科创中国

获奖证书编号：2023-HJC-1-07

我国近 20 个采煤省份存在矿震矿井，煤炭开采受矿震诱发灾害威胁。巨厚硬岩运动型矿震频发，易诱发灾害，其预测防控难度大。本项目在国家自然科学基金委及多个煤炭企业的支持下，历经多年攻关，建立了煤矿巨厚硬岩运动型矿震模型，揭示了矿震诱发灾害机制，提出了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害预测方法，研发了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害监测与防控关键技术与装备，突破了煤矿巨厚硬岩运动型矿震诱发灾害防控的技术瓶颈，取得了如下创新成果。

1. 揭示了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害类型与发生机理。分析了 “ 煤层开采 — 顶板断裂 — 覆岩运动 — 矿震 ” 的煤矿巨厚硬岩运动型矿震发生过程，建立了煤矿巨厚硬岩运动型矿震模型，揭示了煤矿巨厚硬岩运动型矿震诱发井下冲击地压和地面建筑物损害的机制，创新了煤矿巨厚硬岩运动型矿震工程分类方法，为煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害分类防控提供了基础。

2. 构建了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害预测方法。建立了基于 “ 关键层运动状态 ” 的煤矿巨厚硬岩运动型矿震预测模型，推导出煤矿巨厚硬岩运动型矿震震级计算公式，提出了矿震附加应力和震动损害边界的概念，构建了基于附加应力与静态应力叠加的煤矿巨厚硬岩运动型矿震诱发冲击地压危险性评估方法和基于 “ 开采边界 — 移动边界 — 震动边界 ” 的煤矿开采损害评估方法，为煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害预测提供了技术与方法。

3. 研发了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害空间一体化震动监测技术与装备。提出了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害的空间一体化监测方法，研发了分区式微震 - 地音测系统、空间立体化地震监测台网和建筑物震动损害监测系统，开发了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害一体化监测预警平台，实现了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害的分类即时预警和远程诊断，提高了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害监测的可靠性和预警的及时性。

4. 研发了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害 “ 减 - 耗 - 抗 ” 协同防控技术与装备。构建了以 “ 顶板压裂 — 围岩弱化 — 吸能支护 ” 为核心的煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害防控技术体系，提出了基于裂化减震和吸能抗震的煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害主动防控方法，集成了成套地面钻井压裂技术与装备，开发了吸能锚杆和吸能液压支架，建立了煤矿巷道三级吸能抗震支护设计方法，提高了煤矿巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害防控的针对性和可靠性。

项目成果获国家授权发明专利、软件著作权等知识产权 9 项，发表 SCI/EI 论文 30 余篇，相关 2 项技术成果经鉴定达到国际先进水平，3 项国家与省部级科技计划项目顺利通过验收。项目技术成果已在全国 10 余处煤矿进行应用，其中出具应用证明的 3 处煤矿近 2 年安全采出受巨厚硬岩运动型矿震及诱发灾害威胁的煤炭 1474 万吨，新增销售额 8.2 亿元，新增利润 4.0 亿元，避免了煤矿巨厚硬岩运动型矿震诱发灾害的发生， 极大的推动了煤矿安全科技进步，取得了显著的经济和社会效益。

该项目获得第十届淮海科学技术奖一等奖，主要完成人：谢华东、惠凡光、闫宪洋、李海周、李振国、孔祥玉、张泉、张翔、李培健、冯冉，完成单位：兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿、北京科技大学。

来源：淮海科学技术奖委员会办公室