[00660055]遗留难采优质煤炭资源安全开采基础理论与关键技术

该项目属于煤炭开采技术领域。历史原因造成我国遗煤储量多达1200亿吨，且大量为稀缺优质资源。但遗煤陚存条件异常复杂、开采难度大，严重影响了我国煤炭资源的整体回收率。为此，项目在国家科技支撑计划项目和国家基金重点项目、优青、面上项目以及多项校企合作项目的连续资助下，通过产学研合作自主创新，历经十余载聚焦遗留难采煤炭资源（下称难采遗煤）安全开采基础理论与关键技术研究，攻克了难采遗煤安全开采难题。主要科技创新有： (1)构建了难采遗煤开采岩层控制基础理论体系。系统分析了全国遗留煤炭资源分布状况、赋存特征与开采趋势，界定了遗留难采煤炭资源的基本概念，开辟了遗煤资源开发战略新方向。建立了难采遗煤开采岩层结构模型，揭示了相应结构的稳定性特征与失稳机理，探究了多重采动对岩层结构演化的影响机制，开发了遗煤开采可行性定量判定理论及方法。揭示了难采遗煤开采“应力场-裂隙场-变形场”三位一体矿压显现规律，为难采遗煤开采技术开发提供了理论基础。 (2)首创了难采遗煤复采方法及关键技术。发明了难采遗煤的蹬空开采技术，实现了残采区上方煤层的安全复采。提出了构造充填遗煤复采技术，发明了多种柱旁充填和“梁-柱”式充填方法，实现了以固废材料结构充填体置换遗煤资源的理念。研发了难采遗煤综放复采技术，解决了厚煤层残留底煤和极近距上部遗煤高效回采难题。以上多类型遗煤开采技术为遗煤资源最大程度回收提供了技术保障。 (3)研发了难采遗煤安全开采工艺与装备。 研发了遗煤开采充实采空区的工艺，发明了多种构造充填模板和构造充填液压支架，研发了近距遗煤综放复采的矸石原位定向充填液压支架等装备，研发了构造充填材料性能测试新方法及装置，形成了新型高性能固废构造充填开采成套系统，开发了基于电阻率法的充填效果监测技术。提出了遗煤开采的巷道布置方法，确定了其“三机”配套和关键工艺参数，研发了遗煤开采抑制工作面底板台阶下沉、超前穿层预裂煤柱、设备智能防滑防倾等工艺。 (4)研发了难采遗煤采前瓦斯高效抽采安全保障技术体系。 自主研发了破碎煤岩体压实-渗流-声发射综合实验系统，揭示了残采区破碎煤岩体变形与瓦斯渗流特性，发现了特有的“U”型高渗瓦斯富集区。揭示了残采区瓦斯储气空间分布及其渗流特性，确定了其地面抽采的瓦斯高流区，提出了钻井井位优选技术。研发了单井跨煤柱越流抽采技术，发明了穿煤柱跨层抽采、同层位压裂协同抽采和间歇式蓄流高效抽采技术。 项目荣获省部级一等奖等科技成果奖6项，授权国家发明专利58项，发表SCI论文47篇，EI论文近60篇，出版学术著作5部。项目成果先后在西山煤电、汾西矿业、霍州煤电等10余家企业进行了推广应用，取得了显著经济与社会效益，达到国际领先水平，促进了煤炭行业科技进步，有广阔的应用前景。