[01124857]赋存复杂煤层条件下开采系列技术研究

1、任务来源：该项目为企业委托进行合作研究的科技研究项目。2、应用领域和技术原理：该项目针对我国赋存复杂煤层，开采难度大、回采率低等现实，课题组采用理论分析、数值计算和现场试验研究为一体的方法采用对倾角30o～70o煤厚3～7m下的煤层进行柔掩侧向放煤开采技术、倾角0o～30o－坚硬顶板－厚度变化大2～5m的煤层进行锚固控制远程耙装无人工作面开采技术、倾角0o～25o－坚硬顶板－煤厚2.9～3.5m左右进行一次采全高高柱工作面开采技术等进行三种典型条件进行了系统研究。3、性能指标：经过5年多的反复科学技术研究，该项目通过锚杆支护顶板远程控制耙运无人工作面开采技术，解决了倾角和厚度变化大（倾角0o～30o、煤厚2～5m）条件下的开采难题；通过坚硬顶板一次采全高高柱开采技术，解决了倾角0o～25o、煤厚2.9～3.5m条件下长壁开采的难题，并有效地预防了冲击地压带来的危害；通过柔掩侧向放煤开采技术解决了倾角30o～70o、煤厚3～7m煤炭开采的难题，发展了复杂煤层开采理论和技术，申报国家发明专利2项（1项授权、1项受理），大幅度提高了回采率，并2003年1月～2006年5月，在三个矿共多采出煤炭91.47万吨，新增产值：3.8131亿元；新增利税8770.1万元；增收节支总额9407.6万元。4、与国内外同类技术比较：该课题研究突破点为：(1)锚杆支护顶板远程控制耙运无人工作面开采技术，解决了倾角和厚度变化大（倾角0o～30o、煤厚2～5m）条件下的开采难题，并突破传统耙运开采工艺，进一步保证安全和提高回采率17%左右；(2)坚硬顶板一次采全高高柱开采技术，解决了倾角0o～25o、煤厚2.9～3.5m条件下长壁开采的难题，并有效地预防了冲击地压带来的危害和提高了回采率29%左右；(3)柔掩侧向放煤开采技术解决了倾角30o～70o、煤厚3～7m煤炭开采的难题，并提高回采率30%左右。上述技术传统开采技术所没有的。5、成果的创造性、先进性：（1）提出急倾斜厚煤层柔性掩护支架侧向放煤开采技术。通过开发2Rball程序对放煤效果进行数值仿真和在现场深部基点监测放出椭球体发育形态的基础上，提出最优协同开采原理，首次实现对倾角30o～70o、煤厚3～7m的煤层进行柔性掩护支架侧向放煤技术，达到回采率90%以上，安全可靠。（2）提出了坚硬顶板不稳定煤层锚固顶板远程控制耙运无人工作面开采技术。对于坚硬顶板、倾角0o～30o、厚度变化大2～5m的煤层，课题组在获准的国家发明专利技术（ZL00129360.5）“超前网格状锚固控制无人工作面开采新技术”基础上，通过上下顺槽滑轮组，实现了尾轮由尾轮与耙斗的远程控制移动，既避免了人为多次移动尾轮带来的安全隐患，又解决了丢三角煤问题。（3）系统研究了坚硬顶板缓倾斜2.9～3.5m煤厚单体高柱一次采全高技术。通过发明基于采空区顶板离层遥测预报顶板冒落技术（国家发明专利已受理：200610043657.1），在此技术支持基础上，对于坚硬顶板条件、煤厚2.9～3.5m左右的煤层，通过定量控制设计实现单体高柱一次采全高，既保证了安全，又提高了回采率。6、作用意义：我国地质构造复杂或极其复杂的煤矿占36%左右，目前我国煤炭资源平均回收率为30～35%左右，按未来20年煤炭产量与资源回收率测算，如果资源回收率从目前的30～35%提高到50%，可节约煤炭储量300亿吨左右。因此，该课题从赋存复杂煤层开采技术研究出发，在保障安全的前提下，提高煤炭资源回收率对有效解决当前煤炭资源储量不足的问题具有十分重要的意义。7、推广应用的范围、条件和前景：我国中国大陆是由众多小型地块汇聚形成，主要煤田经受了多期次、多方向、强度较大的改造，构造的复杂程度远远超过北美、澳大利亚、印度、俄罗斯等地区轻微变形的煤田。我国地质构造复杂或极其复杂的煤矿占36%左右，在山东、北京、江苏、福建、湖南、重庆等存在大量条件复杂的煤层，因此，该项目研究成果具有广阔推广应用前景。8、存在的问题和改进意见：受资助经费和科技人员数量等限制，推广应用地域和范围不够，需要进一步加大推广应用的力度。