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项目年度编号
1600120144
中图分类号
TD745
成果公布年份
2015
成果简介
所属领域：该成果属于煤炭开采水害防治技术领域，达到国际领先水平。计划来源：山东省煤矿工业2013年科技发展计划2013-67项目背景及工作思路：肥城煤田属华北型石炭二叠纪全隐蔽式煤田，严重受徐灰岩和奥灰系灰岩影响，矿区受水威胁储量约占可利用储量的64.2%，且剩余储量主要位于深部。随开采深度的增加，水文地质条件日趋复杂，矿压、奥灰水压也显著增加，奥灰直接突水的威胁愈来愈大，过去“徐灰以治为主，奥灰以防为主”的防治水指导思想已不能够满足矿区深部安全生产的需要，必须开展对奥灰积极治理技术的研究。针对肥城煤田极复杂的水文地质条件，该课题在系统地分析肥城煤田大量生产和科研成果资料基础上，以地质学、水文地质学、矿山压力控制理论为指导，通过现场试验探测和力学模型分析，重点研究了肥城煤田奥灰顶部注浆改造可行性及控制突水因素的作用，通过模型和工业试验研究奥灰顶部注浆改造工艺技术，最终形成奥灰顶部注浆改造治水技术体系，实现了奥灰水害由被动预防变为主动治理的新跨越。主要创新点：1、从宏观及微观两个研究了肥城煤田奥灰顶部岩性裂隙发育，划分了奥灰顶部注浆改造层段，揭示了奥灰顶部垂向富水性特征规律，提出了奥灰顶部注浆改造深度计算公式，确定了肥城煤田下组煤底板注浆改造深度。2、提出了奥灰顶部注浆分类方案，即一类为奥灰顶部构造薄弱带探查和注浆改造；二类为奥灰顶部局部重点注浆改造；三类为奥灰顶部完全注浆改造。给出了奥灰顶部注浆改造适用的条件。3、建立了单一裂隙动水注浆扩散模型，获得了浆液扩散半径随时间的变化特征曲线，推导出了注浆浆液的渗透扩散半径计算公式，通过数值模拟获得了不同注浆压力下，浆液的扩散半径变化规律、扩散半径随时间变化规律、不同粘度下扩散半径随压力规律。4、研制了肥城矿区奥灰注浆系统，形成了一整套从注浆材料制作、注浆设备选型到注浆过程监控的注浆工艺流程，确定了注浆关键参数，给出了奥灰顶部注浆施工主要工序，提出了采用注浆改造前后水量比较法、物探对比法、经验比拟法等三种方法评价注浆效果。论文及著作情况：项目获国家发明专利2项(自动控制的矿山地面注浆系统、自动配料制浆系统)，发表论文1篇(马金伟，论文《肥城矿区奥灰顶部注浆改造技术》山东工业技术，16/2014总第174期，刊号：CN37-1222/T.)，在国际国内处于领先水平。应用推广及效益：肥城矿区奥灰顶部注浆改造治水技术，破解了“华北型煤田深部奥陶系岩溶承压水害治理技术”难题，丰富和发展了中国矿井水防治理论和技术。指导了肥城煤田深部煤层安全开采，截止2014年底肥城矿区5对矿井对49个工作面通过实施奥灰顶部注浆改造，已采出受水威胁煤量281.6万吨，连续12年杜绝了工作面奥灰突水事故，新增产值16.8亿元。解放了严重受水害威胁的肥城老矿区煤炭资源，延长了矿井服务年限，同时推广应用到受奥灰威胁的淄博、新汶等老矿区深部水害治理，对解放中国受岩溶高承压水威胁严重的华北型煤田具有广阔的推广应用前景。
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