科创中国

        低透气性高瓦斯煤层群的安全高效开采是我国煤炭资源开采过程中长期面临的重大难题，保护层开采是实现高瓦斯煤层群卸压消突与瓦斯高效抽采的根本措施。为此，在863 计划（2012AA062100）和国家自然科学基金（50504014、51574124）等项目支持下，中国矿业大学方新秋课题组从“保护层智能工作面首采，邻近层卸压瓦斯高效抽采”的核心理念出发，开展了高瓦斯煤层群安全智能开发关键技术攻关研究。

        取得了一系列创新成果，包括：1）自主构建了智能工作面开采技术体系，开发了智能工作面采煤机自主定位技术与系统，提高了采煤机定位精度，实现了采煤机姿态的实时检测与支架的自动化跟机；自主设计了工作面“三机”协同控制系统，实现了采煤工作面“三机”等设备的协同运行，显著提高了智能工作面自动化水平；采用回采巷道集中控制技术实现了智能工作面安全高效开采；2）自主设计并建设完成了煤体吸附瓦斯气体、受载煤体注气驱替瓦斯以及高温三轴孔渗测试系统，揭示了卸压开采过程中瓦斯吸附解吸特性，掌握了卸压开采覆岩渗透率演化规律和瓦斯渗流路径；3）开发了多层瓦斯压力协同测定装置，研发了“密封叠环”式动态封孔技术和装备，发明了多层同抽的自适应变形瓦斯抽采管路，强化了穿层钻孔瓦斯高效抽采效果；4）开发了保护层优选计算软件，确立了适用于靶向煤层群的多维网络化瓦斯抽采最优协同实施方案，显著提高了全面高效的卸压瓦斯抽采效果。

       本项目已获得国家授权发明专利24 项，自主研发科研仪器3 套，出版专著4 部，发表学术论文124 篇，其中SCI 检索10 篇、EI 检索25 篇，获得国际性论文奖励2 项和省部级科技奖励一等奖2 项。项目成果在理论与技术方面均取得重大突破，在山西焦煤下属华晋焦煤沙曲矿率先成功应用，回采工作面作业人员减少50%，薄煤层资源采出率高近100%；高低浓度瓦斯总利用率为84.6%，年均利用量超过1.2 亿m3，瓦斯超限次数为零，死亡率为零，项目转化成果获得我国工业领域最高奖项“中国工业大奖”。项目成果被列入863 项目重点推广计划，已在山西焦煤、平煤神马集团、河南神火集团等全国40 余个矿井进行了推广应用，仅2014-2016 三年就解放出煤炭资源2071 万t，抽采纯瓦斯6.78 亿m3，新增利润41 亿元，实现了煤层群煤与瓦斯安全高效共采，经济与社会效益显著。极大地推动了我国煤矿安全科技进步，项目成果达到国际领先水平。