[00372938]急倾斜特厚煤层安全高效开采关键技术开发与应用

急倾斜特厚复杂难采煤层安全高效开采依然是世界性难题。急倾斜特厚煤层高阶段综放开采是建设高产高效矿井、充分回收煤炭资源的重要手段。新疆是国家批建的14个亿吨大型煤炭基地之一，急倾斜特厚煤层储量占世界同类煤层30%以上。在急倾斜特厚煤层赋存条件下，存在顶煤可放性差、煤岩动力失稳、开采工艺与装备可靠性、水患和火灾防治等系列难题，开采难度极大。解决急倾斜特厚煤层安全开采工艺、煤岩弱化、装备适应性和灾害控制等关键技术，对实现急倾斜特厚煤层开采的整体安全高效具有科学性、必要性与现实性，也是促进新疆大开发、保证边疆地区煤炭能源供给和矿山经济社会整体安全与稳定的迫切需要。该项目针对乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层条件，以水平宽度20～50米、倾角45～87º的急倾斜特厚煤层为代表，综合运用采矿工程、工程地质学、岩石力学、爆炸力学等多学科交叉前沿理论，采用理论研究、室内实验、科学计算、现场测试和工业化试验等多种科学方法与手段，从以下方面系统研究了急倾斜特厚煤层安全开采关键技术：开发急倾斜特厚煤层综放安全开采工艺技术与装备：揭示了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采工作面围岩变形及破坏规律、覆盖层水渗透与窜风特性；研究确定了合理阶段高度、覆层安全结构与合理厚度；开发了适合于乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层综放开采技术与装备。研发提高煤体冒放性、实现增产提效和提高资源回收率的急倾斜特厚煤层综合弱化工艺：首创提高煤体冒放性、实现增产提效和提高资源回收率的急倾斜特厚煤层综合弱化工艺；研发了基于碱性基质的超前注水弱化技术；研发了基于乳胶基质炸药的超前爆破技术。研发适用于乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层综放开采灾害预报与安全保障技术：研发了煤岩失稳声光电监测技术方法；研发了采空区水患、瓦斯、火灾和硫化氢立体综合防治技术；创建了集矿山固废利用、灾害防治、增产提效和环境保护为一体的采空区地面充填与协同利用技术。该项目于2010年开始在乌东、碱沟煤矿实施，全员效率、综合成本、采出率等主要经济技术指标有了较为明显的改善，未发生任何死亡事故，取得了显著的经济效益。2010年～2013年总销售额477745.836万元，累计新增产量491.54万吨，累计新增销售额78646.4万元，累计新增税收31458.56万元，累计新增利润11010.496万元。该项目成果在急倾斜特厚煤层安全高效开采关键技术的研究方面取得了系统性和开创性的突破，申请专利23项（其中已获授权专利17项、已受理专利6项）；发表论文40余篇；出版专著3部；项目鉴定结果为国际领先水平。