[01276930]岩浆构造热演化区煤层瓦斯动力灾害防治理论与关键技术

2.1 研究立项背景煤炭是我国的主要能源，广泛用于冶金和化工等领域，对江苏省社会生产活动具有重要意义。瓦斯是煤的伴生产物，其灾害防治与资源利用是煤炭安全开采、生态环境保护和实现“碳中和”的重要组成部分。我国是世界上煤矿瓦斯灾害最严重的国家，煤田地质构造复杂、受岩浆侵入影响的矿区广泛分布，多起煤与瓦斯突出事故案例表明，岩浆构造热演化区的高地应力、瓦斯异常富集与构造煤的耦合作用使突出灾害异常严峻。

针对上述灾害特点，本项目结合徐州、淮北、皖北、铁法、永夏等岩浆侵入典型矿区煤系地层与瓦斯赋存特征，开展了岩浆构造热演化区煤层瓦斯动力灾害防治理论及关键技术研究，并进行了推广应用，保障矿区安全高效生产。

2.2 主要创新点本研究在国家自然科学基金及产学研重点项目等课题支持下，系统解决了岩浆构造热演化区煤层瓦斯动力灾害防治理论及工程应用关键技术难题，鉴定表明总体技术达到国际领先水平。创新点如下：①构建了岩浆热事件背景煤层热动力演化数学模型，提出了岩浆侵入对煤体结构多尺度改造、吸附-解吸-扩散动力学和热变质作用机制，发现了岩浆侵入对煤层的自然分区特征，揭示了岩浆侵入对煤层瓦斯圈闭和突出灾害控制作用机制。

深入研究厚硬岩浆岩床下采动煤岩体移动变形、离层-裂隙演化和瓦斯渗流场的时空分布特征，获得了采动煤岩体卸荷损伤与瓦斯渗流耦合作用机制，揭示了厚硬岩床破断冲击诱发下伏含瓦斯煤体突出动力灾变机制。

提出了适用于岩浆侵入区突出煤层的瓦斯抽采效果评价指标体系，研发了快速钻进的履带式全液压定向钻机，发展了适合不同瓦斯灾害等级的安全经济一体化生产模式，建立了岩浆侵入区高瓦斯煤层一体化瓦斯抽采和动力灾害综合防治关键技术体系。

2.3 知识产权情况

授权发明专利30件，拥有装备与技术体系的核心知识产权;获得计算机软件著作权5件;在International Journal of Coal Geology、Fuel、煤炭学报等国内外影响力期刊发表高质量论文100余篇（其中SCI 73篇，EI 15篇）;出版学术专著4部。

2.4 技术经济指标项目

丰富发展了岩浆侵入煤层瓦斯动力灾害防治相关理论，建立了岩浆构造热演化区煤层瓦斯动力灾害防治关键技术体系。

工程应用表明，试验矿井瓦斯抽采率达65%以上，瓦斯钻孔工程量降低约60%~80%，消突周期缩短约50%以上，吨煤瓦斯治理成本降低约50%~60%，煤巷月掘进300m以上，工作面日产量达到5000~10000t，实现了岩浆侵入矿井煤与瓦斯安全高效共采，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。

2.5 应用推广及效应情况项目成果在徐州、淮北、皖北、铁法、永夏等矿区和澳大利亚Belvedere煤矿得到了全面推广应用，国内8家应用单位近2年累计新增销售额约76.45亿元，累计新增利润约6.86亿元。

瓦斯钻机成套装备得到体系化、规模化发展，在江苏形成瓦斯治理服务产业，瓦斯治理技术和装备服务推广全国各煤炭主产矿区。

项目还培养了大批工程技术人员、博士后、博士及硕士，为学科排名A+作出了贡献。

项目实施获得了显著的经济和社会效益。