1300m煤层开采综合技术研究

鉴定意见：本成果由教育部组织鉴定，鉴定认为：从分析研究的理论基础和实践基础(包括矿井各开采水平的温度增长梯度．矿山压力、岩层运动、矿山压力显现特征及其控制实测研究及有效控制的实践等)，研究的针对性和明确的目标及理论与实际结合的完整体系，以及研究的深度和提出决策成果的科学性来说都是国内外少见的。综上所述，本课题从研究的深度、系统性和科学性及提供的研究成果的实用性方面达到国际先进水平，重要部分居领先地位。 

成果简介：深部煤层开采问题是我国煤炭工业可持续发展必将面对的重大难题。据统计，我国埋藏深度大于1 000m的煤炭资源占资源总量的53％；埋藏深度大于600m的占73％。因此，研究深部开采关键技术与合理开采深度是深部煤层开采迫切需要研究的课题。

新汶老区孙村矿进入1300m埋深开采，是我国目前最大采深矿井之一，随开采深度增加，深部矿压显现强烈，冲击灾害事故频发，生产条件恶化；井下地温急剧升高，通风状况恶化；巷道维护困难，生产成本增加。孙村煤矿所出现的超深矿井开采中的关键技术难题在我国很具典型性。本研究对我国煤炭工业的可持续发展有着重要意义。 

成果的关键技术与创新点：本成果对新汶老区埋深1300m煤层开采布署，矿压控制、地温预测与热害治理、大变形围岩支护、冲击灾害治理等关键难题进行了综合研究，并对深部开采技术可行性、经济合理性进行了客观评价，取得如下研究成果：

1)通过对深部煤岩地温实测、风阻测定与模拟计算等，全面获得超深开采中地温热害分布规律与通风预测结果；提出并采用了移动式局部降温与通风降温相结合的综合措施，取得了显著的降温效果，实践证实了其有效性和经济性。

 2)结合矿压观测、数值模拟，提出了采场矿压显现规律与开拓延伸、开采设计、矿压控制、合理开采深度与布局等关键问题的决策建议；采集现有最深水平煤岩试样，通过系列试验获得了深部煤岩冲击倾向性鉴定结果，提出和实施了煤岩注水防冲、上行开采等技术措施，为该矿井深部安全开采奠定了重要试验基础，孙村矿应用本成果在安全高效开采方面取得显著成效。

3)通过对深部各类巷道变形、顶板离层、锚杆内力、锚托力等矿压实测与模拟研究。全面获得了深部各类巷道不同支护形式下围岩大变形实测与数值模拟规律，提出并实施顶、帮，底锚杆一体化承载等支护优化设计方案与措施。

4)成果应用于新汶老区超深矿井开采的重大决策，并解决了其关键难题。采用移动局部降温法、上行开采、支护优化等技术获得直接经济效益2380万元。解决了1 300m超深水平常规方法难以开采的深部2000万t煤炭资源回收难题，延长该矿服务年限约20年。

成果与国内外同类研究对比：孙村煤矿采深已达1300m，是我国煤矿最大开采深度矿井之一，在不久的将来，本课题研究的技术难题将陆续在我国其他深部矿中出现。国外主要产煤国家如德国，俄罗斯、英国、波兰等都有深部资源开采问题，这些国家也相继开展了有关深部开采的研究，但由于问题的复杂性，目前对深部开采设计规范和基础理论研究仍不够深入和系统。    国家一级科技查新咨询单位查新报告认为：”经全面检索，在检索范围内，国内外未检索到与本课题主要研究内容相同的针对煤矿深部开采的采场矿压控制、地热灾害治理与深部地温预测、高地应力下深部大变形流变围岩巷道支护、围岩冲击倾向性鉴定与冲击灾害治理等关键技术进行综合研究及应用的文献报道”。

成果应用与推广效果：本成果具有创新性、先进性和推广价值，为同类深部开采矿井提供了典型案例和有效方法。提出的采用移动式局部降温方法等降温技术措施，为同类遭受高温热害矿井提供了一种有效的解决途径。提出的煤岩注水与上行开采等技术措施，对同类矿井防冲具有重要参考价值；提出的深部高应力大变形围岩支护优化措施可用于同类巷道支护。

成果应用取得了显著的经济与社会效益。据孙村矿测算，与原有全矿井降温方法相比。采用本成果防治地温热害2002年产生直接经济效益1800万元；应用本成果的巷道支护技术，2002年节省资金580万元。采用本成果后，使1 300m超深水平常规方法难以开采的至少2000万t煤炭可采储量得以回收，并延长矿井服务年限约20年，使孙村矿现有3亿元固定资产能够得到有效利用，相当于在没有大量增加投资的情况下新建了一座年产百万吨的矿井。该矿8000多名职工的就业问题有了保证，大大缓解了矿区目前和未来的就业压力。本成果为孙村煤矿的安全高效生产与可持续发展提供了科学依据，将对我国煤矿安全生产和可持续发展具有重要的现实和战略意义。