高度，对水库下厚煤层放顶煤开采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，获得水库下厚煤层放顶煤开采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。 项目创新点主要有：（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时，为覆岩破坏非充分采动和充分采动的临界值，覆岩破坏非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。 本项目具有自主知识产权，项目实施期内申请发明专利10项，其中授权4项，受理6项，实用新型专利授权2项。中国煤炭工业协会2017年12月鉴定本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，新增利润11.3亿元，新增税收5.4亿元，节支总额4.2亿元。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。 四、主要完成单位及创新推广贡献 （1）河南理工大学 河南理工大学参与人员主要为采矿工程与测绘工程等专业的学术骨干及博士和硕士研究生，课题组成员长期从事岩层与地表移动、“三下采煤”、采动损害与保护方面的教学及科研工作，了解国内外关于水体下、坝体下及地表移动和变形规律实践及理论必威体育精装版进展。先后完成国家级或省部级科研项目10余项，如国家自然国家973计划前期研究专项―煤矿区地质灾害与环境信息协同处理及预警基础研究、国家自然科学基金―采动影响下高压输电线路协同变形理论及应用研究、河南省杰出青年科学基金项目―深部条带开采地表沉陷规律及优化设计理论研究等。 项目依托河南理工大学矿业工程、大地测量学与测量工程等河南省重点学科实验室、河南省矿产资源绿色高效开采与综合利用重点实验室、河南省煤矿岩层控制国际联合实验室，实验室条件完备，具有多种相似材料模拟实验台，3DEC、FLAC3D等数值模拟软件及高性能计算机，GPS-RTK测量系统、电子水准仪和开采沉陷预测系统软件，充分保证项目顺利完成并取得预期成果。学校出台了《河南理工大学关于促进科研成果转化的若干规定》、《河南理工大学科研项目管理办法》等科研管理办法，在科研管理上倾向于科技创新、科技成果推广与转化，为项目的完成创造了宽松的科研环境。项目主要参与人员对项目创新内容进行了深入研究，发表了相关专利及论文，并已得到广泛引用与下载阅读，促进了成果的推广。 （2）中国矿业大学 中国矿业大学与河南理工大学有着广泛的合作关系，在该项目的调研、立项、研究和现场实践等各个环节中，中国矿业大学与河南理工大学都进行了充分的分析论证。中国矿业大学参与人员长期从事岩层与地表移动、“三下采煤”、采动损害与保护方面的教学及科研工作，在该项目开展过程中，积极参与项目的资料整理、理论研究和现场实测分析等工作，发表了相关论文、专著，