[01209189]深部高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治理论与关键技术

研究立项背景：我国主要含煤盆地经先后历了从石炭纪到白垩纪的多期成藏过程,煤层群广泛发育,70%矿区具有煤层群条件。经过十多年的快速开发,许多矿井开采深度达到800～1200m,导致地应力高、瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软且透气性低,瓦斯采前抽采困难,煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸动力灾害日趋严重。针对上述灾害特点,本项目结合淮南、淮北、铁法、窑街、阳泉和徐州等典型矿区煤层群与瓦斯动力灾害特点,开展了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治理论及煤与瓦斯高效共采关键技术研究和推广应用工作,保障了上述矿区的安全高效生产。 主要技术内容及创新点： ①深入研究了深部煤层瓦斯赋存规律及瓦斯动力灾害特点,提出了安全线图解法预测深部煤层瓦斯赋存规律,获得了岩浆侵入以及超临界二氧化碳对煤层瓦斯赋存和瓦斯动力灾害的控制作用。 ②建立了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治关键技术体系,获得了采动煤岩体损伤和渗透性耦合特征及卸压瓦斯高效抽采模式,提出了井上下联合储层改造和立体瓦斯抽采关键技术。 ③建立了针对不同矿区煤层群煤质和瓦斯动力灾害特点的区域性突出灾害防治指标体系,发展了适合不同瓦斯灾害等级的安全经济一体化安全生产模式,提出了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治可靠性评价体系和过程控制方法。 知识产权情况： ①编制了行业强制性标准《保护层开采技术规范》（AQ1050-2008）; ②获授权发明专利10项,申请发明专利12项; ③编著出版了《矿井瓦斯防治理论与工程应用》和《矿井瓦斯防治》,前书获全国第三届“三个一百”原创图书出版工程奖; ④在International Journal oFCoal Geology、International Journal oFGreenhouse Gas Control、中国矿业大学学报、煤炭学报等高水平期刊发表SCI收入论文14篇,EI收入论文50余篇,他引次数达1500多次。 技术经济指标： 项目丰富发展了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害相关理论,建立了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治关键技术体系,提出了深部煤层群瓦斯灾害防治可靠性评价及过程控制关键技术和控制方法。在煤层群条件下,通过该技术的应用,煤层透气性系数增加成百上千倍,卸压瓦斯抽采率可达60%以上,煤层残余瓦斯压力降至0.6MPa以下,残余瓦斯含量降至临界指标以下,煤巷月掘进300m以上,工作面日产量达到5000～10000t,实现了高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效开采,抽采瓦斯得到了有效利用,取得了显著的安全、能源和环境三重效益。 应用推广及效应情况： 本项目系统解决了高瓦斯煤层群瓦斯动力灾害防治理论和煤与瓦斯安全高效共采关键技术难题,成果在淮南、淮北、铁法、窑街、阳泉和徐州等矿区得到了大面积的推广应用。在应用矿区,瓦斯抽采和利用量大幅度增加,消除了瓦斯动力灾害,实现了煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。本项目建立的资源循环利用新模式,不但保护了环境,而且增加了就业;本项目还培养了一大批现场工程技术人员、博士后、博士及硕士研究生。项目的实施获得了显著的经济和社会效益。“