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西安研究院牵头研发的“煤层顶板含水层涌水动力学机制及水害防控关键技术”获重大突破

长期以来,因缺乏有效的水害防控手段,现有顶板水害防治理论与技术已难以满足矿井安全生产的需要,严重制约了我国西部侏罗系煤炭资源的开发。如今,这一问题有了新的解决方案。

近日,由西安研究院牵头研发的“煤层顶板含水层涌水动力学机制及水害防控关键技术”取得新突破,这一技术在宁夏、陕西等地多个矿区推广使用后,取得了良好的经济和社会效益。这标志着困扰煤炭行业多年的侏罗系煤炭开采顶板水害问题有了系统有效的解决方案。

据了解,随着我国煤炭战略转移,西部煤炭资源开发力度逐年加大,而可采侏罗系煤炭资源占西部煤炭总储量的60%以上,主要分布在陕、蒙、新、甘、宁等5省(区),侏罗系煤层开采过程中,普遍面临顶板水害威胁。尤其是在陕西、宁夏和内蒙古等省(区)部分矿区,因顶板水威胁严重,部分矿井非但不能达产,甚至陷入被迫停产的尴尬境地。

据先容,顶板水害威胁主要源自工作面采动过程中出现的顶板集中涌水,传统防治方法为“采前顶板水钻孔预疏放”加“采动过程工作面涌水强排”模式,这种模式虽保障了工作面安全回采,但矿井无效生产时间和经济成本显著增加,生产效率较低。

为破解侏罗系煤炭资源开发过程中存在的顶板水害问题,2017年至2019年,项目组进行重点攻关,创新性提出了采煤工作面涌水量多阶动力学动态预测技术,实现了工作面采动过程涌水量的精准动态预测;提出了基于沉积和构造耦合的含水层富水性评价方法,以及基于多目标非线性模型的顶板水控制疏放技术,有效缓解了含水层过度疏放、疏放水周期长、疏放水工程投入过大等问题。

这些技术已在宁夏、陕西、内蒙古等6个煤矿区14个煤矿推广应用,累计节省超过15万米钻探工程量,缩短了超过350天的疏放水工期,减少矿井外排水量70多万立方,解放受顶板水害威胁煤炭资源量超过1500万吨。


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