1.成果的基本情况
黄陇侏罗纪煤田地质条件复杂，水、火、瓦斯、强矿压等多种灾害共存。2000~2005年，区内累计生产原煤2.7亿吨，死亡467人，百万吨死亡率1.73，其中，陕煤化集团矿井累计生产原煤3487万吨，死亡232人，百万吨死亡率6.65，2004年11月28日陈家山煤矿发生了特大瓦斯爆炸事故，死亡166人，造成了巨大的社会影响。2005年国家安全会诊要求开展耦合灾害防治研究。本项目历时6年，完成野外调查154174km2，现场调查69次，矿压观测142天，钻孔5146个，进尺335309m，物探测线452943m，测点37710个，排水巷2800m，瓦斯抽放巷5000m，各类测试试验762组（次），抽水试验63层次，注浆240次，巷道支护12780m。
项目推广应用后，建成了16个安全高效矿井，累计安全产煤1.58亿吨，直接经济效益295.8亿元，百万吨死亡率由6.65（全国同期为3.08）降至0.03（全国同期为0.293），取得了显著的经济和社会效益。
2.主要技术指标
建立了黄土沟壑区致灾地质因素综合探查技术体系：（1）揭示了巨厚黄土层的地震响应特征，确定了“沟底激发，塬面接收”获取有效波的技术途径，提出了“沿沟弯线+多方位塬面直线”的地震特殊观测系
统，突破了黄土沟壑区煤炭浅层地震勘探技术瓶颈。（2）揭示了巨厚黄土层的电性特征，集成创新了巨厚黄土覆盖区含水层富水性探测技术，发明了矿井巷道顺层直流超前探测技术，破解了掘进工作面前方潜在突水构造预测难题。
研发了反向排水建井和顶板水害超前疏放技术。（1）针对斜井井筒穿越巨厚松软含水层时水岩耦合导致井壁垮塌，无法维护的问题，提出了在井田内选择弱富水区先行施工通风立井，在风井和主井井底施工联络巷，运用定向定点反向钻探技术，沿主斜井井筒底面施工疏水钻孔，形成了斜井施工、钻孔导水、风井排水的建井技术。（2）针对煤层顶板之上冲刷充填型富水区，采用井下定向定点钻探技术，施工定向高精度疏水钻孔，实现超前疏放。
揭示了煤油气共生矿井瓦斯与煤层自燃耦合致灾机理，开发了耦合灾害协同防控预警系统。（1）提出了煤油气共生矿井瓦斯是由煤层瓦斯、顶底板瓦斯和煤系油气组成的复合气体，开采过程中的突出特点是瓦斯含量低、涌出量大、规律性差。（2）通过实验确定了煤油气共生矿井瓦斯（油气）成分、燃爆范围以及煤层自燃的变化规律。（3）创立了煤油气共生矿井耦合灾害防治新理念，建立了以防火为核心技术的协同防控技术体系，研发了矿井多源信息融合的无线自组网监测预警系统。 针对巨厚黄土载荷层、沟壑纵横地貌、透镜状砾岩、巨厚松软含水层组合状态下，矿压变化大，规律性差的特点，建立了高强稳定型锚网支护、棚索协同支护、“控帮+卸压槽”综合控底、“底反拱+底板锚索”控底技术体系。
3.影像资料
根据地震正演模拟的结论，利用克浪软件对黄土沟壑区实际地形条件下的地震观测系统进行了优化设计，采用“接收线穿沟过塬束状布设、炮点沿沟布设、固定排列接收”的特殊观测系统，即利用“沟底激发，塬面接收”获取有效波的技术途径，提出了“沿沟弯线+多方位塬面直线”的地震特殊观测系统，形成了黄土沟壑区地震勘探特观设计的方法，在保证目的层有效覆盖次数相对均匀、方位角比较合理的前提下，使黄土沟壑区地震记录的甲级率提高了25%以上。
图2-6-2-1 黄土沟壑区地震勘探特殊观测系统
黄土层的电性特征取决于含水率，只有当黄土层不能对下伏岩层形成屏蔽时，地面直流电法才能够有效探测下伏岩层的含水性。针对沟壑地貌巨厚黄土层的地质条件，分别采用地面瞬变电磁法和直流电法，解决了高阻、低阻屏蔽，地形复杂的条件下富水性探测的难题.
图2-6-2-2 黄陵一号煤矿402 工作面富水性探测
为了实现防止煤层自燃与瓦斯抽采并举，对煤矿安全监控系统、火灾束管监测系统、无线自组网温度监测系统、分布式光线温度监测系统监测的指标数据进行了融合，开发出了矿井多源信息融合自燃监测预警系统，基于实验研究、现场观测及专家经验得出的火灾预警指标体系和火灾发展规律，利用模式识别等数学方法，融合处理来自不同位置、具有不同物理 含义的多源火灾信息，判断火灾危险程度，确定火灾危险区域，实现了煤矿井下火灾的监测预警。
图2-6-2-3 矿井多源信息融合监测预警系统
（二）黄陇侏罗纪煤田煤油气共生矿井耦合灾害防控关键技术
1.成果的基本情况
黄陇侏罗纪煤田地质条件复杂，水、火、瓦斯、强矿压等多种灾害共存。2000~2005年，区内累计生产原煤2.7亿吨，死亡467人，百万吨死亡率1.73，其中，陕煤化集团矿井累计生产原煤3487万吨，死亡232人，百万吨死亡率6.65，2004年11月28日陈家山煤矿发生了特大瓦斯爆炸事故，死亡166人，造成了巨大的社会影响。2005年国家安全会诊要求开展耦合灾害防治研究。本项目历时6年，完成野外调查154174km2，现场调查69次，矿压观测142天，钻孔5146个，进尺335309m，物探测线452943m，测点37710个，排水巷2800m，瓦斯抽放巷5000m，各类测试试验762组（次），抽水试验63层次，注浆240次，巷道支护12780m。
项目推广应用后，建成了16个安全高效矿井，累计安全产煤1.58亿吨，直接经济效益295.8亿元，百万吨死亡率由6.65（全国同期为3.08）降至0.03（全国同期为0.293），取得了显著的经济和社会效益。
2.主要技术指标
（1）建立了黄陇侏罗纪煤田致灾地质因素综合探查技术体系：（1）揭示了巨厚黄土层的地震响应特
征，确定了“沟底激发，塬面接收”获取有效波的技术途径，提出了“沿沟弯线+多方位塬面直线”的地震特殊观测系统，突破了黄陇侏罗纪煤炭浅层地震勘探技术瓶颈。（2）揭示了巨厚黄土层的电性特征，集成创新了巨厚黄土覆盖区含水层富水性探测技术，发明了矿井巷道顺层直流超前探测技术，破解了掘进工作面前方潜在突水构造预测难题。
（2）研发了反向排水建井和顶板水害超前疏放技术。（1）针对斜井井筒穿越巨厚松软含水层时水岩耦合导致井壁垮塌，无法维护的问题，提出了在井田内选择弱富水区先行施工通风立井，在风井和主井井底施工联络巷，运用定向定点反向钻探技术，沿主斜井井筒底面施工疏水钻孔，形成了斜井施工、钻孔导水、风井排水的建井技术。（2）针对煤层顶板之上冲刷充填型富水区，采用井下定向定点钻探技术，施工定向高精度疏水钻孔，实现超前疏放。
（3）揭示了煤油气共生矿井瓦斯与煤层自燃耦合致灾机理，开发了耦合灾害协同防控预警系统。提出了煤油气共生矿井瓦斯是由煤层瓦斯、顶底板瓦斯和煤系油气组成的复合气体，开采过程中的突出特点是瓦斯含量低、涌出量大、规律性差。通过实验确定了煤油气共生矿井瓦斯（油气）成分、燃爆范围以及煤层自燃的变化规律。创立了煤油气共生矿井耦合灾害防治新理念，建立了以防火为核心技术的协同防控技术体系，研发了矿井多源信息融合的无线自组网监测预警系统。
（4）针对巨厚黄土载荷层、沟壑纵横地貌、透镜状砾岩、巨厚松软含水层组合状态下，矿压变化大，
规律性差的特点，建立了高强稳定型锚网支护、棚索协同支护、“控帮+卸压槽”综合控底、“底反拱+底板锚索”控底技术体系。
3.影像资料
发明矿井直流超前探测技术，超前探测距离达到100m，破解了掘进工作面前方潜在突水构造预测难题。
图2-6-2-4 直流电法超前探测图
通过对斜井井筒穿越地层的分析研究，提出了反向排水的新理念，根据富水性探测成果，在井田内选择弱富水区先行施工通风立井，在风井和主井井底施工联络巷，运用定向定点反向钻探技术，沿主斜井井筒底面施工疏水钻孔，形成斜井施工、钻孔导水、风井排水的建井技术。用2 年时间完成了916m 的斜井，为巨厚松软含水层中斜井建设创立了一条新途径
图2-6-2-5 井筒反向排水示意图
提出了U 型钢支护结构补偿技术，采用外置式锚索与棚式支护耦合装置和棚式支护稳结装置等，分别对巷顶、巷帮下部进行结构补偿，实现了破碎围岩巷道的有效支护，有效解决了西部侏罗纪煤田软岩巷道支护难题。
图2-6-2-6 U 型钢支护结构补偿技术
（三）西部侏罗纪煤自燃隐患识别及预测技术
1.成果的基本情况
煤火灾害主要包括矿井煤层自燃火灾和地面煤田火灾，是西部煤矿开采的主要灾害之一。在西部，侏罗纪煤炭储量巨大，煤火灾害严重，在大中型煤矿中，自然发火危险程度严重的占72.9%，因自燃造成的经济损失每年达数十亿元。近年来，随着西部高产高效新技术的不断发展，矿井开采强度加大，煤层自燃危险性有明显增大趋势。煤自燃环境的复杂性、高温火源的隐蔽性和煤氧化释放出气体的漂移性决定了煤自然发火早期预报难度大、准确性差、预警技术相对滞后，从而严重制约了煤层自然发火防治技术的成熟和发展，威胁着矿井的安全生产。西部的煤田露头自燃火灾也十分严重，据统计有煤田火区56处，火区总面积720km2，
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议