[01057373]放顶煤立体化开采方法及岩层控制关键技术

长壁放顶煤开采方法1982年引入中国后，满足了国民经济快速发展对高产、高效开采厚煤层资源（占全国煤炭储量的44%)的客观需求，迅速发展成为我国的主导采煤方法。但这一方法长期存在回采率低、自然发火严重、倾斜煤层开采设备稳定性差与冲击地压隐患等公认的难題。这也是导致放顶煤开采方法在国外衰落的主要原因。该成果变革18世纪起源于英国，在世界各地广泛应用长达300年之久的二维平面巷道系统，创建了三维错层位立体巷道系统，发明了具有完全自主知识产权的放顶煤立体化开采方法，在不需要额外投入任何设备的条件下，有效解决了以上四个方面的难题，具体技术发明如下： (1)发明了放顶煤错层位开采的三段式工艺。把传统的相邻工作面巷道布置在同一层位的平面系统，革新为在不同层位布置错层位巷道的无煤柱立体化系统，在工作面采用三种不同的回采工艺。从而解决煤柱丢煤问题，可提高煤炭采出率10%，同时消除巷道、端头不放顶煤与留设煤柱造成的自然发火问题；在大倾角煤层开采中，这一工艺成功解决了长壁开采设备稳定性的世界性难题。 (2)发明了“错层位负煤柱”巷道布置及岩层连续卸压技术。通过揭示上覆岩层已垮落区错层位巷道的矿压机理，发展了经典的巷道维护原理，把巷道布置范围 扩展到采空区下。通过揭示覆岩运动的连续性特征，创建了被保护层与下保护层的“错层位负煤柱”巷道布置系统，解决了传统留煤柱开采离散化卸压造成的卸压不充分的问题。 (3)发明了矿井动力能量来源的网络化控制方法。该成果将采矿活动与地质区域动力规划相结合，通过对矿井动力能量的可能来源因素进行概率赋值，形成贝叶斯网络。把探寻矿井动力能量来源的过程转化为对这一网络迭代(训练)的过程，有效控制了放顶煤开采矿井的动力能量来源，科学规避了深部开采高应力影响。该方法使得“错层位负煤柱”巷道布置及岩层连续卸压技术，与多项防治冲击地压的先进工程技术实现了优化组合，把防治冲击地压的每一项措施同探寻矿井动力能量来源的过程统一起来，在冲击地压严重矿井取得了“有震无灾”的防治成果。 该成果第一项发明始于1998年，2001年7月开始在西山煤电集团镇城底矿展开 工业性试验，继而在山西焦煤、开滦集团、新汶矿业等企业进行生产推广。从而引发了国内放顶煤立体化开采方法从无到有、迅速发展，实现了广泛应用。 以上成果获国家授权发明专利9项、软件著作权4部，在国内外发表学术论文101篇，出版专著5部。部分成果曾获中国煤炭工业科学技术一等奖(2009年)。经采矿专家鉴定以上成果达到国际领先水平。近三年，仅项目组直接合作的3个应用企业就新增销售额43.18亿元，新增利润11.88亿元。该成果适合在全国厚煤层开采矿井推广应用，仅按提高回采率10%计算，就具有显著的经济和社会效益。