中国平煤神马集团煤与瓦斯共采及关键技术研究.pdf

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1、2014年第3期中州煤炭总第219期中国平煤神马集团煤与瓦斯-H-、／l及关键技术研究张建国(中国平煤神马集团，河南平顶山467000)摘要：国家973计划“深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论”，针对深部煤炭资源开采中煤与瓦斯共采的共性基础问题，以河南平顶山矿区为研究试验基地，在深刻认识深部煤岩地质环境(深部煤岩体结构与复杂地质条件、裂隙场演化机制)、高应力环境(高地应力特征及高强度开采工程扰动规律)、共性问题(高应力强卸荷下深部多组裂隙煤岩体的力学行为、裂隙场演化规律、瓦斯场的富集及导向流动规律)的基础上

2、，建立适合我国高瓦斯煤层赋存特点的深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论体系。初步形成了具有平顶山矿区特色的煤与瓦斯共采基础理论体系。研究成果为深部高突低透难采煤层的煤与瓦斯共采提供了必要的技术保障。关键词：煤与瓦斯共采；深部煤炭开采；瓦斯治理；平顶山矿区中图分类号：TD823．82文献标志码：B文章编号：1003—0506(2014)03—0001—03随着经济快速发展，我国对能源、特别是煤炭的o需求量不断增加，煤矿开采以每年20～50m的速度国家973计划“深部煤炭开发中煤与瓦斯共采向深部延伸。进入深部开采

3、后，地应力、煤层瓦斯压理论”，针对深部煤炭资源开采中煤与瓦斯共采的力、瓦斯含量、地温不断增高，矿井深部地质构造复共性基础问题，以河南平顶山矿区为研究试验基地，杂，煤质松软且透气性差，采前瓦斯预抽困难，煤与以深部开采下破断煤岩体中瓦斯吸附、解吸与物质瓦斯突出灾害日趋严重，防治煤与瓦斯突出事故已流动规律、多场多尺度裂隙结构演化和瓦斯运移规成为当前煤矿安全生产的重中之重。突出煤层律、破断煤岩体中瓦斯导向流动的形成机制及控制瓦斯防治是煤矿安全生产的必由之路，尤其是单一理论、深部煤与瓦斯共采的时空协同作用机制及优

4、低透气强吸附突出煤层瓦斯防治更是困扰煤炭行业化理论4个关键科学问题为核心，开展系统的理论发展的重要难题，也是严重威胁煤矿职工人身安全和方法研究。在深刻认识深部煤岩地质环境(深部的隐患。煤岩体结构与复杂地质条件、裂隙场演化机制)、高平顶山矿区是瓦斯灾害重灾区，是全国45个重应力环境(高地应力特征及高强度开采工程扰动规点监控矿区之一。随着矿井开采深度的增加，集团律)、共性问题(高应力强卸荷下深部多组裂隙煤岩所属矿井瓦斯含量、瓦斯压力逐渐增加，突出危险性体的力学行为、裂隙场演化规律、瓦斯场的富集及导越来越大。

5、截至2012年底，现有的16对煤与瓦斯向流动规律)的基础上，建立适合我国高瓦斯煤层突出矿井共发生突出事故156次，给安全生产带来赋存特点的深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论体严重威胁。平顶山矿区主采煤层开采深度大，地质系，并建成深部煤与瓦斯共采示范工程。构造复杂，瓦斯含量高、瓦斯压力大，煤层透气性系作为该项目的配套项目，“中国平煤神马集团数低，突出危险性大。因此，研究和解决单一低煤与瓦斯共采及关键技术研究”项目分为3个子课透气强吸附突出煤层高效抽采技术是当前刻不容缓题：“采动过程中破断煤岩体的结构特征及联通

6、性的任务，也是突出煤层深部安全开采的技术保障之规律研究”、“深部采动破断煤岩体中瓦斯运移与富集机理及规律研究”以及“单一低透煤层增透机制收稿日期：2014—02—18和有效抽采技术研究”。该项目从2011年开始立基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目作者简介：张建国(1965一)，男，河南滑县人，教授级高级工程师，博项，围绕平顶山矿区深部开采条件下煤与瓦斯共采士，从事煤矿技术管理及煤矿通风安全技术研究，现任中国平煤神马核心问题进行基础理论与现场实践研究，目前已全能源化工集团总工程师。面完成

7、了研究内容，初步形成了具有中国平煤神马．1．2014年第3期中州煤炭总第219期集团矿区特色的煤与瓦斯共采基础理论体系。展了3种典型(无煤柱开采、放顶煤开采、保护层开采)开采条件下煤岩破坏支承压力、瓦斯压力规律1矿区概况研究。真实模拟了深部开采导致的应力环境和条平顶山矿区共有平顶山、禹州、汝州3块煤田，件，有针对性地开展煤岩体的采动力学实验，使得煤地跨9个县市。矿区东西长138km，南北宽82km，岩体的实验结果能真正对应不同开采方式条件下的面积约10000km。拥有24个原煤生产单位、共36采动力学行

8、为。对生产矿井，煤炭总产能5000万t／a。主采煤层自(2)提出了对煤岩体自然裂隙进行统计分类的上而下分别为丁、丁、戊、戊、戊。、己。、己。、新方法，归纳了单一型、平行型、交叉型和混合型4己，、庚：。等煤层，丁、戊、己己柙、庚：。煤层为种结构特征，重构煤岩裂隙空间网络，揭示了裂隙煤突出煤层，矿区煤层赋存状况复杂，是瓦斯灾害较为岩统计强度规律。基于裂隙煤岩体的分形维数与力严重的矿区之一。煤层透气性系数为0．004～学特征提出裂隙煤岩体力学参数