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千米深井巷道围岩控制技术研究开题报告平煤天安十二矿2007年12月目录1、前言2、课题研究的意义、目的3、国内外概况4、只要研究思路5、目标和预期成果6、推广应用前景7、项目进度8、经费预算千米深井巷道围岩控制技术研究开题报告1、前言十二矿是平煤高突矿井，首家由国家煤炭工业协会命名的双高矿井,被誉为平顶山矿区的“东方明珠”。
位于平顶山矿区东部，1958年6月20 日动工兴建，1960年7月1日简易投产。
当初年设计生产能力30万吨,1989年扩建竣工后设计能力为90万吨。
现生产能力为130万吨, 目前的开采深度已经达到1100m，标高达到-775m，当三水平回风下山施工到对应标高为-730m，垂深1100m位置时，发生了一次由冲击地压引起的岩石和煤与瓦斯动力现象，抛出大量的岩石和煤，涌出大量的瓦斯，并且造成巷道断面缩小，镏子发生位移。
因此随着开采深度的增加，冲击地压已经严重影响我矿的安全生产，成为又一种新的自然灾害。
我矿施工的已15—31010机.风巷埋深大，煤层顶板又有一层厚度0.8～1.4m的伪顶，围岩节理发育，开巷后自稳时间短，极易风化破碎，所以在巷道支护中，先后采用了锚网梁、29U型钢可缩性支架的不同支护方式，然而每一种支护方式都出现了不同程度的变形和破坏。
局部支架破坏严重，因此不得不进行返修，造成大量人力、物力和财力消耗，导致巷道支护成本较高。
巷道围岩变形破坏特点：（1）锚网层剥离，顶部下沉，底臌严重：以锚网梁支护的巷道在拱肩发生明显的剪切变形，锚网层出现剥离，底角处出现明显内挤收敛，底板出现显著的底臌，使得巷道的断面收缩率较大，无法满足巷道的使用要求。
（2）支架扭曲破坏、形成尖顶：以型钢支架为主的巷道，以支架的扭曲变形、内挤和下插底板、形成尖顶等为主，支架周围布置的各种背板和金属网不能有效限制围岩的变形，出现严重的折断、扭曲及外露，变形仍以两帮内挤和底臌为主。
巷道变形破坏后，修复时仍以U型钢支架为主进行支护，支架后背坑木或钢筋混凝土背板，支架后存在较严重的空顶和空帮现象，支架受力性能较差，相对地降低了巷道支护结构的承载能力，，影响了巷道的整体稳定性。
第４２卷第１０期能 源 与 环 保Ｖｏｌ ４２ Ｎｏ １０ ２０２０年１０月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＯｃｔ． ２０２０ 收稿日期：２０２０－０６－２９；责任编辑：刘欢欢 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．１０．０３９作者简介：邓五先（１９６８—），男，河南西华人，硕士研究生，高级工程师，１９９１年毕业于焦作矿业学院，现任平煤股份十二矿矿长。
引用格式：邓五先，王金强．千米高突矿井多煤层开采绿色集成技术研究与应用［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（１０）：１８６ １９１，２０６．ＤｅｎｇＷｕｘｉａｎ，ＷａｎｇＪｉｎｑｉａｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒｅｅｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｕｌｔｉ ｃｏａｌｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｉｎｋｉｌｏｍｅｔｅｒｈｉｇｈｏｕｔｂｕｒｓｔｍｉｎｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（１０）：１８６ １９１，２０６．千米高突矿井多煤层开采绿色集成技术研究与应用邓五先，王金强（平煤股份十二矿，河南平顶山 ４６７０００）摘要：为了解决突出矿井深部开采煤层瓦斯含量大、突出危险性高，保护层开采产生大量矸石升井后造成环境污染和薄煤筛分，邻近多煤层回采后采空区相透连通防灭火等问题，平煤股份十二矿针对多煤层协同开采中瓦斯动力灾害机理、煤矸分离技术以及采空区自然发火规律展开研究，摸索出一套多煤层开采绿色集成技术：通过优先开采最上层的无突出危险的极薄煤层，联合针管抽采技术，达到邻近开采下部多煤层的区域消突。
匹配井下实现煤矸分离、分选、分类利用的绿色技术和阻化回填防灭火技术，在实现瓦斯治理的同时，解决大量矸石环保利用问题，并且实施阻化回填工艺最终实现千米高突矿井临近煤层安全高效绿色开采。
关键词：千米高突矿井；保护层＋针管抽采；防灭火；多煤层开采；阻化回填；绿色集成中图分类号：ＴＤ８２３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０２０）１０－０１８６－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒｅｅｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｕｌｔｉ ｃｏａｌｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｉｎｋｉｌｏｍｅｔｅｒｈｉｇｈｏｕｔｂｕｒｓｔｍｉｎｅＤｅｎｇＷｕｘｉａｎ，ＷａｎｇＪｉｎｑｉａｎｇ（Ｎｏ．１２ＣｏａｌＭｉｎｅ，ＰｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｈｉｇｈｇａｓｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｏｕｔｂｕｒｓｔｒｉｓｋｉｎｄｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｍｉｎｅ，ａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｇａｎｇｕｅｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｍｉｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｉｎｃｏａｌｓｃｒｅｅｎｉｎｇａｆｔｅｒｌｉｆｔｉｎｇｔｈｅｗｅｌｌ，ａｎｄｔｈｅｇｏａｆｗａｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｐｒｅｖｅｎｔａｎｄｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｆｉｒｅａｆｔｅｒｍｉｎｉｎｇｏｆａｄｊａｃｅｎｔｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏａｌｓｅａｍｓ，ＰｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎＮｏ．１２ＣｏａｌＭｉｎｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇａｓｄｙｎａｍｉｃｄｉｓａｓｔｅｒ，ｃｏａｌｇａｎｇｕｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｇｏａｆｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｌａｗ，ａｎｄｅｘｐｌｏｒｅｄａｓｅｔｏｆｇｒｅｅｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｕｌｔｉｃｏａｌｓｅａｍｍｉｎｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｉｎｉｎｇｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｌｙｔｈｉｎｃｏａｌｓｅａｍｗｉｔｈｎｏｏｕｔｂｕｒｓｔｄａｎｇｅｒｉｎｔｈｅｔｏｐｌａｙｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｎｅｅｄｌｅｔｕｂｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｏｕｔｂｕｒｓｔｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｎｅａｒｔｈｅｍｉｎｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉ ｐｌｅｃｏａｌｓｅａｍｓｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒｐａｒｔ．Ｍａｔｃｈｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｒｅｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏａｌｇａｎｇｕｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂｌｏｃｋｉｎｇａｎｄｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｇａｎｇｕｅｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄｗｈｉｌｅｒｅａｌｉｚｉｎｇｇａｓｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｌｏｃｋｉｎｇｂａｃｋｆｉｌｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｕｌ ｔｉｍａｔｅｌｙｔｏａｃｈｉｅｖｅａｋｉｌｏｍｅｔｅｒｈｉｇｈｏｕｔｂｕｒｓｔｍｉｎｅａｄｊａｃｅｎｔｔｏｔｈｅｃｏａｌｓｅａｍｓａｆｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｇｒｅｅｎｍｉｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｋｉｌｏｍｅｔｅｒｈｉｇｈｏｕｔｂｕｒｓｔｍｉｎｅ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒ＋ｎｅｅｄｌｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ ｓｅａｍｍｉｎｉｎｇ；ｏｂｓｔｒｕｃｔｅｄｂａｃｋｆｉｌｌ；ｇｒｅｅｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ０ 引言我国是煤炭大国，据统计，２０１８年全国煤炭产量仍维持在３５亿ｔ左右。
煤矿千米深井开采技术现状1 国内外深井开采现状在我国已探明的煤炭资源中，约占50%的煤炭埋深超过千米。
随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，我国煤炭开采逐步转向深部，煤矿开采深度以8～12m/年的速度增加。
如何能够安全、高效、低成本地开采深部煤炭资源，将其转换为经济建设有力的能源保障，成为目前我国煤炭行业亟需寻求突破的重大技术难题。
1.1 国外深井开采现状煤矿深部开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题。
在世界主要采煤国家中，美国、澳大利亚、德国、英国、波兰、俄罗斯等国家采矿业较为发达，原西德和前苏联较早进入深部开采。
在20世纪60年代初，原西德埃森北部煤田中的巴尔巴拉矿的开采深度就已经超过1000 m，达到1200m；从1960~1990年，原西德煤矿的平均开采深度从730m 增加到900m 以上，最大开采深度从1200m 增大到1500m，并且以每年约10m 的速度递增。
前苏联在解体前的20年中，煤矿的开采深度以每年10~12m左右的速度递增。
在俄罗斯，仅顿巴斯矿区就有30个矿井的开采深度达到1200~1350m，波兰的煤矿开采深度已达1200 m，日本和英国的煤矿开采深度曾分别达到1125 m 和1100m。
1.2 国内深井开采现状近年，我国经济持续高速稳定发展，能源需求旺盛，煤炭产量大幅度增加，2012年生产原煤36.5亿t。
矿井开采延深速度加快，一大批矿井快速进入深部开采阶段。
东北及中东部地区的多数矿区开采历史长，开采深度相对较大。
预计在未来20年，很多煤矿的开采深度将达1000~1500m。
如现在新汶矿区平均最大回采深度达到1032m。
图我国煤矿千米深井分布图据国家煤矿安全监察局初步统计，我国已有平顶山、淮南和峰峰等43个矿区的300多座矿井开采深度超过600m，逐步进入深部开采的范畴，其中开滦、北票、新汶、沈阳、长广、鸡西、抚顺、阜新和徐州等近200处矿井开采深度超过800m，而开采深度超过1000m 的矿井全国有47处。
煤矿矿压预警与监测技术研究摘要：针对千米垂深矿井近距离极薄保护层与被保护层协同开采条件下的矿压动态监测与围岩稳定性控制难题，通过现场矿压动态监测与数值模拟手段，构建工作面矿压动态监测机制，探究围岩稳定性。
结果表明：综采工作面超前影响明显范围为15.0~30.0m，超前支护的范围可调整至30.0m。
在老顶周期来压期间，回风巷瓦斯浓度不断增大。
通过数值模拟分析得到随工作面推进距离的增加，保护层己15-15108综采工作面采空区侧向围岩支承压力呈先增大而后趋于稳定的趋势变化，竖直位移则呈先增大后减小的趋势变化。
关键词：千米深井；矿压显现；围岩稳定性。
1前言近距离煤柱下特厚煤层综放开采过程中，由于工作面采用综采放顶煤一次采全厚开采强度大，煤层结构较为复杂，在上覆近距离采空区煤柱下开采，临空隔小煤柱开采，采动破坏影响较为明显，对围岩运动规律、矿压显现、顶板控制等具有较大差异性。
近年来，随着我国煤矿综采设备机械化、智能化程度不断提高，工作面单产单进水平逐步提升。
煤层工作面长度的增加，能够降低工作面回采巷道掘进工作量，减少综采工作面搬家次数，提高煤炭资源采出率，最大限度地发挥综采设备的利用率，提高工作面单产，因此超长工作面在我国各大矿区的应用日益广泛。
但是，煤层沿倾斜方向采出空间随工作面长度的增大而增大，为覆岩运移创造了更大的空间，导致工作面压力升高，矿压显现强烈。
近年来，针对超长工作面矿压显现规律的热点问题，我国学者专家及矿山科技工作者进行了大量研究。
2工作面矿压动态监测方案与结果分析2.1监测方案设计2.1.1监测设备的安装布置（1）矿压监测压力监测分机的布置在工作面现场对液压支架所受压力变化进行动态测试。
工作面自第1架开始，每隔10架安装1台顶板压力监测传感器，共12台，每台压力监测分站监测1台液压支架。
（2）顶板离层仪的布置在工作面上、下进风巷距工作面切眼向外每50m安设1台顶板离层仪。
2.1.2监测方式（1）矿压监测方式：①采用KJ533型矿用无线多功能监测设备在工作面平均布置12台分站，通过无线传输功能上传至各分站，分站将信息传送到计算机中进行分析统计。
平煤股份十二矿己15-17220进、回风巷煤层残余瓦斯含量测试技术方案编制日期： 2015年10月12日测试单位：瓦斯实验室平煤股份十二矿己15-17220进、回风巷煤层残余瓦斯含量测试技术方案一、参数测定目的意义煤层瓦斯基本参数是标志着煤层蕴含瓦斯的能力、突出危险程度的重要指标。
加强矿井煤层瓦斯基础参数测定管理，准确测定相关瓦斯基础参数，可为安全高效的瓦斯综合治理方案的设计提供技术支撑，从而有效防治煤与瓦斯突出事故的发生。
根据平煤股份十二矿提出的瓦斯基础参数测试申请，瓦斯实验室本次在己15-17220进、回风巷对己15煤层的残余瓦斯含量进行测定。
二、测试工作面情况根据矿方提供资料，己15-17220工作面位于己七采区中部，东邻己七二期三条下山，南邻己15-17200采空区，西邻十矿和十二矿边界线，北部为未开采区域。
设计走向长度为914m,可采走向长度748m, 煤厚3～3.4m，平均3.3m，煤层容重1.31t/m3，可采储量51.8万吨。
己15-17220回风巷标高在－565m～－572m之间，地面标高为+190～+280m，垂深755m～852m；己15-17220工作面煤层倾角10～13°，平均12°，上部为己14煤层，平均间距为14m，下部为己16-17煤层，平均间距为7m。
三、瓦斯地质概况己15-17220回风巷所掘煤层为己15煤层，煤层结构单一，平均厚度在3.3m左右，煤层间接顶为浅灰、灰白色细、中粒砂岩，中厚层状，主要成分为石英，次为长石、岩屑，次棱角～次圆状，分选中等，硅、泥质胶结，层面富含炭质及白云母片，局部相变为粉砂岩或砂质泥岩夹细粒砂岩条带，含菱铁矿及植物化石，平均厚11m，全区稳定。
直接顶为砂质泥岩，含丰富的植物化石。
底板常为暗灰色、深灰色砂质泥岩或泥岩，零星出现黑色泥岩或炭质泥岩伪底，厚0-1.85m，平均0.22m；间接底为深灰色砂质泥岩，局部为薄层细粒砂岩。
平煤集团十二矿冲击型动力现象的成因初探与防治关键词冲击型动力现象成因初探防治内容提要本文主要介绍了对平煤集团十二矿三水平回风下山掘进工作面冲击型动力现象的发生机理的初步认识及防治技术。
通过对冲击型动力现象的发生机理进行探讨，从而采取针对性的防治措施，取得了明显的效果，为其它掘进工作面冲击型动力现象的防治提供了技术支持。
冲击型动力现象是指在巷道掘进过程中，承受高压的脆性煤体或岩体极限平衡遭到破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种严重威胁煤矿安全生产的动力灾害，具有突发性和巨大的破坏性。
平煤集团十二矿目前的开采深度已经达到1100m，标高达到-775m，三水平回风下山施工至对应标高为-730m，垂深1100m位置时，发生了一次由冲击地压引起的岩石和煤与瓦斯动力现象，抛出大量的岩石和煤，涌出大量的瓦斯，并且造成巷道断面缩小，镏子发生位移。
因此随着开采深度的增加，冲击地压已经严重影响我矿的安全生产，成为又一种新的自然灾害。
1、地质概况己七三水平回风下山位于己七采区下部，南接二期回风下山下部，北至李口向斜轴部附近。
该工作面设计长度2230m，标高－590m —-820m左右，垂深为890m-1200m左右，对应地面标高为180-370m。
巷道布置在己15煤层之中，该工作面煤层赋存较稳定。
正常煤层为原生结构煤，煤的破坏类型为ii-iii类，局部为ⅳ类，煤层节理比较发育。
煤层倾角在8-20°左右，平均12o。
煤层顶板为深灰色砂质泥岩，底板为黑色泥岩，透气性较差，性脆，煤层干燥，塑性差，不利于瓦斯的释放。
煤层瓦斯含量约18-25m3/t，掘进过程中绝对瓦斯涌出量约1.7－4m3/min。
该面无大的构造分布。
2、冲击型动力现象的特征2009年11月29日凌晨3点45分，当三水平回风下山施工到距开口940m时，发生了煤岩与瓦斯突出,突出瓦斯量1600m3，煤岩量80吨，抛出距离7.7m.。
本次动力现象有如下特征：1）抛出煤岩体充填巷道总长度7.7m，其中前4m为全巷道堆积，后3.7m为半巷道堆积，突出总量约为80t；2）抛出物上部为一层破碎岩石块，无分选性，其内部有少量碎煤；3）从抛出的煤岩及堆积状态看，无瓦斯通道；4）抛出物表面及后部未见浮尘堆积；5）经观察，动力源主要来自巷道左侧，巷道右侧见煤壁外鼓0.24m；巷道顶板可见较大的向外冲击力影响而导致的梯形梁及钢筋网的明显变形，锚索锁头松动，直接顶板发生明显不均匀下沉，局部产生台阶错动；两帮梯字梁变形；底板溜子向巷道右帮偏移50，最大推移距离达到0.9m；3、动力现象机理初步分析从突出发生前瓦斯及突出危险性效果检验、突出发生过程、突出现场（无）风流痕迹、突出发生后瓦斯涌出量的变化，以及动力现象引起的巷道围岩变形破坏特征表明，本次动力现象不是一次普通的煤与瓦斯突出。
