[00651850]综放面预掘巷道群掏矸助采快速过断层及其矸石井下处理技术

该项目属于矿山开采工程技术领域。由于煤炭形成条件的复杂性，导致煤层赋存的不稳定，工作面回采过程中无法避免遇见断层等地质构造。由于断层区域岩层裂隙、节理发育，往往会导致过断层期间采煤工作面顶板整体完整性差，造成顶板控制和管理困难，且过断层期间煤质差、产量低、出矸量大及工期长，这严重影响矿井的安全高效生产，是煤矿生产中急待解决的重大问题。山东枣庄矿业集团高庄井田总体上呈单斜构造，倾角5°~18°。在此地质构造背景下，作为主采面的3上1101工作面地质构造发育，共揭露断层26条，落差大于2m的8条，其中F6断层（走向18°、倾向76°、倾角55°）落差最大，达13.5m。在3上1101工作面运输巷过F6断层期间，共揭露全岩段23m。高庄煤业有限公司与中国矿业大学，合作开发出了综放面预掘巷道群掏矸助采快速过断层及其矸石井下处理技术，并进行了现场工业性试验，取得了良好的经济效益和社会效益。该项目得到山东省煤炭工业科学技术发展计划立项，项目编号2011-097。主要创新成果如下：（1）采煤工作面预掘巷道群掏矸助采过大断层技术。基于采煤工作面断层落差大、数量多等复杂地质条件，开发了预掘巷道群掏矸助采连续过断层技术，包括层位控制技术、预掘巷道围岩控制技术、工作面顶板控制和设备稳定性控制技术，实现了连续、快速过断层，较传统过断层方法至少缩短1个月工期，同时保证了工作面过断层期间原煤产量的稳定，平均日产量在3000t以上。（2）预掘巷间岩柱尺寸留设技术。既可保证岩柱在工作面超前支承压力作用下完全处于塑性变形区，实现采煤机直接、连续切割岩柱，减少对设备的损害；又可利用岩柱存在的残余承载能力，结合锚网梯支护方式，保证预掘巷道满足工作面安全开采的要求，实现工作面快速、连续通过预掘巷道群。（3）井下矸石置换煤柱清洁处理技术。建立一套井下煤矸分离系统，将混在煤中的矸石进行集中分离后，作为“双程序”沿空掘巷的充填带骨料，实现矸石井下处理，矸石利用率达到100%，同时实现了区段无煤柱开采，提高了煤炭资源回收率。2010年至2012年，高庄煤业有限公司应用该技术成果，较传统过断层方法缩短了1个月工期，且过断层期间矿井原煤平均日产量在3000t以上，安全事故为零，创造经济效益13491.91万元。该项成果核心技术已获得国家发明专利1项，出版科技专著1部，发表论文6篇。该项成果具有广阔的推广应用前景，已推广至本矿3上512和3上1102工作面和新安煤业有限公司3上205、3上206工作面，产生了显著的经济和社会效益，目前正在向类似地质条件下的矿井进行推广，能够推动煤炭行业的科技进步。