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煤矿深部开采突水动力灾害预测与防治关键技术

发布时间:2020年10月06日 08:24点击:

应用领域:矿井防治水。

成果简介:该技术采用理论创新、实验研究、预测评价与探测监测和综合治理的技术路线,历经十多年科研攻关与工程实践,形成了深部开采突水动力灾害预测与防治理论和关键技术体系。该技术主要创新成果如下:

(1)建立了基于采动应力场转移的深部岩体结构形变演化底板突水致灾动力学模型;确定了高应力-强渗流复杂条件岩体断裂面滑剪与裂隙打展突水尖点突变判据;提出了突水孕育过程灾变模式,揭示了水-岩-应力耦合致灾机理;

(2)首创了大比例数控机械动压模拟与三维柔性及半柔性加载相似材料实验装置;研发了岩石真三轴流固精合裂隙扩展实验系统;研制了双向加载底板流固耦合突水模拟实验系统及新型试验材料;

(3)首次提出煤层底板突水危险性评价的变权脆弱性指数法;首创了钻孔物探无线随钻超前探放水技术和配套解释软件,研发了含水地质异常体精细探测矿用本安型成套装备;研发了基于物联网的采动变形和突(透)水潜势同时在线面状监测预警技术和成套设备;

(4)提出了我国矿井水害注浆综合治理技术体系,研发了以控制散面裂隙扩展、断层滑剪诱发突水为目标的底板隔水层加固与含水层改造、线状构造注浆治理技术;研发了不同水文地质条件下的注浆加固方法、新型堵水材料与装备。

该项成果获国家科技进步二等奖。



经济效益与应用前景分析:该技术成果已成功在华北型、华南型煤田的200多对矿井得到应用,据已取证矿山数据,近三年安全采出原煤3228.8万吨,新增销售额130.3亿元;研发的探(监)测及注浆堵水等仪器装备推广应用到国内外矿山和科研院所,经济社会效益显著,实现了我国矿井水害防治技术整休更新换代,有力推动了我国矿山水害防控科技进步。