[00147018]近距离煤层开采冲击地压安全监测和预测预报技术

煤炭是支撑我国国民经济发展主体能源,其在我国一次能源消费中所占的比重为65%,这种格局在相当长的时期内无法改变。但我国煤炭资源条件较差,90%以上的煤炭产量来自于井工开采。随着开采深度的加大和赋存条件的恶化,冲击地压矿井数量迅速增加,现已达数百个,其灾害日趋严重。仅山东新汶矿区就已发生破坏性冲击地压事故200多次,造成事故50余起,造成直接经济损失达数千万元。目前,山东省所属的煤矿已经有24对矿井受到严重冲击地压灾害威胁。因此,对复杂煤层群开采冲击地压安全监测预报技术等进行攻关,为山东省乃至全国煤炭资源安全科学开采提供技术支撑,意义重大。 冲击地压发生时工作面和巷道周围煤体突然、急剧、猛烈突出而造成井巷的严重破坏和人员的重大伤亡。其力学特征是突发性和强破坏性,其前兆特征是变异性、随机性和复杂性。如何对冲击地压进行科学预测预报已经成为世界性难题。 在国家“973”、自然科学基金等多项课题联合资助下,经过近10年联合攻关,取得了如下创新性成果： （1）发明了钻与探同步探测技术和底板离层监测实时系统RTMSD,获得近距离煤层间岩层的破裂展布特征,为通过解放层进行卸压解危安全性分析提供了可靠的监测手段; （2）以发明的采空区离层监测方法为核心,集多种监测信息为一体,研发了基于WEB平台的冲击地压在线监测分析与预报系统,提高了冲击地压危险预警可靠性与及时性; （3）发现了不同采动条件下深部围岩破裂演化规律,提出了“卸+固”协同防治深部冲击地压的新策略。以谢和平院士为组长的专家委员会鉴定结论为“研究成果整体达到了国际先进水平,在采空区离层监测技术方面达到国际领先水平”。 国内外近些年来对冲击地压监测预警主要采用微地震、声发射、电磁辐射及钻屑法等。与已有研究对比,本成果创新性体现在： （1）煤层群上行卸压防冲击地压开采的卸压层稳定性监测及评价技术; （2）坚硬顶板型冲击地压采空区离层实时遥测预报技术; （3）多指标监测信息在线集成及分析预警方法与软件系统; （4）深部冲击地压“卸+固”协同防治策略。国家一级科技查新咨询单位出具查新结论为：“在国内外检索范围内,未发现与该项目研究成果相同的文献报道。” 本研究成果从2005年开始,在山东省的新汶、兖州、淄博、菏泽以及省外的北京等矿区的12个煤矿得到了推广应用。实践表明,本成果不仅大幅度降低了冲击地压灾害事故,有效避免人员伤亡,事故次数降低80%,有力的保障了生产安全;而且为企业带来巨大经济效益,近三年已为企业创得经济效益达11亿元之多。 本项目研究成果,已获得授权发明专利2项、实用新型专利1项、新受理发明专利4项,发表相关学术论文20余篇（SCI收录4篇）。本成果立足于通过主动防御大幅度降低煤矿冲击地压灾害,为建立起我国冲击地压煤层安全开采的技术保障体系,具有重大推动作用和示范意义。