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[成果] 1800140284 宁夏
TD355.4 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该项目研究煤矿综采工作面回撤时扇形区顶板机械化支护的关键技术,主要涉及矿山压力与支护工程、机械制造技术领域。随着神华宁夏煤业集团跨越式发展,煤炭生产量的逐年增加,采煤机械化技术的不断提升,机械化程度相应提高,综采回撤工作面扇形区机械化支护为工作面的空白,因此,亟需研发回撤扇形区机械化支护技术。 该项目突破传统的回撤工艺瓶颈和技术手段的制约,从液压支架基础理论切入,应用现代制造技术和控制技术,面向矿山压力支护应用开展系统深入工作,从3个方面进行了安全、高效、经济回撤理论与关键技术的研究: 1、提出了综采工作面扇形区回撤机械化支护工艺。在参照中国现有煤矿机械标准及试验方法的要求基础上,结合神宁集团各矿实际工作面特性,对综采工作面回撤扇形区机械化支护工艺方案进行变革,形成了具有鲜明特色的机械化回撤工艺方案; 2、发明了适用于综采工作面扇形区回撤机械化支护的综采工作面扇形区自移式回撤特种液压支架; 3、发明了综采工作面扇形区自移式回撤特种液压支架配套的辅助支架。 该研究成果于2014年7月在任家庄煤矿投入使用,回撤效率提高了2倍,回撤安全大幅度提升,劳动强度显著降低,节约回撤成本150余万元,羊场湾、任家庄等煤矿在2015年开始推广应用该研究成果,节约回撤成本500万元,截止2015年底累计增加产值1800万元,节约回撤成本650余万元。 该项目在综采工作面回撤机械化支护技术的研究方面取得了系统性和开创性的突破,申请发明专利1项(公示中),已获得授权实用新型专利1项,受理实用新型专利4项,起草了一项企业标准;经专家鉴定,研究成果总体处于国内领先水平;解决了回撤工作面机械化支护领域的一个重大技术难题,创新和发展了回撤支护理论,为提升中国回撤机械化支护的技术水平做出了贡献;综采工作面扇形区机械化支护在中国有相当广泛的应用,而且国内外均缺乏此类专门的研究,因此研究成果具有很强的市场竞争力和极大的推广应用价值。
[成果] 1900010478 北京
TD262.12 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:项目属矿山井巷工程特殊凿井技术领域。 我国70%以上煤炭产量需来自西部,为适应煤炭开发战略向西部转移,国家需要在内蒙、陕西等西部矿区规划建设一批大型特大型煤矿。这些矿井主要采用斜井开拓方式,需要穿越较厚的含水砂土层(也称流砂层)、松软富水岩层等复杂地层,该类地层条件大型斜井冻结法建设国内外均无成熟经验和成功案例。 煤矿井巷冻结法凿井是采用制冷技术暂时冻结、加固井筒周围复杂地层并隔绝地下水后,再凿井的特殊凿井方法。因斜井的空间位置和断面形态与立井不同,传统的立井井筒冻结法凿井的理论、设计方法、施工工艺和技术难以适应斜井冻结法凿井要求。立井冻结圆筒形空间轴对称、均匀荷载边界条件的平面模型与斜井多边形空间三维斜向立体、周边不均匀荷载边界条件模型存在巨大差异,斜井的冻结方式、分段性、封水性均具有特殊性。 项目深入开展了斜井冻结法凿井理论、冻结设计和冻结施工等关键技术研究,研究建立了深长斜井冻结法凿井理论和技术体系,取得了如下创新性成果: 创新点1.首次创建了复杂地层深长斜井冻结壁三维动态模型和冻结壁设计计算体系,突破了传统立井冻结井筒冻结壁设计的二维动态模型的局限性,解决了深长斜井穿过复杂地层冻结壁设计理论难题。 创新点2.首次创新研发了复杂地层斜井冻结孔空间布置、钻进技术和冻结工艺技术及装备。能形成满足深长斜井冻结凿井设计需要的冻结壁,解决了深长斜井穿过复杂地层冻结制冷设计和冻结工艺难题。 创新点3.发明了斜井冻结群点温度测试技术;首次创新研发出斜井冻结壁闭合的监测与分析技术;系统掌握复杂地层深长斜井冻结壁形成和化冻特性:研究形成斜井冻结动态调控、冻结和井筒掘砌耦合协同技术。解决了斜井冻结群点实时温度监测难题;掌握了斜井冻结开挖的直接判据的获取方法,解决了冻结壁向井筒断面急剧内扩的无效冻结与掘砌的矛盾,实现了在复杂地层斜井冻结能挖“溏心”,保证了工程安全、经济、快速施工,井壁封水效果好。 项目获省部级科技进步一等奖2项,授权发明专利18项、实用新型专利7项,发表论文36篇,冻结法凿井施工手册(第10章)1部,形成首部行业技术标准1项。 成果已在马泰壕煤矿、常家梁煤矿等10个斜井冻结工程中成功应用,斜井穿过深厚连续含水砂土层冻结垂深首次超过96m、斜长首次超过252m;穿过松软富水岩层冻结垂深首次突破145m、斜长首次突破440m。累计穿过冻结斜长2131m,冻结钻孔延米374965m,倾角达16°〜24°,取得显著经济与社会效益。 项目实现斜井冻结法凿井理论、技术创新和工程建设的重大突破,形成具有自主知识产权的复杂地层深长斜井冻结法凿井理论和技术体系,为采用斜井开拓方式建设大型特大型煤矿、开采复杂地层下的铁、铜及数千亿吨煤炭等矿产资源提供了凿井技术保障和实践经验。
[成果] 1800220353 安徽
[TD263.3, TP183] 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:淮南矿区岩巷掘进水平位于全国前列,但依然存在岩巷快速掘进技术体系不健全,爆破技术单一,岩巷掘进装备配置不科学,矿区内岩石巷道围岩类别与快速掘进技术不匹配,周边成型质量有待提高等突出问题。因此,进行淮南矿区岩巷高效掘进集成技术的研究应用已成为巷道掘进技术发展的必然趋势。该项目围绕岩巷快速掘进基础理论、施工工艺技术以及装备配套、组织管理等关键难题进行了攻关研究,取得了如下创新成果: (1)建立了基于神经网络的围岩分类预测模型,确立了淮南矿区岩巷围岩稳定分类指标,实现了淮南矿区岩巷围岩的科学、智能分类,为爆破参数设计、装备配套等奠定基础。以淮南矿区工程地质条件为背景,结合岩石质量指标Q方法,确定影响巷道围岩稳定性的岩石质量指标RQD等6个关键指标,运用人工神经网络方法,建立了反映巷道围岩稳定性(四类)BP人工神经网络智能预测模型,结果表明该模型能够有效地建立起巷道围岩稳定性影响因子和稳定性类别之间的复杂对应关系,从而实现了对淮南矿区巷道围岩稳定性的准确评价,实现巷道围道稳定性评价的科学化和智能化。 (2)揭示了楔形掏槽技术和切缝药包爆破破岩机理,提出了适应于淮南矿区不同岩性的岩巷钻爆法快速掘进五种掏槽技术,确定了周边定向断裂爆破参数,提高了岩巷掘进效率。从理论上分析了影响中深孔爆破的影响因素,依靠数值模拟技术,得到了采用楔形掏槽更有利于槽腔底部岩石的破碎的规律,据此设计了适合于淮南矿区的5种掏槽结构。切缝药包能够控制裂纹产生的方向,有利于周边眼的成型;在理论研究和实验研究的基础上生产了工业化的切缝药包,提高周边成型质量。 (3)针对淮南矿区四类围岩,建立了岩巷掘进作业线装备配套公式,确定了气腿式凿岩机、凿岩台车、综掘机等三类岩巷快速掘进作业模式及其配套工艺,优化了项目管理模式,实现了不同条件下岩巷的快速掘进。建立了基于线性规划技术的装备选型公式,确立了气腿式凿岩机、液压钻车、岩巷综掘机为主要装备的作业线装备配套,为同类型巷道实现快速装备选型提供参考依据。为提高岩巷掘进施工管理效率问题,组织精兵强将成立了淮南集团矿建工程公司,形成了基于内部承发包的岩巷施工管理的“31X”管理模式,显著提高了淮南矿区岩巷掘进机械化水平和管理水平。 (4)研发了具有爆破设计、支护设计、作业规程编制功能的岩巷掘进智能设计系统,解决了人工设计易造成设计失误等问题,实现了岩巷掘进设计智能化、集成化。传统爆破及支护设计、作业规程编制工作,内容繁琐、科学性、规范性不够。 通过开发智能爆破专家系统,提高爆破方案设计效率,能够实现作业规程的智能化编排。大大提高技术人员的工作效率。实现了爆破图表智能设计系统,支护作业智能设计系统等,提高了本矿区施工技术及设计的智能化和科学化。
[成果] 1800220119 安徽
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:主要技术内容: 1)快速掘进支锚运多适应协同作业平台的机构设计及结构优化掘、锚、支、运作业是多工序协调动作的复杂过程,其中平台多方位运动、架棚梁的上下平动及整机迈步行走尤为关键。项目提出了安全可靠的行走机构;利用机构组合创新,设计使平台在巷道断面内上下平动的机构。 2)快速掘进支锚运多适应协同作业平台的液压系统设计与分析为使作业平台具备良好适应性,能应对多种复杂工况,设计电控、先导、全液控等三种液压系统,进行了原理解析、仿真、试验等,保证了系统有效性和可靠性,从而最终确定了最优行走驱动方式。 3)复杂工况下快速掘进支锚运多适应协同作业平台的动力学特性为适应大角度转弯、连续变坡等复杂工况,建立弯道行走力学模型,分析悬挂点、转弯半径与整机平衡的关系,确立弯道行走设计准则。建立变坡行走的动态模型,找出坡度、驱动力与闸阀压紧力之间的匹配关系,构建变坡行走的设计准则。 4)快速掘、锚、支、运一体化协同作业机制的研究建立掘、锚、支、运协同工作机制,提高掘进效率;优化锚杆钻机布置,分析其稳定性,找出关键受力部位,合理设置支腿位置;建立多维振动模型,得出其动态性能与钻机驱动力、煤岩硬度等参数之间的关系,优化其设计准则。 5)快速掘进支锚运多适应协同作业平台的控制策略研究以掘、支、锚、运协同工作机制为基础,分析作业平台的结构及运动学特性,优化出各机械臂的运动轨迹;构建作业平台的动力学模型,分析各动作之间的功率匹配关系,提出负载敏感控制策略,并对其可靠性进行仿真分析和实验验证。 授权专利情况: 该项目授权专利13项,其中发明专利10项,实用新型3项。 技术经济指标: 1)技术指标该装备技术指标为:装备总高度700-900mm;总功率25kW;可承载荷10kN,速度0-6m/min;最大爬坡角度20°,最小转弯半径6.0m,安全系数达到国际水平6.0-7.0。 2)经济指标该装备在煤矿企业应用后,提高了企业的年生产总值和年采煤量,如淮北矿业股份有限公司的袁店一矿应用该装备后,年新增采煤量约50万吨,每吨节约40元,共计约2000万元,按2015-2017年度计算,在6家煤矿企业中应用,累计产生经济效益3.6亿元。 应用推广及效益情况: 该装备加快了工作面推进速度,提高了作业效率和安全性,为工作面的尽快投产提供了基础。日最高循环进尺28m,月最高进尺580m,单位开采成本下降约10万元;该装备替代昂贵的同类进口产品,降低了工作面装置的投资量。进口同类装置约600万元,该装置约260万元,单台节约成本达56.7%;降低了煤矿企业在人身安全方面的支出,年节约支出60万元。
[成果] 1800130214 北京
TD262.11 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该成果属于矿山工程技术领域。随着中国矿产资源的开采不断向深部迈进,开采1500m级埋深的矿床正成为中国资源开发的新常态。为满足规模化提升和矿井通风的需要,大直径超深井筒的需求日益增加。但传统的千米级施工装备与技术已无法适用1500m级10m以上大直径竖井的安全高效施工。对于此类竖井的施工国内尚属空白,国外无成套装备与技术可引进,必须自主研发与创新。在此背景下,为解决大直径1500m级超深竖井安全高效施工的成套装备与工艺技术难题,在国家863计划和北京市科技计划项目的支持下,项目进行了系统攻关,取得了如下重大创新成果: 1、针对大直径超深竖井施工装备布置复杂、提升悬吊载荷大导致的现有凿井井架能力不足这一难题,建立了基于断绳荷载控制的凿井井架设计理论,创新了井架支撑体系结构,研发出可用于净直径大于10m、深度1500m以上的新型凿井井架,经第三方机构检测,井架承受荷载能力达到600t以上,较原Ⅴ型凿井井架荷载能力提升40%以上。 2、研发了国内首台全液压六臂伞钻。通过液压连动平动机构、液压泵站一体化设计以及液压缸-钢丝绳行程倍增推进系统创新,实现全液压动力快速凿岩,能耗较传统气动伞钻降低60%以上,凿岩效率提高2倍以上。 3、研发了大直径1500m超深竖井的机械化配套方案与施工工艺。攻克了提升、悬吊、凿岩、装岩、砌壁等装备配套技术,首次实现10m净直径井筒5m深孔爆破炮孔利用率超过90%,在1000-1500m深度月进尺超过80m。 4、建立了大直径超深竖井施工安全保障技术体系。研发了稳车同步集散控制、吊盘自动平衡、钢丝绳张力实时监测与吊桶摆幅监测系统,解决提升悬吊安全保障难题;研发的井壁释能支护技术解决了井筒深部井壁安全问题;研发了竖井综合超前地质预报与多种注浆材料复合动态调控注浆技术解决了竖井水害难题。 5、针对冶金矿山竖井马头门多、施工速度慢这一瓶颈难题,创新开发了模块化马头门整体模板支护技术,实现大断面马头门快速安全施工,施工人员和工期较传统技术均减少50%以上。 项目授权6项发明专利,14项实用新型专利,发表学术论文23篇,制定行业标准2项。成果在本溪思山岭铁矿副井(净直径10m、井深1503.9m)等10座竖井工程应用,新增收入2.4亿元。 项目在矿井建设领域取得重大突破,填补了中国在大直径超深竖井施工领域的空白,形成了具有自主知识产权的核心技术与成套装备。项目实现了凿井装备与技术的全面升级,建立了标准体系,为中国深部矿产资源的开发创造了条件。
[成果] 1800220118 安徽
TD262 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该项目属于矿山支护工程科学技术领域。 十余年来,两淮矿区煤炭生产矿井浅部资源渐趋枯竭,为确保矿井安全高效可持续发展,多数矿井迫切需要实施安全改建工程,在工业广场内新建深立井井筒工程日益增多。该类工程具有井筒深、直径大、与既有井筒邻近、地下水渗流场受扰动、井筒出水对矿井安全生产威胁大等特点,且多采用“上冻下注”法施工,即在冲积层段采用冻结法凿井,在含水基岩段采用地面预注浆法封水。因此,井筒施工和运行过程中面临高压浆液引发邻近既有井筒破损、冻结壁难以交圈、深井高压水造成井壁损伤漏水等技术难题亟待解决。国内外少有该类工程的相关研究和报道。为此,开展两淮矿区安全改建工程深立井凿井关键技术研究具有重要的理论意义和应用价值。 该项目针对上述技术难题,历时11年,采用理论分析、模型试验、数值模拟和工程实践相结合的方法,系统开展了邻近既有井筒条件下地面预注浆扩散规律、人为扰动地下水流条件下温度场分布规律、冻结井壁渗漏水机理等研究,形成了安全改建工程冻结深立井设计与施工关键技术,项目主要研究内容与科技创新如下:(1)针对邻近既有井筒的工程与水文地质条件,研究了并行电阻率和电磁波CT法探测井筒基岩段岩层裂隙发育特征与富水性技术,基于多孔间立体层析成像原理,构建三维地层模型,精细成像与判识测试区域岩层富水性、结构及构造,发明了深立井井筒基岩含水层精细化探测方法,精准获得了岩层裂隙发育特征与富水性。(2)基于井筒基岩含水层精细探测结果,研究了邻近既有井筒条件下地面预注浆扩散机理,提出了“控压间歇式岩层分类注浆”方法,解决了注浆参数精准设计的难题;研发了邻近既有井筒条件下新建深立井地面预注浆过程控制技术,确保了注浆过程中邻近井筒的安全运行。(3)深入研究了工业广场内抽采生产、生活用水引发的第四系含水层流速变化规律;研制了地下水流速对冻结温度场影响的试验装置,建立了含相变全参数渗流冻结耦合数学模型,研究揭示了不同地下水流速工况下冻结壁温度场分布及其形成规律;研发了工广内新建井筒“流速分层分类、冷量精准补偿、监测实时控制”冻结技术。(4)研究了水力耦合作用下井壁渗漏水机理,通过大量混凝土配制与渗透性试验,获得了配制高抗渗性冻结井壁混凝土技术;使用自主研制的井壁试验装置,研究了高抗渗性混凝土井壁渗透性及力学特性,研发了高抗渗性混凝土及其井壁结构;创新了“高抗渗井壁+防水结构+适时壁间注浆”综合防水技术。 该项目获授权发明专利8件、实用新型专利4件,参编国家规范1部,发表学术论文40多篇,出版专著2部。2006年以来,该项目研究成果先后在两淮矿区安全改建工程的8座煤矿10个井筒得到成功应用与推广,实现了生产矿井安全改建工程的安全高效建成,近三年新增利润2.8425亿元,取得了显著的社会经济效益,研究成果推广后将产生更大的社会经济效益。
[成果] 1800150501 河南
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:主要研究内容: 该项目属于采矿科学技术领域。针对义马矿区特厚煤层困难巷道变形量大、变形速度快、维护难度高等难题,在国家国家科技支撑计划、自然科学基金-煤炭联合基金重点项目等资助下,开展了义马矿区特厚煤层困难巷道围岩控制技术及应用研究。获得了义马矿区大落差断层影响下地应力分布规律,掌握了困难巷道围岩变形破坏机理,揭示了冲击载荷下锚杆及构件动力响应机制与抗冲机理,开发了适用于强动载困难巷道的超高强度、高冲击韧性锚杆材料及构件,建立了困难巷道围岩控制体系,实现了围岩变形的有效控制。主要研究内容包括8个方面:(1)地质力学参数原位测试及分布规律;(2)煤岩体物理力学性能及矿物成分测试与分析;(3)巷道变形破坏特征及机理;(4)冲击载荷下锚杆及构件动态力学响应及抗冲机理;(5)新型锚杆支护材料及构件研发;(6)巷道支护设计方法研究;(7)井下工业性试验;(8)效果评价。 技术经济指标: (1)获得义马矿区地应力分布规律;(2)开发适合强动压巷道的锚杆支护材料及构件;(3)研制锚杆冲击载荷试验台;(4)提出综合控制体系,有效解决试验巷道支护难题,显著提高支护可靠性;(5)实现巷道基本不架棚或大幅度减少架棚量;(6)实现巷道服务期间基本不维修或降低维修次数,保证工作面正常开采;(7)降低巷道综合维护成本。 创新性研究成果: (1)揭示了义马矿区大落差断层影响下深部地应力分布规律,建立了地应力估算公式,绘制了地应力分布图,获得了原岩应力与煤岩强度的相互关系;(2)发明了测试锚杆冲击载荷的试验台及其测试方法,揭示了冲击载荷下锚杆及构件动力响应机制和抗冲机理,阐明了冲击载荷下锚杆及构件吸能特性,提出了强动压困难条件下锚杆支护材料及构件选择原则。(3)开发了适用于强动压困难巷道的超高强度、高冲击韧性、高延伸率锚杆及其配套构件,提高了锚杆支护抗冲击性能;(3)揭示了义马矿区特厚煤层困难巷道变形破坏机理,提出强动压困难巷道支护原则,建立了以采用高冲击韧性锚杆为主体、深孔卸压综合控制技术为主要技术手段的强动压困难巷道围岩控制体系。 应用推广及效益情况: 研究成果已广泛应用于义马煤业集团股份有限公司常村煤矿、耿村煤矿、跃进煤矿及千秋煤矿等矿井,成功解决了困难巷道支护难题,研究成果还在山东新汶、甘肃华亭、伊泰红庆河等矿区推广和应用。直接经济效益:改善了巷道支护效果,提高了掘进速度,显著降低了巷道维护成本,近三年取得利润1.19亿元。缓解了采掘衔接紧张,保证了工作面顺利回采。提高了顶板安全性,改善了工人作业环境,避免了巷道多次返修,促进了支护技术发展,对全国煤矿巷道围岩控制具有很强的示范作用。 授权专利情况: 项目研究期间获专利10项,发明专利6项,实用新型4项,发表核心期刊论文8篇,EI检索6篇。
[成果] 1900010494 河北
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该项目属矿山支护工程领域。随着煤矿开采深度与强度加大,出现了大量深部高应力、冲击地压及强采动巷道,约占巷道总长度30%(3600km)。目前,煤矿最大开采深度达1501m,冲击地压矿井170余座。传统支护技术不适应这些复杂困难条件,导致金属支架损坏、锚杆锚索破断、顶板垮落。近年来,顶板事故一直居煤矿事故首位,死亡人数占1/3左右,对煤矿安全造成极大威胁。同时,巷道维护成本大幅提高,部分巷道维护成本高达5-10万元/m,带来严重的经济负担。针对上述难题,在国家科技支撑计划、国家国际科技合作专项、国家“863”计划及国家自然科学基金等项目资助下,开展了煤矿巷道新型抗冲击预应力支护关键技术研究,攻克了一系列技术难题,取得以下重要发明: 发明点1:发明了动静载锚杆力学性能综合测试系统。发明了测试锚杆拉伸、弯曲、扭转及冲击载荷的试验台,攻克了动静载叠加作用难题,创建了国际上首套锚杆动静载力学性能综合测试系统;首次全面、系统地测试研究了锚杆各构件在动静载荷作用下的力学性能及匹配性,揭示出井下锚杆的真实应力状态和破断机理。基于试验成果,确定出合理的抗冲击预应力锚杆技术指标与参数。 发明点2:发明了高冲击韧性、超高强度、低成本预应力锚杆材料及制造工艺。创新提出将普通锚杆钢材经新型热处理工艺提高其强度与冲击韧性的方法,发明了屈服强度640-1140MPa系列超高强度、高冲击韧性锚杆及加工工艺,攻克了高强度锚杆受冲击载荷作用易破断难题。与国内现有锚杆相比,在强度提高66%的同时冲击韧性提高1倍以上。与国外同类钢材相比成本降低50%。 发明点3:发明了全长预应力锚固低精度不饱和聚酯树脂锚固剂及配套施工设备,发明了双组分阻燃型低精度不饱和聚酯树脂及其制备方法,全长预应力锚固泵注施工工艺设备;基于发明的不饱和聚酯树脂,开发出新型低粘度树脂卷式锚固剂,攻克了全长预应力锚固难题,显著提高了锚固效果及抗冲击能力。 发明点4:发明了锚杆、锚索高预应力施加方法与设备。开发了锚杆高预应力施加的新型扭矩倍增器,可使锚杆钻机输出扭矩放大6倍;发明了锚索锚塞新结构,减少预应力损失70%,解决了锚杆、锚索高预应力施加难题,大幅提高了支护效果。 上述4个发明点经系统集成后,形成了煤矿巷道抗冲击预应力支护成套技术体系,解决了超千米深井、强冲击、强采动及软岩大变形巷道支护难题,实现了煤矿巷道支护技术的重大突破。经专家鉴定达到国际领先水平。已在新汶、义马、平庄、潞安、祌宁等10余个矿区推广应用,为开采深部与复杂条件煤炭资源提供了技术保障,经济和社会效益显著。 该项成果获授权发明专利25件,实用新型专利38件;发表学术论文85篇(SCI、EI收录55篇);获中国煤炭工业科学技术一等奖2项、国家安全生产监督管理总局安全生产科技成果一等奖1项。
[成果] 1900010789 陕西
TD350.4 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该项目属于矿山工程技术领域,主要应用于煤炭资源开发。 资源损失、环境损害和开采安全是煤炭开采领域的重大问题。采区预留煤柱造成资源损失约11%~23%;建(构)筑物及水体压煤数量巨大,采煤沉陷区累计达200万公顷以上;复杂条件巷道支护困难,顶板事故占比超过30%,严重制约复杂地层煤炭安全开采。为此,西安科技大学联合神华集团、潞安集团等12家单位,开展无煤柱开采巷旁支护、充填开采采空区支护和复杂条件巷道支护研究,经过10余年攻关,取得如下创新成果。 1.发明了煤矿柔模复合材料,创建了开采空间柔模复合材料支护体系。揭示了柔模复合材料承载机理,发明了由外部纤维布和内部结构筋组成的纺织结构柔模增强体,创造性地将柔模增强体与混凝土基体复合,形成了柔模复合材料。该材料具有脱水自密实和复杂结构自成型能力;构建了巷道、巷旁和采空区柔模复合材料支护结构;研发了柔模复合材料制备、输送、成型装备和工艺;制订了相关标准;建立了开采空间柔模复合材料支护体系。 2.发明了柔模混凝土巷旁支护的无煤柱开采技术。建立了巷旁支护“承载梁”理论模型,研发出柔模混凝土巷旁支护沿空留巷、沿空掘巷和沿空留回撤通道无煤柱开采技术。其特点是在巷旁建造柔模混凝土连续墙,支撑顶底板,封闭采空区,置换煤柱。发明了具有自动铺网、躲避锚头、挡矸切顶和遥控自移功能的沿空留巷围护装备,保障了巷旁作业安全和千万吨级矿井沿空留巷工作面快速推进。该技术创新了无煤柱开采方法。采区回采率提高了7%〜17%。 3.发明了复杂开采条件巷道柔模混凝土描碹支护技术。揭示了巷道柔模混凝土锚碹支护作用机理。发明了单层锚碹、双层可缩锚碹和管棚碹支护技术。该技术锚杆贯穿碹体,形成锚杆、碹体与围岩协同承载的新型锚碹支护结构,增强了锚杆的群体支护作用,提高了碹体稳定性。发明了锚杆固定柔模技术,增大了巷道作业空间。该技术破解了松软地层、大变形和采空区巷道的支护难题,与传统技术相比,碹体厚度减少约30%,施工速度提高3倍以上。 4.研发出柔模复合材料采空区支护的充填开采技术与装备。研发了柔模复合材料综采和巷采充填技术;研制出尾部带有铺模、夹模机构和充填工作间的综采充填支架,实现了回采与充填平行作业;创造性地利用柔模封闭采空区,对流态材料进行脱水。固化时间缩短25%以上,地表下沉系数降至0.015。该技术解决了流态充填不适合水平和俯斜开采难题,实现了充填开采的新突破。 该项目在内蒙、山西、宁夏等9个省区的51座煤矿推广应用。其中20座煤矿近3年来多回收煤炭575万吨,减少回采巷道48578m,新增销售额33.6亿元,新增利润15.58亿元。该项目授权发明专利10项、实用新型专利23项,获省部级一等奖3项,发表论文58篇,制订企业规范与标准12部。 该项目在煤矿复合材料、开采空间支护、安全高回收开采领域取得了重大突破,达到国际领先水平,显著推动了煤炭行业科技进步。
[成果] 1800220348 安徽
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2018
成果简介:该项目属于采矿科学技术领域。中国深部煤炭资源丰富,2000m以浅的煤炭资源量为5.9万亿t,其中1000m以深占50%以上,软岩巷道支护是制约煤炭深部开采的核心问题。中国已形成高预应力锚杆、型钢、钢管混凝土等多种深部巷道支护技术,解决了中浅部及煤岩赋存条件较好的深部软岩巷道支护问题,但对于千米深井软岩巷道尚无高效、经济、保持巷道长期稳定的支护技术。针对千米深井软岩巷道,在试验锚网索喷注、套36U型棚+注浆、锚网喷+注浆二次支护、锚网索喷+套36U型钢反底拱棚及钢管混凝土等支护技术均无法有效解决巷道大变形的背景下,中煤新集公司联合天地科技股份有限公司以口孜东矿为试验矿井,创新提出厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道锚架充耦合协同支护理论,研发出高强度锚杆支护+U型可缩支架+架后精准充填“三位一体”成套技术与装备,应用4年巷道未出现大变形和返修情况,突破了千米深井软岩巷道支护难题。 1、主要研究内容:(1)厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道围岩大变形破坏机理;(2)千米深井软岩巷道锚架充耦合协同支护理论;(3)千米深井软岩巷道锚架充支护工艺;(4)千米深井软岩巷道锚架充成套支护装备;(5)千米深井软岩巷道锚架充复合支护材料;(6)典型千米深井软岩巷道井下试验。 2、科学发现点:(1)揭示了千米深井软岩巷道分别在锚喷、钢管混凝土和锚架充支护方式下围岩变形破坏机理,提出了千米深井巷道锚架充耦合协同支护理论。(2)开发出高强度锚杆索+U型钢支架+架后充填“三位一体”复合支护技术,有效控制了深井软岩巷道大变形。(3)研制出锚架充自动化支护装备,包括单轨吊巷道自动化锚杆支护平台、高效自动架棚机、从地面至施工作业地点全自动化充填材料输送系统等,实现了巷道支护一体化作业。(4)开发出锚架充复合支护材料,获得了充填材料在不同时效下力学性能。(5)开发出掘-锚-架-充高效平行作业工艺,实现了巷道快速掘进。 3、科学价值:(1)创新性。首次研制出1:1比例锚杆支护应力场试验台,揭示出锚杆支护应力场在空间上的分布规律;首次提出了千米深井软岩巷道锚架充填耦合协同支护理论;开发出千米深井软岩巷道锚架充“三位一体”成套技术及装备。(2)成套性与实用性。开发的锚架充“三位一体”成套技术与装备,不仅适用于深部软岩巷道支护,同时架后智能精准充填系统也可应用于工作面局部充填,具有很强的成套性与实用性。(3)示范性。项目成果在中国典型千米深井软岩大变形巷道进行了成功应用,对类似巷道支护具有很强的示范性。 4、同行评价:2017年9月,中国煤炭工业协会组织专家对“厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道锚架充填耦合协同支护理论与成套技术”项目进行了科技成果鉴定:研究成果达到了国际领先水平。
[成果] 1700660065 内蒙古
TD262.2 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:该项目属于井巷工程新技术施工项目。 主要内容: (1)通过分析南翼副立井的风积砂、软土砂砾层、中等富水性含水层等施工条件,研究采用单圈插花布置冻结孔和冻结与施工动态冻结壁温度控制技术,解决大断面井筒快速施工问题。 (2)通过研究挖掘机平底、刷帮、堆矸同时抓岩机装矸的平行高效配合出矸工艺和“五大一深一挖”的立井施工作业线,提高立井凿井速度。 (3)通过研究曲墙三心拱型马头门的简化施工方案,解决顶部打眼难、整体碹胎组立难、加固难、建筑钢模板在反底拱底部使用难等施工难题。 通过对立井和马头门施工技术研究和应用,立井施工合同工期242,实际工期217天,工期提前25天,施工速度提高10%;马头门合同月平均综合工程量700m3,实际月平均综合工程量1250m3,工期提前55天,施工速度提高78.5%,合计提前工期80天。 作用意义: 该项目得研究与应用有效保证了南翼副立井井筒的早日投用。为了加快井筒的施工,应用先进的施工方法,最佳的施工组织,合理的岩层爆破方案,提高了井筒掘砌速度,降低了劳动强度,节省了人力物力,快速地完成了井筒施工。为福城煤矿南翼副立井的早日投用,提前解决“减少劳动了下井时间,增加矿井风量、减少通风阻力、防治煤层自然发火、矿井深部通风降温等问题创造了条件,受到了上级管理单位的好评和奖励。同时该项技术达到国际先进水平,提升了山东矿管集团华新公司立井井筒快速施工的水平,对以后国内同类工程可提供先进的施工经验和施工技术。 推广应用及经济效益: ⑴该研究将设计复杂的曲墙三心拱型马头门施工参数简单化,采用类似直墙半圆拱的施工方法,降低了施工难度。 ⑵在掘进时采用下行施工法,将马头门巷道分成三部分,解决了顶部打眼难的问题,保证了光爆措施的顺利进行,加快了掘进速度。 ⑶采取将曲墙三心拱型巷道分为两部(轨道水平面以上、下)浇筑,解决了曲墙三心拱整体碹胎组立难、加固难、建筑钢模板在反底拱底部使用难以及人员在内部难以施工等一系列问题。 ⑷施工速度上,原设计月完成工程量700m3/月,实际达到了1250m3/月,马头门总工程量3056.7m3,原计划130天完成,实际75天完成,整整提前了55天。累计创造效益500万元。
[成果] 1700560128 山东
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:随着大采高综采工作面的快速推进和高效开采,大采高综采工作面顺槽超前支护存在顶板矿压显现强烈、两帮变形量大、支护强度低、劳动强度大、支护速度慢、安全性差等问题,很难实现对综采工作面顺槽超前区的有效安全支护。为改善大采高综采工作面顺槽支护效果,实现综采工作面超前区作业机械化和自动化水平,提高大采高综采工作面顺槽支护安全程度,针对大采高工作面顺槽存在的技术问题,结合综采工作面顺槽超前区支护现状,提出了将垛式支架应用到顺槽超前支护中,解决大采高综采工作面顺槽巷道超前支护技术难题,为大采高综采工作面巷道超前支护提供了一种机械化程度高的全新支护方式。 垛式支架在大采高综采工作面超前支护中的应用研究涉及机械、液压、电子、控制等多学科交叉领域,是国内外实现安全、高效超前支护的典型技术。近几年尽管国内外煤炭装备制造企业开展了综采工作面超前支护设备的研发工作,并取得了成功,但还没有将垛式支架应用于顺槽超前支护中。 项目为适应煤矿在采高工作面顺槽超前支护要求,研究设计了ZZ20000/22/44D大采高超前垛式支架,垛式支架可靠性高、稳定性好、工作阻力大,在保证工作面通风要求的同时实现了对大采高采煤工作面超前支护的良好支护,提高了顺槽超前支护效率和安全性。研究成果已获得国家授权发明专利2项、实用新型专利5项,主要研究成果为;(1)大采高超前垛式支架设计采用长推杆倒装千斤顶作为拉移机构以实现快速自移,提高回风顺槽超前支护速度,适应采煤工作面快速推进需要;(2)开发了适用于ZZ20000/22/44D大采高超前垛式支架的电液控制系统,实现垛式支架自动化控制,提高顺槽支护效率;(3)研制了大采高垛式支架增压装置,提高垛式支架初撑力,改善支护性能,减少垛式支架增阻时间,维护顶板完整性,实现垛式支架与围岩良好的耦合性能;(4)针对垛式支架大缸径立柱设计了复合密封的装置及其安装工艺,提高大缸径立柱密封效果、装配效率和大采高垛式支架的可靠性。 大采高工作面顺槽用垛式支架具有工作阻力大、支护强度高、稳定性与可靠性高的优点,解决了厚煤层大采高工作面顺槽支护中存在的技术难题,改善大采高超前支护能力不足状况,实现了顺槽顶板有效支护,提高了综采工作面的推进速度和机电设备开机率。 项目研究成果在巴彦高勒煤矿311103工作面顺槽推广应用后,设备投入成本增加80.24万元/年,减少工作面人工成本72万元/年,木垛支护材料费用432.1996万元/年,增加产值37627.6万元,其中净利润产值977.5万元,为巴彦高勒煤矿带来直接经济效益8537万元/年。垛式支架在超前支护中的成功应用对提高综采生产效率、减少作业人员、降低工人劳动强度和提高顺槽支护安全性具有重大意义,在国内外具有广阔的推广应用前景。同时研究成果促进了煤矿开采技术进步,为采煤工作面超前支护提供了新思路和新方法,奠定了垛式支架在其它综采工作面超前支护中应用的坚实基础。
[成果] 1800010433 江苏
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:中国煤矿回采工作面两侧的区段巷道总长度达到几百万米,留设护巷煤柱造成的呆滞资源量占煤炭损失量的40%左右。煤层气即是一种清洁能源,又是一种强温室气体,聚集于采空区中的煤层气抽采难度大。无煤柱开采作为提高资源回收率和提高采空区煤层气抽采率的有效措施已成为很多矿区期盼和亟需解决的关键技术。为此,针对现有技术的不足,课题组创新研发了“软岩巷道断顶卸压充填高效复用关键技术”。 主要科技成果包括: 1、突破了软岩顶板巷道难以复用的技术瓶颈,创建了软岩条件下断顶卸压充填巷道高效复用的关键技术。(1)提出了巷道轴向深孔定向半扇面非贯穿预裂爆破方法。(2)构建了巷旁覆岩垮落封堵、碎胀充填支撑上覆稳定岩层的新型沿空留巷结构。(3)基于煤矸胶结材料力学特性研究,开发巷旁间隔浇筑预应力注浆墩柱加强支护体系。 2、攻克了软岩顶板巷道难支护的技术难题,发明了多级协调组合壳变形控制新技术。(1)构建了以短细密锚杆加固浅部锚固承载壳,长锚索加固深部自然承载壳以及中间裂隙让压壳为核心的多级协调组合承载壳结构。(2)发明了裂隙水导出装置和方法,阻止了因软岩遇水膨胀泥化导致的支护失效。 3、提出了软岩巷道断顶卸压充填高效复用结构力学模型。(1)建立了考虑断顶前后覆岩裂隙产生、发展的时空规律和分布形态以及软弱岩层力学特性、垮落岩体堆积充填支撑的结构力学模型。(2)揭示了给定变形条件下断顶卸压充填巷道复用覆岩运移规律和应力演化特征。 该项目获授权国内发明专利10项,获教育部技术发明奖(专利类)二等奖1项,中国煤炭工业协会专利奖1项,发表SCI和EI论文12篇,累计被引用35次,经专家会议鉴定项目成果达到国际先进水平。 推广应用情况:该技术成功应用于徐州矿务集团夹河煤矿、常兴煤业有限公司等企业。项目自实施以来已累计少掘进16条巷道,全长11720m,少留设16条保护煤柱,多回收煤炭资源65.17万吨,产值达29918.1万元。项目不仅降低了巷道支护成本,提高了资源回收率和煤层气抽采率,同时减少了煤层气向大气中的排放,降低了对大气环境的污染,有利于矿区土地复用、生态修复和环境保护。该项目推广应用到徐州矿务集团夹河煤矿、常兴煤业有限公司和三河尖煤矿、山东新安煤矿等企业,为同类条件的矿区提高沿空留巷技术水平提供了示范,取得了良好的经济和社会效益,具有广阔的推广应用前景。
[成果] 1700440728 浙江
TD355.4 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:喷水阀阀体主孔采用阶梯孔结构,有效避免O型圈被切断现象,提高了密封性能;阀杆采用较小截面结构设计,减小了液压作用面积,使喷雾阀开启更平稳;阀座采用高分子聚醚醚酮材料,与钢球形成锥面软密封,同时弹簧采用高性能60Si2MnA材料,提高了产品使用寿命。产品具有密封性能好、性能稳定等特点,相关技术已获实用新型专利1项,技术处国内同类产品领先水平。
[成果] 1800070186 河北
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:1.科学技术领域:属深部巷硐支护理论与控制技术领域,工程实践中发现的理论和技术问题。 2.立项背景:中国煤矿开采深度逐年增加,深部巷道控制问题日显突出,已成为亟待解决的技术难题,也是国内外采矿界研究的重点问题之一。深部巷道处于“三高一扰动”的复杂环境,围岩应力场复杂,表现出工程软岩特性,传统浅部巷道支护理论和技术不能适应深部巷道支护的要求。近十几年,该领域理论研究滞后工程实践。因此,深部巷道控制新理论和关键技术研究,具有重要的理论意义和应用价值。 3.项目主要技术内容及创新点:该课题成果是长期研究的积累和结晶。课题组多年来一直致力于深部巷道围岩控制方面的研究工作,先后承担了国家和河北省自然基金项目,完成了10余项校企合作项目,围绕深部巷道控制中的理论、机理、规律和关键技术开展研究和应用,取得了丰硕的研究成果。 (1)首次建立了深部巷道“双壳”支护体系,由“单壳”、“连续双壳”和“非连续双壳”组成。 (2)构建了深部巷道“双壳”支护力学模型,推演了应力、位移的理论计算公式,采用D-P准则对连续双壳模型进行了优化。 (3)进行了6组相似材料模拟实验,研究了双壳巷道围岩变形演化规律、分区破裂特征、壳体蠕变特性、壳体厚度的影响等。 (4)进行了20余组数值模拟研究,分析了“双壳”在不同围岩条件和壳体参数下的的载荷分布、应力-应变及变形破坏规律等。 (5)研发了“单壳”关键技术,应用在硐室群和围岩条件较好的巷道。 (6)研发了浅部锚杆低压注浆(支护壳体)+深部锚索高压注浆(加固壳体)“连续双壳”关键技术,在深部巷道和大断面硐室进行了工业性试验。 (7)研发了全断面U钢(支护壳体)+柔性垫板(柔性层)+锚杆锚索注浆(加固壳体)“非连续双壳”关键技术,在高应力全断面破坏大变形巷道进行了工业性试验。 (8)研发了底板浅孔注浆(浅部壳体)+深部锚索束高压注浆(深部壳体)“连续双壳”治理底鼓的关键技术,在高应力、受采动影响、底鼓严重的巷道进行了工业性试验。 (9)基于调研和“双壳”理论,结合工程实践,编制了中国首个深部巷道“双壳”支护分类优选表,可直接选用。 4.技术经济指标: (1)源于实际的理论和技术问题,理论与技术结合,具有理论和应用双重价值。(2)提出了深部巷道“双壳”支护新理论,研究了双壳支护机理,构建了力学模型,形成了理论体系。(3)基于“双壳”理论,研发了系列“双壳”支护关键技术,形成了支护技术体系。(4)编制了首个深部巷道双壳支护方案分类优选表。(5)解决了深部巷道围岩控制技术难题,提高了深部巷道支护技术水平。(6)技术经济效果显著,推广应用前景良好。 5.应用推广及效益:项目理论和关键技术在河北和山西10多个矿井进行了试验和推广应用,节支上亿元,经济和社会效益显著。
[成果] 1700650225 安徽
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:项目针对深部井巷工程“三高一扰动”条件下异于传统岩石力学理论的岩体组织结构、基本行为和工程响应特征,运用理论分析、物理模拟试验、数值模拟计算、现场监测“四位一体”科学研究方法,开展了深部围岩破坏机理及支护技术研究。主要内容及特点如下: (1)采用多点位移计、钻孔电视、电阻率仪等仪器,在淮南矿区丁集矿轨道大巷(-910m)探测出巷道开挖后围岩内部产生分区破裂现象,这是在中国首次得到分区破裂化现象的直接观测证据。 (2)自主研发了真三轴深部巷道围岩破裂机理与支护技术模拟试验装置,实现三向独立均布加载,最大荷载集度20MPa,可真实模拟千米深井围岩工况。 (3)研发了岩体模型材料配制和制作、潮湿环境下应变片粘贴、石墨棒断裂丝断裂裂缝显示、巷道内壁瞬间卸载等多项关键试验技术,为试验顺利开展奠定了基础。 (4)采用“模型试验为主,以数值计算和理论分析为辅”的研究手段,开展了10块模型、23种工况的验证和拓展计算研究,得到不同工况条件下深部巷道围岩破坏变形规律。 (5)首次通过模型实验证实分区破裂现象,得出分区破裂现象发生条件。 (6)提出分区破裂化巷道支护原则,采用锚注一体化综合支护方法,实现丁集矿、朱集东煤矿、超千米深井谢一矿等多对千米深井条件下围岩分区裂巷道的有效支护。 研究成果获得发明专利6项、实用新型专利1项,其中核心知识产权发明专利5项,全为发明专利,发表学术论文11篇,其中EI检索6篇。 应用该项技术后,掘进巷道3年期围岩收敛变形小于150mm,每米巷道节省掘进支护及维护成本3000元,确保了围岩稳定,提高了工效和工程质量,避免了工程事故发生,保障了人员设备安全,保障了有效通风断面和运输系统的顺利运转,保证了矿井安全和出煤效率。 近三年,项目成果已在淮南矿区国家千米试验矿井谢家集一矿、丁集煤矿、朱集东煤矿等多个深部开采矿井17550m巷道成功推广应用,形成了深部高应力分区破裂巷道松软破碎围岩有效支护技术,解决了高地应力、高温、高渗透压力和强烈施工扰动条件下围岩稳定控制问题,社会经济效益显著,具有很强的现实应用推广价值。
[成果] 1700510515 河南
TD263.3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:中国煤矿岩巷掘进普遍采取钻爆施工方法,主要生产环节包括打眼、放炮、扒装、支护、运输等。根据统计资料表明,钻爆扒装工序所占时间占掘进总时间的30%以上,掘进工作面岩石的排矸时间长成为制约掘进速度的技术瓶颈。河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿由于矿井延伸需要,需进行北翼-640m皮带暗斜井和北翼-640m轨道暗斜井掘进,为提高破岩效率和排矸效率,加快掘进速度,减少施工成本,与中国矿业大学合作开展双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术研究,通过改进爆破工艺和巷道布置方式,设计“两平行巷道+联络巷道+共用排矸皮带+排矸装置+矸石仓+矿车”掘进机械化作业线,显著提高了破岩效率和排矸效率,为相同地质条件下岩巷工作面快速掘进提供依据。1.主要技术内容:1)针对巷道岩石硬度大导致难以机械化开拓的问题,提出中深孔光面爆破技术,采用准直眼掏槽眼中间增加1-2列辅助掏槽眼,提出新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构,增加一次爆破岩石量,减少钻眼工序时间,提高破岩效率。2)针对单巷道作业工序多、人员多、投入大的问题,提出双巷道共用排矸系统布置工艺,采用“两平行巷道+共享巷道+共用排矸皮带+抛矸装置+矸石仓+矿车”的配置方法,提高了巷道掘进速度和劳动工效,为类似条件的巷道开拓提供了一种新方法。3)针对矿车装载物料的间断性,在分析矸石仓出料速度的基础上,进行矿车快速运矸系统的设计及稳定性分析,根据矿车控制要求和控制流程,研究传感器组合测量信号的方法、布置方案,构建矿车快速运矸系统,提高运矸效率。2.专利授权情况:该项目已授权发明专利2项,授权实用新型专利8项。3.技术经济指标:采用中深孔光面爆破技术和新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构后,显著提升光面爆破和抛岩效果,光面爆破眼痕率达到85%以上,单循环进尺达到2.4米;双巷道共用排矸系统的应用,大幅提高了排矸、运矸效率,突破了排矸时间长制约快速掘进的技术瓶颈,单进水平达到90米-110米/月,较传统生产工艺提高30%以上,同时单个工作面减少施工人员7人,大大减轻了工人的劳动强度,提高了工效。4.应用推广及效益情况:双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术的应用,真正实现了双巷道耙矸、装矸、运矸一体化,有力地保证了采区开拓进度和矿井的正常采掘接替。2014年以来,河南龙宇能源股份有限公司先后在陈四楼煤矿六采区、九采区、二十采区推广应用,直接经济效益达5000多万元;安阳鑫龙煤业(集团)有限公司推广应用后,产生经济效益4000多万元。河南龙宇能源股份有限公司还与中国矿业大学采取校企联合推广模式,在江苏中机矿山设备有限公司进行了产业化推广,至今共生产销售智能化排矸系统20余套,产生效益1000多万元。
[成果] 1800070191 河北
TD353.3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:主要技术内容: 在煤矿井下喷射混凝土支护工程中,干式混凝土喷浆在近几十年中仍占据主导地位,其特点是结构简单、易操作、故障率低、使用方便。但喷浆作业时,因产生粉尘的浓度大、回弹率高,严重影响了工人身体健康和工作效率。大社矿通过开展技术攻关、研究,研制出一种由JPS6I型湿式混凝土喷射机组并工作试验确定了湿式喷浆工艺。该新型湿式喷浆机系统和工艺大大提高了劳动效率、喷射质量,降低了用工成本,克服了粉尘危害,同时也是大社矿在无尘化矿井建设上的一个很好的延伸。 技术经济指标:(1)与干式喷浆工艺相比,同等条件下炮掘1米巷道用工13人/m,改用湿式喷浆工艺掘进1米巷道用工10人/m。每米减少用工3人。按每工300元计算,每米节省用工成本3×360=1080元/m,按年掘进岩巷4500米计算,年可节约成本1080×4500=486万元。(2)采用湿式喷浆工艺水泥浆单独搅拌输送,达到水和水泥充分混合的效果,缩短了养护时间,降低了劳动强度,提高养护效果,增强了巷道抗压强度,减少巷道失修率,延长了巷道服务年限,为矿井节省巷修费用预计360万元,东北翼三条延伸巷道预计工程量4500m,预计每年维修工程量1800m,1800×2000(每米巷道整修费用)约为360万元。 推广应用及效益情况: 1.湿式喷浆工艺的应用在很大程度上降低了粉尘浓度,特别是专用搅拌容器的使用基本消除了现场操作的产尘源。降尘效果十分明显,(湿式工艺)喷浆时,挖掘机后测尘平均数为20mg/m3,水幕后测尘平均数为5.97mg/m3;(干式工艺)喷浆时:挖掘机后测尘平均数为51.56mg/m3,水幕后测尘平均数为19.31mg/m3;通过比较后,(湿式工艺)喷浆时:挖掘机后粉尘浓度平均减少31.56mg/m3,水幕后粉尘浓度平均减少13.34mg/m3。改善了作业环境,提高了施工现场可见度,施工操作更安全。 2.减少了人员,降低了用工,提高了效率:使用JPS6IH型喷浆机,直接1人上混合料自动配比速凝剂即可操作,实现上料、喷浆、照明三人完成操作。不用现场掺浆,省工省力,比原来每小班节省用工1人,降低了劳动强度。(湿式工艺)喷浆时:掺浆、上浆1人,喷浆2人=3人,实现3人完成喷浆操作;(干式工艺)喷浆时:掺浆、上浆2人,喷浆2人=4人;需4人完成喷浆操作,湿式工艺喷浆时,每班可减少用工1人,一个圆班可节约用工3人。 3.职工职业危害预防得到进一步保证,提高了现场职工的健康指数。 4.该喷浆机的使用对以后的降尘方式有了历史性的推动作用及发展平台。是无尘化矿井的推广应用及延伸。 5.煤炭生产企业使用湿式混凝土喷射机组将会大大提高劳动效率,降低用工成本,净化作业环境,减少安全隐患,可以为企业创造客观的经济效益。 6.不受工作面空间、环境限制,改变传统的干式混凝土喷射作业弊端,改善人工工作环境。
[成果] 1700550350 湖北
TD353 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:巷道支护是矿井建设和生产中的关键技术问题之一,多年来一直受到岩石力学和采矿工程界的高度重视。矿山开采以前,岩层都处于原始应力状态,采动后围岩的原始平衡状态遭到破坏,各部分应力将重新分布,顶板的两端出现应力集中区,顶板各岩层将因失去支撑面,在自重的作用下弯曲下沉,并在其底部出现拉应力,当拉应力超过限度,顶板岩层将遭到破坏,围岩应力的重新分布促使岩层产生新的运动。支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动发展速度,以维护安全的工作空间。现代矿山开采,随着开采深度的不断加大,巷道支护问题十分突出,在应对井下各种地质环境,保障巷道的安全畅通方面发挥着至关重要的作用。
[成果] 1700510191 河南
TD354 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:近年来,随着煤矿开采技术及采掘装备的发展,巷道或硐室断面不断加大。潞安矿区传统巷道断面主要以10-15m2为主,目前巷道断面已经达到20m2以上,一些大断面硐室达到50-70m2以上,最大硐室断面达到96m2。随着硐室断面的增大,硐室底鼓问题突出,大断面硐室底鼓控制已成为亟待解决的技术难题。王庄煤矿支架换装硐室主要用于起吊、组装、维护7.0m的大采高支架。该硐室掘进断面宽×高为9.8×10.8m,断面积96m2;硐室围岩多为泥岩、砂质泥岩等软弱围岩。由于初期支护未考虑底板控制,致使硐室底鼓量达到1000mm以上,顶板和两帮也出现了不同程度的破坏。为此,项目针对支架换装硐室底板变形控制难题,系统开展了超大断面硐室底板变形控制技术研究。主要技术内容:(1)建立了超大断面硐室围岩稳定性分析力学模型和数值计算模型,分析了硐室稳定性的影响因素和影响规律,揭示了超大断面硐室底板变形破坏机理。硐室断面增大,临界埋深减小,超大断面硐室埋深超过300m即出现严重变形破坏;硐室底鼓量、底板破坏深度与其断面积呈负指数关系,随着硐室断面增大,底板变形量及其破坏深度显著增大;顶板与两帮的破坏加剧了底板破坏,加大了底板变形控制难度。(2)提出了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制原理及方法。顶板及两帮的分层耦合支护可有效控制顶、帮的变形破坏,并有助于减轻底鼓;增大底板控制深度、改善围岩力学性能可显著减小底鼓,通过采用“顶板及两帮分层耦合支护”与“底板锚索群注浆加固”技术,形成“顶帮底联控”的耦合圈层,可有效控制底板的变形破坏。(3)研发了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制技术,形成了“锚杆锚索分层耦合支护、分区注浆加固、底板锚索群注浆加固”技术体系,实现了支护结构与围岩力学特性的耦合,创新了底鼓控制方法,有效控制了96m2超大断面支架换装硐室底鼓,为大采高综采工作面的顺利投产提供了保障。(4)项目研究成果在王庄煤矿96m2支架换装硐室、66m2胶带机头硐室和山西煤炭进出口集团鑫顺煤矿86m2煤仓上部卸载硐室成功开展了应用,为煤矿安全生产以及大型机械装备的应用提供了保障,取得了显著的经济效益和社会效益。项目研究成果在《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》等核心期刊发表论文4篇,授权专利3项,并在第12次全国软岩工程与深部灾害控制学术会议上作了学术报告。经过中国煤炭工业协会鉴定,项目成果达到国际先进水平。近年来,随着采掘设备高度机械化、大型化,井下大断面巷道和硐室越来越多,项目研究成果具有广阔应用前景。
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