[00978022]皖北矿区复杂条件主采煤层综采面顶板分类防控与工程实践

1.项目所属科学技术领域：本项目主要技术内容涵盖采矿工程、安全工程、地质工程及岩石力学工程等等技术领域。2.技术内容：（1）开展了皖北矿区钱营孜矿、刘桥一矿、恒源公司、任楼煤矿、祁东煤矿、五沟煤矿、卧龙湖煤矿的32煤、4煤、6煤、7煤、10煤等主采煤层赋存与开采条件、开采方法、技术和工艺特点、采场矿压与支架-围岩关系特征等方面分析。（2）开展了影响32煤、4煤、6煤、7煤、10煤等主采煤层综采围岩稳定性控制的因素分析及直接顶、基本顶、底板分类。（3）基于煤层地质条件与综采工艺分析，构建了适合于皖北矿区煤层地质条件综采评价体系，把皖北矿区主采煤层顶板分为较难控顶板、难控顶板和极难控顶板三类。（4）基于较难控顶板、难控顶板、极难控顶板等顶板事故类型及发生机理分析，提出了顶板事故的防控对策；构建了皖北矿区顶板-支架-底板围岩结构模型和系统刚度分析模型，分析了不同条件下工作面支架-围岩关系，推导获得了采高、顶底板含水性等参数变化时支架刚度与整体刚度的计算公式。（5）提出了综采顶板防控技术方法，细化了支架架型、工作阻力、初撑力等方面的计算方法及不同类型顶板条件下综采控顶技术方案，建立了基于地质保障技术、采场围岩稳定性控制技术、液压支架设计与设备配套技术、设备维修与管理技术、综采管理技术等综采顶板分类防控技术。3.技术特点：（1）系统分析了皖北矿区不同主采煤层复杂地质条件和开采技术特征，建立了以顶板结构特征、水文地质、地质构造、煤层特性等地质条件和采高、推进速度等综采顶板综合分类指标体系，将顶板分为较难控顶板、难控顶板和极难控顶板三类。（2）基于不同顶板类型支架-围岩关系分析，构建了不同顶板类型采场顶板-底板-支架围岩结构模型，形成了较难控、难控、极难控顶板综采面支架控顶设计方法，提出了顶板灾害防控技术。（3）构建了皖北矿区复杂条件主采煤层顶板综合分类、综采地质及工程评价体系、不同类型顶板综采控顶技术，提出了皖北矿区复杂条件顶板分类防控技术体系和复杂地质条件主采煤层安全高效综采的技术方案。4．技术指标：研究为皖北煤电集团有限责任公司2013年煤炭产量突破2000万t提供了技术支撑，使综采单产和采煤机械化程度从2008年的69959t/个.月、88.72%增加到2013年的95420t/个.月、92.5%；试验矿井综采工作面的顶板事故大幅度降低，取得了良好的技术效益。5．经济效益：截止2013年底，研究成果在皖北煤电刘桥、恒源、五沟、卧龙湖、祁东、钱营孜、任楼等煤矿22个综采面试验与应用，新增煤炭产量676.14万t，新增利润112690万元，新增利税19157万元，节支总额为22538万元，直接经济效益显著。研究成果在淮南矿业集团潘北、潘二和淮北矿业集团许疃、祁南等煤矿多个综采工作面进行了推广应用，为企业新增利润18800万元，新增利税3197万元，节支总额为3756万元。6．社会效益：（1）降低了工人劳动强度，改善了作业环境，提高了采煤效率，实现了复杂难采煤层安全开采，提升了煤炭行业形象；（2）完善了顶板控顶设计，促进了煤炭行业科学技术进步；（3）为人才培养发挥了重要作用。本项目研究集成创新了复杂难采煤层综采控顶分类设计和综采技术体系，使我国类似复杂地质条件难采煤层综采实现了新的技术突破。