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2013年度济宁市科学技术奖（煤炭评审类）推荐项目简介一、千米埋深高应力矿井巷道围岩稳定监控技术项目简介：本项目所属领域为矿山支护工程。安居矿地面标高为+38m，开采水平-940m，主要巷道、硐室埋深在993m以下，是目前国内新建矿井第一水平开采较深的矿井之一，地应力高达36.69MPa，属于典型的深井高应力矿井。围岩多属于不稳定或极不稳定的类型。-940m水平褶曲发育，较大断层有46条，落差大于50m以上的有28条，工程穿过的岩层多为泥岩、泥页岩、粉砂岩、细砂岩交互层，多数岩层f值不超过6，而且层理、节理、裂隙发育，围岩多属于不稳定或极不稳定的类型。目前国内外在软岩巷道中大多采用锚喷加砌壁、双层锚网喷加金属支架的支护方式，这些支护方式不仅支护成本高，工人劳动强度大，不易实现施工机械化。研究认为应在大埋深软岩巷道中采用以锚注支护为核心的支护体系，充分调动围岩自身的承载能力，实现主动支护，保证巷道的稳定。这种支护方式易于实现施工机械化，且成本较低，易维护，是一种可靠有效合理的支护结构。在大埋深软岩巷道中采用这一技术尚有许多地方需进一步研究，以期取得更好的技术经济效益。由于大埋深软岩巷道采用常规支护方式，多发生严重破坏，既严重影响矿井的正常施工和安全，又需投入太多的人力、物力、财力进行修复和加固，而采用以锚注为核心的支护体系，从施工到动压作用结束均不需修复，保证了矿井正常施工，提高了安全性。该技术如能全面推广应用，必能取得更大的经济效益和社会效益。完成单位：1.济宁矿业集团有限公司安居煤矿；2.山东科技大学；3.济南贝克矿山工程技术服务有限公司完成人贡献及工作量：殷然、王世华、林登阁、刘向强、孙守增、孙磊、吴剑平、黄洪涛、梁立博1.殷然，作为本项目的负责人，从整体上对本项目进行技术应用规划，研究和分析支护技术预案，并确定最优化的施工预案，全面组织井下施工和推广应用。在该项目投入的工作量占本人工作量的63%。2.王世华，具体负责项目现场的各项研究工作；安排人员进行工程调研，组织施工队伍进行现场施工。确定施工方案和施工工艺，并进行工程质量检验，对施工方案进行优化设计及方案实施过程的指导控制，在该项目投入的工作量占本人工作量的61%。3.林登阁，对软岩支护理论分析、锚注支护机理与工艺研究、注浆技术方案研究设计与实施进行技术指导。在该项目投入的工作量占本人工作量的60%。4.刘向强，具体负责项目现场的各项研究工作；安排人员进行工程调研，组织施工队伍进行现场施工。确定施工方案和施工工艺，并进行工程质量检验；对施工方案进行优化设计及方案实施过程的指导控制，在该项目投入的工作量占本人工作量的49%。5.孙守增，主要承担了地应力实测、地应力分布规律及地应力与巷道破坏关系的研究工作。在该项目投入的工作量占本人工作量的49%。6.孙磊，对支护技术方案进行规划组织会审及方案实施过程的指导控制。在该项目投入的工作量占本人工作量的46%。7.吴剑平，现场测试及方案实施，测试仪器仪表维修，数据采集与处理，为合理选择支护方案和调整支护参数提供了第一手资料，在该项目投入的工作量占本人工作量的22%。8.黄洪涛，主要开展了大断面硐室支护的调研，支护方案设计论证与实施，组织检查验收，在该项目投入的工作量占本人工作量的20%。9.梁立博，主要开展了支护技术的调研，支护方案设计论证与实施，组织检查验收，在该项目投入的工作量占本人工作量的18%。二、固体（煤矸石）充填工作面沿空留巷技术研究与应用项目简介：结合花园矿的实际情况，决定在一采区1312工作面进行固体（废弃物）充填采煤技术的试验。1312工作面已布置完成，工作面倾角7～19°，平均12°，有俯斜开采和仰斜开采两种方式。如果采用俯斜开采，不利于工作面的充填工作，自充填输送机卸料孔卸下的物料，容易落至压实机上，并进入支架的行人空间内；同时，不利于压实机对充填物料的压实，难以保证充填质量，导致地表控制情况差。鉴于以上情况，确定1312工作面采用仰斜开采。仰斜开采必须对1312工作面两顺槽进行沿空留巷，以保证工作面的运煤、通风、运料及运矸通道，沿空留巷是在工作面采煤后沿采空区边缘维护原回采巷道的护巷方法，由于留巷期间所留巷道维护难度较大，需要在巷旁支护。根据巷旁支护位置及支护特点不同，一般有两种巷旁支护方式，一种是在采空区内巷旁支护，另一种是在原巷道内巷旁支护，在采空区内进行巷旁支护相比在原巷道内沿空留巷较困难，但在采空区内进行巷旁支护能够保持或扩大原巷道的断面尺寸。根据花园煤矿1312工作面充填开采区域的实际情况及充填开采对巷道宽度的要求，选择采用采空区内巷旁支护的沿空留巷方式。在1312顺槽原有支护方案的基础上（1312工作面顺槽原采用锚网梁联合支护方式），巷道内设计采用锚索带，巷旁采用垒砌矸石墙的方式进行留巷，留巷宽度可增加300～500mm。完成单位：济宁矿业集团花园井田资源开发有限公司主要完成人：李常华、杨继龙、戈海宾、陈锡桃、李如军；巩玉华、侯明明、安磊1．李常华，作为项目的主要负责人，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的23%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，完成了项目的总体设计与施工方案的制定，重点在工作集中在沿空留巷支护参数的设计。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。2.杨继龙，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的20%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，参与完成了项目的总体设计，重点在工作集中在沿空留巷支护参数的优化及施工进度的管控。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。3.戈海宾，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的16%。其中主要对科技创新中所列的第二项做出了创造性贡献，参与完成了项目的总体设计，重点在工作集中在沿空留巷巷旁支护参数的确定，提出了采用锚网梯及钢带联合支护的方式进行矸石墙的加固。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。4.陈锡桃，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的11%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，具体负责项目的实施及施工参数的研究，为支护参数的确定提供了重要依据。5.李如军，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的8%。其中主要对科技创新中所列的第三项做出了创造性贡献，完成了留巷巷道岩层移动监测方案的设计。6.巩玉华，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的8%。其中主要对科技创新中所列的第二项做出了创造性贡献，具体负责项目的实施，提出了巷旁支护参数优化方案。7.侯明明，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的7%。其中主要对科技创新中所列的第三项做出了创造性贡献，具体负责留巷巷道监测方案的实施及监测数据的观测与分析，为留巷方式及参数的进一步优化提供了有力依据。8.安磊，第八候选人。对该项目所做贡献量占整个项目工作量的7%，具体负责项目的实施，主要进行了现场的监督。三、城市及周边地区下压煤由条带变固体密实充填采煤关键技术研究项目简介：济宁能源发展集团有限公司花园煤矿矿井煤炭资源均为“三下”压煤，前期矿井设计采用条带开采方法，采出率仅为30%左右，严重影响资源利用率的提高及矿井的可持续发展；针对上述问题，研发了“城市及周边地区下压煤由条带变固体密实充填采煤关键技术”，将矿井开采方法整体由条带开采转变为固体密实充填采煤，该技术是将地面及井下矸石等固体废弃物直接充填入采空区，置换出城市及周边地区下的压煤，在确保地表建（构）筑物的安全使用的前提下，最大程度的提高了采出率，延长了矿井服务年限。本项目的主要研究成果如下：（1）在系统分析一、二采区条带开采方案及地表控制效果的基础上，设计了一、二采区的固体密实充填采煤系统布置方案，实现了条带开采系统直接向固体密实充填采煤系统的转变；（2）根据花园充填物料产出地点及物理力学特性，设计了矸石山地面筛分破碎与转载输送系统、固体充填物料主井下料系统及井下皮带双向输送系统；（3）设计出了ZZC9600/16/32反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架，加大了充填作业面的操控与可视空间，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，较大幅度的提高了充填效率；（4）设计了与固体充填采煤工作面相匹配的完全无煤柱沿空留巷技术及工艺，进一步提高了煤炭资源的采出率，降低了巷道掘进率，解决了工作面接替紧张的问题。（5）本项技术在花园煤矿1312、1316、2302等充填采煤工作面进行了工业性试验，通过对工作面矿压及地表沉陷的连续监测分析发现：充实率达到并超过了设计标准，确保了地表各类建筑物在安全使用的标准以内。该技术在花园煤矿实施以来，已开采出煤炭20.2万t，充填矸石26.7万t，取得了显著的社会经济效益，花园煤矿“三下”压煤储量达3369万t，济宁能源发展集团有限公司“三下”压煤达1.9亿t，该技术具有广泛的推广应用前景。完成单位：1.济宁能源发展集团有限公司，2.中国矿业大学完成人排序及贡献：虢洪增、张吉雄、张广宇、陈士军、周楠、巨峰、李常华、周长国、邓雪杰1.虢洪增：、项目的主要完成人及项目的总体规划，负责制订及主持项目研究，组织课题按计划开展工作。在本项目的主井提煤下料的双向输送系统、矿井固体密实充填采煤方法开采方案和预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤技术方面做出了主要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的65%。2.张吉雄：项目主要完成人，负责制订研究方案及主持项目研究，组织课题组按计划开展工作。在本项目的矸石山地面筛分破碎与转载输送系统、井下运煤与运料双向系统、矿井固体密实充填采煤方法开采方案和反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架方面做出了主要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的65%。3.张广宇：项目主要完成人，主持项目研究、相关设备研发改造及组织课题组按计划开展工作。在本项目的矿井固体密实充填采煤方法开采方案和预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤技术方面做了主要贡献，参与本项目的工作量占本人工作量的65%。4.陈士军：项目主要完成人，负责制订研究方案及主持项目研究，组织课题组按计划开展工作。在本项目的井下矸石不升井系统、在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置，设计了整个矿井采用固体密实充填采煤方法的开采方案方面做出了重要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的49%。5.周楠：项目主要完成人，负责建（构）筑物下采煤方案设计和地表沉陷分析。对本项目主要贡献为优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，加大了充填作业面的操控与可视空间，提高了充填效率，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的48%。6.巨峰：项目主要完成人，组织实施该项目相关测试工作、组织项目现场实施及研究报告总结撰写工作。对本项目的贡献主要为提出并设计出了整个矿井采用固体密实充填采煤方法的开采方案、优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架、设计了充填采煤工作面无煤柱沿空留巷支护方案，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的47%。7.李常华：项目主要完成人，主持项目研究、相关设备研发改造及组织课题组按计划开展工作。对本项目的贡献在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置，实现了建（构）筑物下压煤的安全开采并优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，加大了充填作业面的操控与可视空间，提高了充填效率，参与本项目的工作量占本人工作量的45%。8.周长国:项目主要完成人，组织实施该项目相关测试工作、组织项目现场实施及研究报告总结撰写工作。对本项目的贡献主要为在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置及开采方案，实现了建（构）筑物下压煤的安全开采，对二采区进行了优化设计并