煤炭資源綠色開采研究進(jìn)展[共100頁]

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1、二二九年九月九年九月安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題二、綠色開采技術(shù)的基本內(nèi)容二、綠色開采技術(shù)的基本內(nèi)容三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)六、矸石充填采煤技術(shù)六、矸石充填采煤技術(shù)一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題1.全國煤炭產(chǎn)量全國煤炭產(chǎn)量2.煤礦瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放煤礦瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放3.煤礦突水災(zāi)害與水資源破壞煤礦突水災(zāi)害與水資源破壞4.煤矸石的露天排放問題煤矸石的露天排放問題5.“三下三下”壓煤問題壓煤問題6.煤礦安全與

2、環(huán)境問題的特殊性煤礦安全與環(huán)境問題的特殊性1. 全國煤炭產(chǎn)量全國煤炭產(chǎn)量2007年全國煤炭產(chǎn)量年全國煤炭產(chǎn)量25.5億噸億噸其中其中95以上為井工開采以上為井工開采一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題2008年全國煤炭產(chǎn)量年全國煤炭產(chǎn)量27.16億噸億噸2. 煤礦瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放煤礦瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題高瓦斯及煤高瓦斯及煤與瓦斯突出與瓦斯突出低瓦斯低瓦斯 3. 煤礦突水災(zāi)害與水資源破壞煤礦突水災(zāi)害與水資源破壞我國我國60%60%的礦區(qū)為石碳的礦區(qū)為石碳二疊系含煤地層二疊系含煤地層, ,其中其中80%80%受受到嚴(yán)重的突水危險。

3、到嚴(yán)重的突水危險?，F(xiàn)在，我國每年排出現(xiàn)在，我國每年排出礦井水礦井水6060億億mm3 3左右，只利用左右，只利用25%25%左右，造成礦區(qū)水源枯左右，造成礦區(qū)水源枯竭、水與生態(tài)環(huán)境的破壞。竭、水與生態(tài)環(huán)境的破壞。一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題 4. 煤矸石的露天排放問題煤矸石的露天排放問題 5. “三下三下”壓煤問題壓煤問題 我國的煤炭資源回收我國的煤炭資源回收率僅為率僅為40%40%左右，左右，“三三下下”（村莊下、道路下、（村莊下、道路下、水體下）壓煤是其重要水體下）壓煤是其重要根源。根源。 如：如： 新汶礦區(qū)新汶礦

4、區(qū)“三三下下”壓煤高達(dá)壓煤高達(dá)2.672.67億噸，億噸，占可采儲量的占可采儲量的70%70%多。多。一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題 6. 我國煤礦安全與環(huán)境問題的特殊性我國煤礦安全與環(huán)境問題的特殊性v 經(jīng)濟(jì)高速增長依賴于煤炭資源經(jīng)濟(jì)高速增長依賴于煤炭資源v 煤層賦存條件煤層賦存條件v 煤層瓦斯地質(zhì)條件煤層瓦斯地質(zhì)條件v 煤層水文地質(zhì)條件煤層水文地質(zhì)條件v “三下三下”壓煤與土地資源條件壓煤與土地資源條件v 創(chuàng)新綠色采煤技術(shù)為核心創(chuàng)新綠色采煤技術(shù)為核心煤炭開采形成的環(huán)境問題之一煤炭開采形成的環(huán)境問題之一一、煤炭資源環(huán)境與

5、安全問題一、煤炭資源環(huán)境與安全問題二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭；地下水；煤煤炭；地下水；煤層內(nèi)所含的瓦斯；土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其層內(nèi)所含的瓦斯；土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床他礦床都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用。都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用。二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出 根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采

6、技根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：術(shù)主要包括以下內(nèi)容： 水資源保護(hù)水資源保護(hù)形成形成“保水開采保水開采”技術(shù)；技術(shù)； 土地與建筑物保護(hù)土地與建筑物保護(hù)形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)；形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)； 瓦斯抽放瓦斯抽放形成形成“煤與瓦斯共采煤與瓦斯共采”技術(shù)；技術(shù)； 煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)；煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)； 地下氣化技術(shù)。地下氣化技術(shù)。 采場老頂巖層采場老頂巖層“砌體梁砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對開采過程中的礦山壓結(jié)構(gòu)模型是針對開采過程中的礦山壓力控制提出來的。力控制提出來的。 關(guān)鍵層理論的提出是為了研究覆巖

7、中厚硬巖層對層狀礦體開采關(guān)鍵層理論的提出是為了研究覆巖中厚硬巖層對層狀礦體開采中節(jié)理裂隙的分布及其對瓦斯抽采與突水防治以及對開采沉陷控制中節(jié)理裂隙的分布及其對瓦斯抽采與突水防治以及對開采沉陷控制等的影響，為綠色開采提供了理論基礎(chǔ)。等的影響，為綠色開采提供了理論基礎(chǔ)。 二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出綠色開采綠色開采技術(shù)體系技術(shù)體系煤炭開采煤炭開采巖層移動巖層移動排放矸石排放矸石地下水流失地下水流失與突水事故與突水事故瓦斯卸壓流動、瓦斯事瓦斯卸壓流動、瓦斯事故與排放瓦斯污染環(huán)境故與排放瓦斯污染環(huán)境地表塌陷、土地地表塌陷、土地與建筑物損害與建筑物損害占用土地占用土地污染環(huán)境污染環(huán)境保水保水開采

8、開采煤與煤層氣煤與煤層氣共采共采條帶開采條帶開采充填開采充填開采矸石不出井矸石不出井與煤巷支護(hù)與煤巷支護(hù)煤炭地下煤炭地下氣化氣化二、綠色開采的提出二、綠色開采的提出 采動破裂煤巖體中水與瓦斯流動規(guī)律，需建立采動破裂煤巖采動破裂煤巖體中水與瓦斯流動規(guī)律，需建立采動破裂煤巖體滲流實驗研究系統(tǒng)；體滲流實驗研究系統(tǒng)； 基于巖層移動與關(guān)鍵層理論的開采沉陷預(yù)測與建筑物下采煤基于巖層移動與關(guān)鍵層理論的開采沉陷預(yù)測與建筑物下采煤的定量設(shè)計方法；的定量設(shè)計方法； 適合煤礦特點的充填采礦材料與工藝系統(tǒng)；適合煤礦特點的充填采礦材料與工藝系統(tǒng)； 煤礦綠色開采技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評價方法與法規(guī)煤礦綠色開采技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評價方法與法規(guī)

9、。若干待研究的問題若干待研究的問題煤礦綠色開采煤礦綠色開采采動巖體結(jié)構(gòu)運(yùn)動理論采動巖體結(jié)構(gòu)運(yùn)動理論采動裂隙巖體滲流理論采動裂隙巖體滲流理論煤與瓦斯共采煤與瓦斯共采保水采煤保水采煤矸石充填采煤矸石充填采煤綠色開采技術(shù)框架綠色開采技術(shù)框架三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)1. 瓦斯抽采方法分類瓦斯抽采方法分類2. 采動卸壓瓦斯抽采采動卸壓瓦斯抽采3. 煤與瓦斯共采效果煤與瓦斯共采效果采后抽采采后抽采采前抽采采前抽采（預(yù)抽）（預(yù)抽）采中抽采采中抽采（邊采邊抽）（邊采邊抽）煤礦瓦斯抽采方法煤礦瓦斯抽采方法1. 瓦斯抽采方法分類瓦斯抽采方法分類三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)采前抽采采前抽

10、采(預(yù)抽預(yù)抽)鄰近層抽采鄰近層抽采本煤層抽采本煤層抽采地面鉆井抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采穿層鉆孔抽采順層鉆孔抽采順層鉆孔抽采交叉鉆孔抽采交叉鉆孔抽采煤層巷道抽采煤層巷道抽采地面鉆井抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采穿層鉆孔抽采走向巷道抽采走向巷道抽采傾向巷道抽采傾向巷道抽采水平長鉆孔抽采水平長鉆孔抽采三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)采中抽采采中抽采(邊采邊抽邊采邊抽)掘進(jìn)工作面抽采掘進(jìn)工作面抽采回采工作面抽采回采工作面抽采地面鉆井抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采穿層鉆孔抽采順層鉆孔抽采順層鉆孔抽采煤層巷道抽采煤層巷道抽采采空區(qū)埋管抽采采空區(qū)埋管抽采巷幫鉆孔抽采巷幫鉆孔抽采迎頭鉆孔抽采迎頭鉆孔抽

11、采相鄰巷道抽采相鄰巷道抽采三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)采后抽采采后抽采 采空區(qū)抽采采空區(qū)抽采地面鉆井抽采密閉插管抽采密閉鉆孔抽采以上各種方法的組合構(gòu)成了以上各種方法的組合構(gòu)成了煤礦瓦斯的綜合抽采煤礦瓦斯的綜合抽采三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)首采煤層地表2. 采動卸壓瓦斯抽采采動卸壓瓦斯抽采三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)-冒落帶，冒落帶，-裂隙帶，裂隙帶，-彎曲下沉帶彎曲下沉帶A-煤壁支撐影響區(qū)，煤壁支撐影響區(qū)，B-離層裂隙區(qū)，離層

12、裂隙區(qū)，C-重新壓實區(qū)重新壓實區(qū)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂

13、隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)冒落帶彎曲下沉帶底鼓破碎帶裂隙帶首采煤層地表風(fēng)巷機(jī)巷三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)陽泉、淮南、水城、盤江、松藻、陽泉、淮南、水城、盤江、松藻、晉城、撫順晉城、撫順 、淮北等、淮北等1010個礦業(yè)集個礦業(yè)集團(tuán)年抽采量超過團(tuán)年抽采量超過1 1億立方米億立方米山西、遼寧、安徽、重慶等山西、遼寧、安徽、重慶等5 5個省個省市年抽采量超過市年抽采量超過2 2億立方米億立方米3. 煤與瓦斯共采效果煤與瓦斯共采效果三、煤與瓦斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)19771977年以來全國煤炭產(chǎn)量與死亡人數(shù)年以來全國煤炭產(chǎn)量與死亡人數(shù)三、煤與瓦

14、斯共采技術(shù)三、煤與瓦斯共采技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)1. 研究現(xiàn)狀與不足研究現(xiàn)狀與不足2. 關(guān)鍵科學(xué)問題關(guān)鍵科學(xué)問題3. 重點研究內(nèi)容重點研究內(nèi)容4. 主要研究進(jìn)展主要研究進(jìn)展5. 工程應(yīng)用實例工程應(yīng)用實例礦井突水的地質(zhì)特征及條件：安全水頭預(yù)測法、隔水礦井突水的地質(zhì)特征及條件：安全水頭預(yù)測法、隔水層厚度判別法、層厚度判別法、“下三帶下三帶”理論理論(中國中國)等。等。采動裂隙演化與滲流理論：采動裂隙演化與滲流理論：“橫三區(qū)橫三區(qū)”與與“豎三帶豎三帶”裂隙分布規(guī)律裂隙分布規(guī)律(中國中國)、非線性、非線性Darcy滲流理論、裂隙演化與滲流理論、裂隙演化與應(yīng)力耦合滲流理論應(yīng)

15、力耦合滲流理論(中國中國)等。等。礦井突水的中長期預(yù)報方法：突水系數(shù)法、礦井突水的中長期預(yù)報方法：突水系數(shù)法、GIS模型模型法法(中國中國)、斯列薩烈夫法等。、斯列薩烈夫法等。礦井突水的治理方法：疏水降壓法、注漿堵水法等。礦井突水的治理方法：疏水降壓法、注漿堵水法等。1. 研究現(xiàn)狀與不足研究現(xiàn)狀與不足四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)針對中國煤礦開采面臨特別復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)與水文地質(zhì)條針對中國煤礦開采面臨特別復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，例如：奧陶系高承壓、強(qiáng)富水巖溶含水層底板，研究不深件，例如：奧陶系高承壓、強(qiáng)富水巖溶含水層底板，研究不深入。入。采動裂隙場演化規(guī)律、采動巖體滲流突

16、變理論、臨突預(yù)報采動裂隙場演化規(guī)律、采動巖體滲流突變理論、臨突預(yù)報理論等研究不足。理論等研究不足。控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法等研究才起控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法等研究才起步。步。四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)1. 研究現(xiàn)狀與不足研究現(xiàn)狀與不足1、礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造、礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造 地質(zhì)特征及條件地質(zhì)特征及條件2、采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂、采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂 隙演化及滲流突變規(guī)律隙演化及滲流突變規(guī)律3、礦井突水預(yù)測與控制的、礦井突水預(yù)測與控制的 基礎(chǔ)理論與方法基礎(chǔ)理論與方法擬解決的擬解決的關(guān)鍵科學(xué)關(guān)鍵科學(xué)問題問題2. 關(guān)鍵科學(xué)問題關(guān)鍵科學(xué)問題四

17、、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 科學(xué)問題科學(xué)問題1 ： 礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造 地質(zhì)特征與條件地質(zhì)特征與條件p 我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)條件十分復(fù)我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)條件十分復(fù)雜，雜，65%65%左右的礦井受嚴(yán)重突水危脅。左右的礦井受嚴(yán)重突水危脅。p 現(xiàn)有研究對現(xiàn)有研究對陷落柱陷落柱和和斷層斷層等導(dǎo)水構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律、等導(dǎo)水構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律、地下水的賦存和運(yùn)移規(guī)律等認(rèn)識不足。地下水的賦存和運(yùn)移規(guī)律等認(rèn)識不足。四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 陷落柱突水實例陷落柱突水實例 開灤范各莊煤礦開灤范各莊煤礦2171 工作面發(fā)生特工作

18、面發(fā)生特大陷落柱突水大陷落柱突水, 造成造成全礦被淹，最大突水全礦被淹，最大突水量達(dá)量達(dá)2053 m3/min，為目前世界上水量最為目前世界上水量最大的突水。大的突水。陷落柱富含水層工作面四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 科學(xué)問題科學(xué)問題2：采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙 演化及滲流突變規(guī)律演化及滲流突變規(guī)律p 采動引起的應(yīng)力場和裂隙場變化是導(dǎo)通采動引起的應(yīng)力場和裂隙場變化是導(dǎo)通陷落柱和斷層，以及形成新的導(dǎo)水通道陷落柱和斷層，以及形成新的導(dǎo)水通道的前提條件。的前提條件。p 滲流突變是突水致災(zāi)的根源，現(xiàn)有的基滲流突變是突水致災(zāi)的根源，現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究還不能揭示滲流突

19、變的機(jī)理。礎(chǔ)研究還不能揭示滲流突變的機(jī)理。四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 采動裂隙直接導(dǎo)通含水層突水實例采動裂隙直接導(dǎo)通含水層突水實例 廣東興寧大興煤礦，下層煤開采時，采動廣東興寧大興煤礦，下層煤開采時，采動裂隙擴(kuò)展破壞了上層煤開采所留設(shè)的防水煤柱，裂隙擴(kuò)展破壞了上層煤開采所留設(shè)的防水煤柱，導(dǎo)致特大突水，死亡導(dǎo)致特大突水，死亡123人。人。含水層上工作面下工作面煤柱采動裂隙四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 科學(xué)問題科學(xué)問題3：礦井突水預(yù)測與控制的：礦井突水預(yù)測與控制的 基礎(chǔ)理論與方法基礎(chǔ)理論與方法p 目前沒有建立針對不同突水類型的預(yù)測預(yù)目前沒有建立針對不同

20、突水類型的預(yù)測預(yù)報理論模型，還不能實現(xiàn)臨突預(yù)報。報理論模型，還不能實現(xiàn)臨突預(yù)報。p 傳統(tǒng)采煤理論強(qiáng)調(diào)了礦井水的災(zāi)害性，忽傳統(tǒng)采煤理論強(qiáng)調(diào)了礦井水的災(zāi)害性，忽視了水的資源性，并把水作為災(zāi)害的根源視了水的資源性，并把水作為災(zāi)害的根源加以處理，加以處理，“疏干疏干”、“排水排水”等礦井防等礦井防治水方法造成大量水資源浪費(fèi)。治水方法造成大量水資源浪費(fèi)。四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)3 3、礦井突水的預(yù)測預(yù)報理論、礦井突水的預(yù)測預(yù)報理論與方法與方法4 4、控制礦井突水的水資源保、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法護(hù)性采煤理論與方法2 2、采動巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)動及、采動巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)

21、動及滲流突變理論滲流突變理論1 1、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及形成條件特征及形成條件重點重點研究研究內(nèi)容內(nèi)容3. 重點研究內(nèi)容與方案重點研究內(nèi)容與方案四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)研研究究方方向向1、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件、礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件 3、采動巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件、采動巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件 6、礦井突水的水量預(yù)測理論與方法、礦井突水的水量預(yù)測理論與方法 5、礦井突水的危險性評價理論與方法、礦井突水的危險性評價理論與方法 7、突水前兆信息演化規(guī)律及實時監(jiān)測理論、突水前兆信息演化規(guī)律及實

22、時監(jiān)測理論 8、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法、控制礦井突水的水資源保護(hù)性采煤理論與方法 2、礦井突水的動力學(xué)特征及控制因素、礦井突水的動力學(xué)特征及控制因素 4、采動巖體滲流規(guī)律與突變機(jī)理、采動巖體滲流規(guī)律與突變機(jī)理 四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)煤礦突水機(jī)理與突水防治理論煤礦突水機(jī)理與突水防治理論理理論分析論分析數(shù)值數(shù)值模擬模擬物理物理模擬模擬現(xiàn)場測試現(xiàn)場測試水文地水文地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)工程地工程地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)構(gòu)造地構(gòu)造地質(zhì)學(xué)質(zhì)學(xué)采礦采礦工程工程地球物地球物理勘探理勘探礦井突水災(zāi)害治理礦井突水災(zāi)害治理研究對象研究對象研究內(nèi)容研究內(nèi)容研究方法研究方法涉及學(xué)科涉及學(xué)科科學(xué)問題科學(xué)

23、問題礦井突水的含導(dǎo)礦井突水的含導(dǎo)水構(gòu)造地質(zhì)特征水構(gòu)造地質(zhì)特征及條件及條件采動巖體結(jié)構(gòu)破壞采動巖體結(jié)構(gòu)破壞與裂隙演化及滲流與裂隙演化及滲流突變規(guī)律突變規(guī)律礦井突水預(yù)測與礦井突水預(yù)測與控制的基礎(chǔ)理論控制的基礎(chǔ)理論與方法與方法礦井突水的礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及形構(gòu)特征及形成條件成條件采動巖體破裂采動巖體破裂結(jié)構(gòu)運(yùn)動及采結(jié)構(gòu)運(yùn)動及采動巖體滲流突動巖體滲流突變理論變理論礦井突水的礦井突水的預(yù)測預(yù)報理預(yù)測預(yù)報理論與方法論與方法控制礦井突控制礦井突水的水資源水的水資源保護(hù)性采煤保護(hù)性采煤理論與方法理論與方法巖石巖石力學(xué)力學(xué)滲流滲流理論理論信息信息科學(xué)科學(xué)安全安全工程工程四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)

24、四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)突水水源水源隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層天天然然構(gòu)構(gòu)造造采采動動裂裂隙隙突水通道突水通道內(nèi)容內(nèi)容1 1地質(zhì)結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征與條件與條件內(nèi)容內(nèi)容2 2裂隙演裂隙演化與滲化與滲流突變流突變內(nèi)容內(nèi)容3 3預(yù)測預(yù)預(yù)測預(yù)報理論報理論與方法與方法內(nèi)容內(nèi)容4 4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)內(nèi)容內(nèi)容1 1地質(zhì)結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征與條件與條件內(nèi)容內(nèi)容2 2裂隙演裂隙演化與滲化與滲流突變流突變內(nèi)容內(nèi)容3 3預(yù)測預(yù)預(yù)測預(yù)報理論報理論與方法與方法內(nèi)容內(nèi)容4 4控制突控制突水的采水的采煤方法煤方法突水水源水源隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層天天然然構(gòu)構(gòu)造造

25、采采動動裂裂隙隙突水通道突水通道保水采煤與保水采煤與煤水共采煤水共采危險評價理危險評價理論與方法論與方法水量預(yù)測理水量預(yù)測理論與方法論與方法前兆信息與前兆信息與臨突預(yù)報臨突預(yù)報地質(zhì)結(jié)構(gòu)模地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及條件式及條件 地質(zhì)動力學(xué)地質(zhì)動力學(xué)及控制因素及控制因素隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層與裂隙演化與裂隙演化采動裂隙滲采動裂隙滲流與突變流與突變四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 隔水關(guān)鍵層的定義隔水關(guān)鍵層的定義 水最終要穿透的巖層或最終被阻隔住的巖層水最終要穿透的巖層或最終被阻隔住的巖層被稱為隔水關(guān)鍵層。被稱為隔水關(guān)鍵層。v 隔水關(guān)鍵層的三種類型隔水關(guān)鍵層的三種類型其一，堅硬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層；其一，

26、堅硬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層；其二，泥質(zhì)軟弱巖性隔水層；其二，泥質(zhì)軟弱巖性隔水層；其三，堅硬與軟弱組合巖層隔水層。其三，堅硬與軟弱組合巖層隔水層。4. 主要研究進(jìn)展主要研究進(jìn)展四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性p 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定判據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定判據(jù)1113niniiiiihhE311nsiiiiiiE hh 剛度：剛度：強(qiáng)度：強(qiáng)度：l1ln+1 p 滲流穩(wěn)定判據(jù)滲流穩(wěn)定判據(jù)00112114()nnjjnijijaaniiihppcckh 1四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 采動破碎巖體滲流突變理論研究采動破碎巖體滲流突變理論研究2

27、20tx-10001002003004005000306090120150180t / s滲透系數(shù)/10-6cm/s5MPa10MPa15MPa混沌吸引子混沌吸引子滲流失穩(wěn)判據(jù)滲流失穩(wěn)判據(jù)滲流方程滲流方程實測與試驗實測與試驗滲滲流流特特性性四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 試驗原理、方法與裝置試驗原理、方法與裝置原位采動破碎巖體水原位采動破碎巖體水滲流特性試驗裝置滲流特性試驗裝置 堆積采動破碎巖體水堆積采動破碎巖體水滲流特性試驗裝置滲流特性試驗裝置 四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 采動覆巖裂隙演化與滲流規(guī)律采動覆巖裂隙演化與滲流規(guī)律 (a) 采場推進(jìn)采場推

28、進(jìn)40m (b) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)60m (a) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)40m (b) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)60m 采動覆巖滲流矢量分布圖采動覆巖滲流矢量分布圖采空區(qū)上方垂直滲流速度分布圖采空區(qū)上方垂直滲流速度分布圖四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)突水水源水源隔水關(guān)鍵層隔水關(guān)鍵層天天然然構(gòu)構(gòu)造造采采動動裂裂隙隙突水通道突水通道判別隔水關(guān)鍵判別隔水關(guān)鍵層的位置層的位置井下電法探測、井下電法探測、開采地質(zhì)條件等開采地質(zhì)條件等判別隔水關(guān)鍵判別隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性開采設(shè)計、關(guān)鍵開采設(shè)計、關(guān)鍵層理論分析等層理論分析等判別隔水關(guān)鍵判別隔水關(guān)鍵層滲流穩(wěn)定性層滲流穩(wěn)定性滲流突變理論、滲流突變

29、理論、井下電法探測等井下電法探測等滲流突變通道滲流突變通道的控制的控制優(yōu)化采場設(shè)計、優(yōu)化采場設(shè)計、注漿改造加固等注漿改造加固等安全開采安全開采v 隔水關(guān)鍵層保護(hù)原理隔水關(guān)鍵層保護(hù)原理 穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v采場底板突水防治采場底板突水防治龍固礦龍固礦2120121201工作面為例工作面為例5. 工程應(yīng)用實例工程應(yīng)用實例四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)目標(biāo)：安全開采目標(biāo)：安全開采采礦地質(zhì)條件分析采礦地質(zhì)條件分析l 太原組太原組21煤煤,距奧灰距奧灰45m,水壓水壓4.0MPa;l 突水系數(shù)是臨界值的突水系數(shù)是臨界值的1.5倍倍;l 采深

30、采深460m，采高，采高1.5m;l 底板隔水關(guān)鍵層底板隔水關(guān)鍵層6.3m，=5.5MPa隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判別穩(wěn)定性判別l 井下電法探測，井下電法探測，3條隱伏含水?dāng)鄬?，發(fā)條隱伏含水?dāng)鄬?，發(fā)育深度育深度1630m；l 關(guān)鍵層破斷分析，破斷裂隙深度關(guān)鍵層破斷分析，破斷裂隙深度38m隔水關(guān)鍵層滲流隔水關(guān)鍵層滲流穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析l 滲流突變理論分析，工作面推進(jìn)滲流突變理論分析，工作面推進(jìn)200m隱伏含水?dāng)鄬犹幱型凰ｋU隱伏含水?dāng)鄬犹幱型凰ｋU滲流突變通道控制滲流突變通道控制l 隔水關(guān)鍵層加固措施，局部注漿加固隔水關(guān)鍵層加固措施，局部注漿加固底板破壞區(qū)域的數(shù)值模擬底板破壞區(qū)域的數(shù)

31、值模擬 底板注漿區(qū)域的巖石采樣底板注漿區(qū)域的巖石采樣底板注漿鉆孔布置圖底板注漿鉆孔布置圖 v 采場底板突水防治實例分析資料采場底板突水防治實例分析資料四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)v 采場頂板突水防治采場頂板突水防治俄布礦俄布礦E11022工作面為例工作面為例目標(biāo)：安全開采目標(biāo)：安全開采采礦地質(zhì)條件分析采礦地質(zhì)條件分析l 淺理深淺理深150m，煤厚，煤厚3.8ml 頂板粗砂巖頂板粗砂巖66ml 覆巖砂礫互層（含水層）覆巖砂礫互層（含水層）l 地表有過境水地表有過境水隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析l 結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層破斷，則隔結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層破斷，則隔水關(guān)鍵層失穩(wěn)水關(guān)鍵層

32、失穩(wěn)嚴(yán)格保護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵嚴(yán)格保護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層的完整性層的完整性l 寬條帶寬條帶(短壁短壁)綜采，采寬綜采，采寬60m，煤柱寬，煤柱寬20m四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)采動裂隙場分布采動裂隙場分布頂板貫通裂隙頂板貫通裂隙寬條帶開采設(shè)計寬條帶開采設(shè)計結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層采動覆巖滲流場采動覆巖滲流場v 采場頂板突水防治實例分析資料采場頂板突水防治實例分析資料四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)四、煤礦突水災(zāi)害防治技術(shù)五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)1. 全礦區(qū)保水采煤分區(qū)與保水對策全礦區(qū)保水采煤分區(qū)與保水對策2. 控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定3. 水資源轉(zhuǎn)移存儲與綜合利

33、用水資源轉(zhuǎn)移存儲與綜合利用4. 主要技術(shù)特點主要技術(shù)特點以神東礦區(qū)為例以神東礦區(qū)為例1. 全礦區(qū)保水采煤分區(qū)與保水對策全礦區(qū)保水采煤分區(qū)與保水對策v 水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析與保水分區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析與保水分區(qū)五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 5種隔水層結(jié)構(gòu)種隔水層結(jié)構(gòu) 多層隔水層結(jié)構(gòu)多層隔水層結(jié)構(gòu) 高位隔水層結(jié)構(gòu)高位隔水層結(jié)構(gòu) 低位隔水層結(jié)構(gòu)低位隔水層結(jié)構(gòu) 隔水層側(cè)切結(jié)構(gòu)隔水層側(cè)切結(jié)構(gòu)五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 神東礦區(qū)保水采煤對策神東礦區(qū)保水采煤對策表表1 神東礦區(qū)水資源賦存及保護(hù)對策神東礦區(qū)水資源賦存及保護(hù)對策五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性隔水關(guān)

34、鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性p 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定判據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定判據(jù)1113niniiiiihhE311nsiiiiiiE hh 剛度：剛度：強(qiáng)度：強(qiáng)度：l1ln+1 p 滲流穩(wěn)定判據(jù)滲流穩(wěn)定判據(jù)00112114()nnjjnijijaaniiihppcckh 2. 2. 控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定 1五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 隔水關(guān)鍵層判別流程隔水關(guān)鍵層判別流程五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 采動覆巖裂隙演化與滲流規(guī)律采動覆巖裂隙演化與滲流規(guī)律 (a) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)40m (b) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)60m (a) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)40m (b) 采場推進(jìn)采場推進(jìn)60

35、m 采動覆巖滲流矢量分布圖采動覆巖滲流矢量分布圖采空區(qū)上方垂直滲流速度分布圖采空區(qū)上方垂直滲流速度分布圖五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)( (電法、鉆孔法、淺層地震法電法、鉆孔法、淺層地震法) )表表2 采動覆巖導(dǎo)水裂隙通道高度采動覆巖導(dǎo)水裂隙通道高度v 采動覆巖導(dǎo)水裂隙通道發(fā)育高度采動覆巖導(dǎo)水裂隙通道發(fā)育高度五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(a) 第第1次視電阻率斷面成像圖次視電阻率斷面成像圖(b) 第第4次視電阻率斷面成像圖次視電阻率斷面成像圖高位隔水關(guān)鍵層保水開采電測效果高位隔水關(guān)鍵層保水開采電測效果 （大柳塔（大柳塔1261012610工

36、作面）工作面）五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 控制采動導(dǎo)水裂隙通道閉合控制采動導(dǎo)水裂隙通道閉合導(dǎo)水通道閉合及水位恢復(fù)實測曲線導(dǎo)水通道閉合及水位恢復(fù)實測曲線（補(bǔ)連塔（補(bǔ)連塔31401工作面）工作面）五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)v 局部區(qū)域充填支撐局部區(qū)域充填支撐p 技術(shù)措施技術(shù)措施局部充填開采局部充填開采局部降低開采高度局部降低開采高度p 技術(shù)實施范圍技術(shù)實施范圍穿越地表水體穿越地表水體穿越?jīng)_刷溝谷穿越?jīng)_刷溝谷導(dǎo)水裂隙異常發(fā)育導(dǎo)水裂隙異常發(fā)育五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)頂板水轉(zhuǎn)移并利用頂板水轉(zhuǎn)移并利用采空區(qū)矸石吸附過采空區(qū)矸石吸附過濾凈化方法，水質(zhì)濾凈化方法，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到工業(yè)和農(nóng)指標(biāo)

37、達(dá)到工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)年廢水復(fù)用年廢水復(fù)用1700萬萬m3。3. 水資源轉(zhuǎn)移存儲與綜合利用水資源轉(zhuǎn)移存儲與綜合利用v 利用采空區(qū)轉(zhuǎn)移存儲頂板水利用采空區(qū)轉(zhuǎn)移存儲頂板水五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)潔潔凈凈水水AAA A礦礦井井水水v 向下伏儲水層轉(zhuǎn)移頂板水向下伏儲水層轉(zhuǎn)移頂板水第四系松散層2-2煤層承壓含水層直羅組與延安組上段280mm130mm濾水管濾水管套管不同粒徑的濾料直羅組與延安組巖層2-2煤層承壓含水層變徑永久止水段(a) 回灌孔回灌孔第四系松散層2-2煤層承壓含水層直羅組與延安組上段130mm濾水管濾水管套管第四系含水層直羅組與延安組巖層2-2煤層承壓含水層

38、變徑永久止水段(b) 觀測孔觀測孔石圪臺礦回灌孔與觀測孔設(shè)計圖石圪臺礦回灌孔與觀測孔設(shè)計圖五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù) （1）提出了神東礦區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的五種類型，即：）提出了神東礦區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的五種類型，即：弱含水區(qū)、泉城水源區(qū)、燒變巖富水區(qū)、無隔水層區(qū)和有弱含水區(qū)、泉城水源區(qū)、燒變巖富水區(qū)、無隔水層區(qū)和有隔水層區(qū)五種，并給出了相應(yīng)的保水采煤技術(shù)對策。隔水層區(qū)五種，并給出了相應(yīng)的保水采煤技術(shù)對策。 （2）系統(tǒng)研究給出了神東礦區(qū)開采地質(zhì)條件下隔水關(guān)）系統(tǒng)研究給出了神東礦區(qū)開采地質(zhì)條件下隔水關(guān)鍵層的結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性判據(jù)，揭示了覆巖導(dǎo)水裂隙貫通鍵層的結(jié)構(gòu)與滲流穩(wěn)定性判據(jù)，揭示了覆巖導(dǎo)水裂隙貫

39、通高度與滲流規(guī)律，依此開發(fā)了控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定保高度與滲流規(guī)律，依此開發(fā)了控制隔水關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定保水采煤、控制采動導(dǎo)水裂隙通道閉合保水采煤和局部區(qū)域水采煤、控制采動導(dǎo)水裂隙通道閉合保水采煤和局部區(qū)域充填支撐方式保水采煤等技術(shù)。充填支撐方式保水采煤等技術(shù)。 （3）在無覆巖隔水層條件下，開發(fā)了利用采空區(qū)轉(zhuǎn)移）在無覆巖隔水層條件下，開發(fā)了利用采空區(qū)轉(zhuǎn)移存儲頂板水技術(shù)和利用上下含水層壓力差向下伏儲水層轉(zhuǎn)存儲頂板水技術(shù)和利用上下含水層壓力差向下伏儲水層轉(zhuǎn)移頂板水技術(shù)。移頂板水技術(shù)。4. 主要技術(shù)特點主要技術(shù)特點五、保水采煤技術(shù)五、保水采煤技術(shù)六、矸石充填采煤技術(shù)六、矸石充填采煤技術(shù)1. 解決相關(guān)問題

40、的思路解決相關(guān)問題的思路2. 總體技術(shù)框架總體技術(shù)框架3. 主要技術(shù)研究內(nèi)容主要技術(shù)研究內(nèi)容4. 主要技術(shù)特點主要技術(shù)特點1. 解決相關(guān)問題的思路解決相關(guān)問題的思路解決問題的解決問題的總體思路總體思路技技 術(shù)術(shù) 措措 施施矸石直接充填置矸石直接充填置換換“三下三下”壓煤壓煤循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護(hù)礦區(qū)土地與環(huán)境保護(hù)礦區(qū)土地與環(huán)境回收回收“三下三下”壓煤資源壓煤資源實實 施施 目目 標(biāo)標(biāo)六、矸石充填采煤技術(shù)六、矸石充填采煤技術(shù)2. 總體技術(shù)框架總體技術(shù)框架矸石直接充填置換矸石直接充填置換“三下三下”壓煤總體技術(shù)框壓煤總體技術(shù)框架架六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 項目研

41、究的難點之一項目研究的難點之一 建立矸石充填開采巖層控制理論建立矸石充填開采巖層控制理論1. 不同矸石充填量對應(yīng)的地表變形值不同矸石充填量對應(yīng)的地表變形值2. 同一矸石充填量對應(yīng)的地表最大變形值同一矸石充填量對應(yīng)的地表最大變形值理論上理論上需解決需解決的問題的問題3. 主要技術(shù)研究內(nèi)容主要技術(shù)研究內(nèi)容六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)充填開采充填開采 頂板下沉頂板下沉 等價采高等價采高 頂板下沉頂板下沉 充填開采充填開采 v 矸石充填開采等價采高的概念矸石充填開采等價采高的概念v 矸石充填開采巖層移動控制穩(wěn)定性判據(jù)矸石充填開采巖層移動控制穩(wěn)定性判據(jù)maxzHHHmax建筑物變形能承受的最

42、大允許采高。建筑物變形能承受的最大允許采高。等價采高等價采高 六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 矸石的松散與壓實性能矸石的松散與壓實性能實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)矸石碎脹系數(shù)與壓應(yīng)力矸石碎脹系數(shù)與壓應(yīng)力 矸石孔隙率與壓應(yīng)力矸石孔隙率與壓應(yīng)力 六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 矸石充填開采支架工作載荷計算公式矸石充填開采支架工作載荷計算公式0.2 0.3zpppz充填開采支架載荷；充填開采支架載荷； p全高開采支架載荷。全高開采支架載荷。相似材料模擬系統(tǒng)相似材料模擬系統(tǒng)六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 矸石充填開采等價采高矸石充填開采等價采高Hz的理論計算公式的理論計算公式m

43、ax()()zzzHhkkHhHH實際采高；實際采高； hz充填體空頂距（充實率控制參數(shù)）；充填體空頂距（充實率控制參數(shù)）；k 初始壓實系數(shù)（壓實率控制參數(shù)）；初始壓實系數(shù)（壓實率控制參數(shù)）； 殘余壓實系數(shù)。殘余壓實系數(shù)。k矸石充填開采的矸石充填開采的技術(shù)控制指標(biāo)技術(shù)控制指標(biāo)充實率充實率 hz壓實率壓實率 k六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)1. 拆除開采工作面與采空區(qū)之間的隔離屏障拆除開采工作面與采空區(qū)之間的隔離屏障2. 用同一支護(hù)系統(tǒng)掩護(hù)采煤與充填并行作業(yè)用同一支護(hù)系統(tǒng)掩護(hù)采煤與充填并行作業(yè)3. 用矸石重力為充填主要動力，加輔助壓實力用矸石重力為充填主要動力，加輔助壓實力創(chuàng)新創(chuàng)新與與

44、發(fā)明發(fā)明v 項目研究的難點之二項目研究的難點之二 矸石充入采空區(qū)的空間、通道與動力矸石充入采空區(qū)的空間、通道與動力六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 綜采矸石充填技術(shù)綜采矸石充填技術(shù)工作面工作面 采空區(qū)采空區(qū) 傳統(tǒng)綜采液壓支架傳統(tǒng)綜采液壓支架掩護(hù)斜梁掩護(hù)斜梁 工作面工作面 采空區(qū)采空區(qū) 綜采矸石充填液壓支架綜采矸石充填液壓支架水平短梁水平短梁六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 綜采矸石充填原理綜采矸石充填原理矸石充填運(yùn)輸機(jī)充填工藝矸石充填運(yùn)輸機(jī)充填工藝六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 綜采矸石充填壓實原理綜采矸石充填壓實原理綜采矸石充填壓實系統(tǒng)工作原理綜采矸石充填壓實

45、系統(tǒng)工作原理六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 綜采矸石充填工作面井下工況綜采矸石充填工作面井下工況前部采煤前部采煤后部充填后部充填六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)普采與充填支護(hù)系統(tǒng)普采與充填支護(hù)系統(tǒng)v 普采矸石充填技術(shù)普采矸石充填技術(shù)普采與充填工作面布置普采與充填工作面布置普采與充填支護(hù)系統(tǒng)普采與充填支護(hù)系統(tǒng)充充填填系系統(tǒng)統(tǒng)普采與充填工作面布置普采與充填工作面布置普采矸石充填高速動力拋矸機(jī)普采矸石充填高速動力拋矸機(jī)充充填填面面開開采采面面六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 應(yīng)用效果實例一應(yīng)用效果實例一新汶翟鎮(zhèn)礦村鎮(zhèn)下綜采充填地表移動預(yù)計與實測新汶翟鎮(zhèn)礦村鎮(zhèn)下綜采充填地

46、表移動預(yù)計與實測l 平均采深平均采深500ml 實際采高實際采高2.1ml 等價采高等價采高0.6ml 采出率采出率85%綜采矸石充填地表下沉曲線對比圖綜采矸石充填地表下沉曲線對比圖 六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)v 應(yīng)用效果實例二應(yīng)用效果實例二普采矸石充填地表下沉曲線對比圖普采矸石充填地表下沉曲線對比圖 新汶盛泉礦工廣下普采充填地表移動預(yù)計與實測新汶盛泉礦工廣下普采充填地表移動預(yù)計與實測 l平均采深平均采深450ml 采高采高1.8ml 等價采高等價采高0.4ml 工作面采出率工作面采出率85%六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)（1）矸石直接充填置換煤的方法、工藝、與裝備，包

47、）矸石直接充填置換煤的方法、工藝、與裝備，包括：綜采矸石充填、普采矸石充填和巷采矸石充填的技術(shù)括：綜采矸石充填、普采矸石充填和巷采矸石充填的技術(shù)與工藝，以及矸石充填液壓支架、充填運(yùn)輸機(jī)和高速動力與工藝，以及矸石充填液壓支架、充填運(yùn)輸機(jī)和高速動力拋矸機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。拋矸機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。 （2）建立了矸石直接充填置換煤的巖層控制理論，為）建立了矸石直接充填置換煤的巖層控制理論，為充填開采設(shè)計和地表沉陷控制等提供了科學(xué)依據(jù)。充填開采設(shè)計和地表沉陷控制等提供了科學(xué)依據(jù)。 4. 主要技術(shù)特點主要技術(shù)特點六六、矸石充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù) 中國是為數(shù)不多的以煤炭為主要能源的國家，承受著巨中國是為數(shù)不多的以煤炭為主要能源的國家，承受著巨大的資源、環(huán)境和礦難壓力，研究煤炭綠色開采理論，開發(fā)煤大的資源、環(huán)境和礦難壓力，研究煤炭綠色開采理論，開發(fā)煤炭綠色開采技術(shù)的目標(biāo)就是保護(hù)與煤炭開采相關(guān)的資源與環(huán)境，炭綠色開采技術(shù)的目標(biāo)就是保護(hù)與煤炭開采相關(guān)的資源與環(huán)境，防治礦難，實現(xiàn)科學(xué)采礦。防治礦難，實現(xiàn)科學(xué)采礦。 結(jié)結(jié) 束束 語語謝謝！