[00829895]高地压多重危害煤层安全卸压开采研究及应用

该项目以覆岩破坏与结构为核心，在井下探测、物理模拟、数值模拟、理论分析等试验研究的基础上，进行了深入系统的理论与技术研究。在卸压开采理论，可行程度评价方法、高地压危害煤层卸压开采等方面取得了突破，为解决深井高地压近距煤层开采的多重难题开辟了新途径。项目的主要研究内容有：(1)研究了深井高地压近距煤层覆岩裂隙亚分带规律、覆岩运动与结构分带规律、覆岩裂隙发育分布规律等覆岩特性，分析了卸压开采的应力分布与采动作用效应及卸压作用机理。(2)探讨了深井高地压工作面煤壁破碎区扩展规律、准平衡结构的稳定条件及变化规律，揭示了深井近距煤层层间结构的平衡特性。(3)建立了以上位煤层底板为准平衡结构的承载层、以煤层为负载层的近距煤层卸压开采的基本准则与基本层间距的确定方法；建立了上行卸压开采层间区间划分，形成了上行开采可行程度的评价方法，突破了传统的经验方法，为上行卸压开采效果预测、区域划分、开采程序优化、卸压开采设计提供了系统科学的依据。(4)针对孙村煤矿及新汶矿区上组煤的实际，研究了二、三、四煤层煤层上行开采的可行程度，论证了深井复合顶板上行开采的结构适用性，优化出煤层群合理开采程序：四层→层→三层。(5)拓展应用领域，在冲击地压、巷道难维护、复合顶板难管理的多重高地压危害煤层实施卸压开采，科学地从根本上消除了深部高地压危害煤层下行开采中的诸多障碍，减缓了冲击危险，有效地解决了深井复合顶板巷道支护与工作面顶板管理难题，大幅度提高了安全生产水平，实现了高地压难采煤层的安全高效开采，为解决深井高地压煤层的多重难题开辟了新途径。上位高地压危害煤层工作面卸压效果十分显著。支承压力集中系数由3.33下降到2.18；消除了强烈冲击地压危害，减少了冲击地压的防治环节；由原来锚网带索加复棚强力支护、断面收缩率达50%的恶劣状态，显著改观为由工字钢梯形支架实现良好维护，掘进成巷速度提高了1倍，彻底解决了巷道维护难题；有效地改变了复合顶板的维护状况，顶板下沉量由每循环250mm下降到150mm左右，平均原煤单产与推进速度提高了1.88倍；成功地消除了深井高地压危害煤层下行开采中的诸多障碍，大幅度提高了安全生产水平与原煤产量，降低了生产成本，缓解了采掘接续，改变了二层制约下部煤层开采的被动局面，解决了严重影响矿井安全生产的瓶颈，取得了直接经济效益15467万元，利税达到历史最好水平，为提高矿区安全高效生产水平开辟了新途径，为改革矿区开采程序提供了系统科学的理论与实践依据，孙村矿已将-800水平改革为上行开采布置方式，并在新汶矿区逐步推广应用。新汶矿区已将上组煤上行卸压开采作为新的开采模式推广，已在孙村、鄂庄、协庄、良庄、翟镇等矿井逐步应用，有广泛的应用前景。