近日，從國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)紅柳煤礦了解到，由中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司承擔(dān)、紅柳煤礦協(xié)作研制的煤層頂板含水層涌水動(dòng)力學(xué)機(jī)制及水害防控關(guān)鍵技術(shù)取得新突破，為煤礦水害防控技術(shù)提供了新手段，是當(dāng)前煤礦企業(yè)急需的前沿技術(shù)，在寧夏、陜西等地多個(gè)煤礦區(qū)進(jìn)行了有效推廣使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
據(jù)了解，全國范圍內(nèi)，可采侏羅系煤炭資源占煤炭總儲(chǔ)量的67%以上，主要分布在晉陜蒙、新甘寧6個(gè)省份，侏羅系延安組上組煤開采過程中，普遍面臨頂板水害威脅。其中，頂板水害威脅相對嚴(yán)重的典型區(qū)域主要包括寧夏鴛鴦湖礦區(qū)和馬家灘礦區(qū)、陜西榆神府礦區(qū)和黃隴彬長礦區(qū)、內(nèi)蒙古上海廟東部等礦區(qū)，這些礦區(qū)頂板水威脅嚴(yán)重，致使部分礦井未能達(dá)產(chǎn)甚至被迫停產(chǎn)。
工作面采動(dòng)過程中出現(xiàn)頂板集中涌水，目前采用的常規(guī)防治水方法為“采前頂板水鉆孔預(yù)疏放”加“采動(dòng)過程工作面涌水強(qiáng)排”模式，這種粗放模式，雖保障了工作面安全回采，但礦井無效生產(chǎn)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本增加顯著，生產(chǎn)效率較低，急需科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)高效的頂板水害防治水技術(shù)體系。
2017年1月至2019年12月，項(xiàng)目組研究了區(qū)域頂板含水層擾動(dòng)卸壓涌水動(dòng)力學(xué)機(jī)制，從基礎(chǔ)理論上形成了頂板巨厚含水層水害防控關(guān)鍵技術(shù)體系。
為解決煤礦涌水量預(yù)測精度低、動(dòng)態(tài)性不強(qiáng)問題，項(xiàng)目創(chuàng)新性提出了采煤工作面涌水量多階動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)預(yù)測技術(shù)，將工作面涌水量預(yù)測誤差縮小至10%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了工作面采動(dòng)過程涌水量的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)預(yù)測；為解決頂板含水層過度疏放、疏放水周期長、疏放水工程投入過大等問題，提出了基于沉積和構(gòu)造耦合的含水層富水性評價(jià)方法，減少了超過60%的鉆探工程量、近40%的疏放水總量，超過31%的疏放水時(shí)間，充分體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，為我國西部礦區(qū)水害防治提供了依據(jù)。
這些技術(shù)在紅柳、錦界、哈拉溝煤礦得以應(yīng)用，對紅柳煤礦4個(gè)工作面涌水量進(jìn)行了預(yù)測，涌水量預(yù)計(jì)準(zhǔn)確率均在88%以上，節(jié)省排水設(shè)備投入160萬元，節(jié)約排水費(fèi)用210萬元；對錦界煤礦對3個(gè)工作面的防治水工程進(jìn)行了優(yōu)化，節(jié)省探放水鉆孔約800個(gè)，減少探放水鉆孔投資及排水費(fèi)用總計(jì)6414.08萬元；對哈拉溝煤礦2個(gè)工作面開展了頂板含水層富水性分區(qū)，在保證安全回采的同時(shí)，多回收了50萬噸煤炭資源量。
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