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西安科技大学科技成果汇编采矿与安全篇目 录 现代化矿山开采技术巷道支护技术1. 大倾角不稳定软厚煤层伪斜长壁单体液压支柱型梁放顶煤采煤法2. 急斜煤层水平分段综采放顶煤高产高效关键技术3. 大倾角煤层底板（层状介质）滑移机理及防治技术4. 大倾角煤层综采技术5. 特厚煤层放顶煤开采提高回收率关键技术6. 坚硬煤层顶煤弱化及合理回采工艺7. 急倾斜放顶煤工作面矿压规律与来压监测预报8. 浅埋特厚风积沙下工作面顶板控制技术9. 坚硬煤层大放高综采放顶煤开采技术10. 浅埋煤层顶板结构理论与支护对策11. 非对称载荷场回采巷道支架设计与工况监测系统12. 矿区巷道综合支护技术13. 我国西部高构造应力区煤矿巷道支护技术14. 矿井巷道支护、岩层控制与安全综合技术采矿与安全篇矿山安全瓦斯控制技术 矿区环境治理灾害防治 15. 破碎软煤巷锚喷支护16. 大跨度锚杆支护技术17. 无粘结剂自攻锚杆18. 非金属快装锚固头19. 破碎松散煤巷锚杆支护方法20. 煤矿安全用服务器21. 煤层自燃火灾防治技术22. 矿区瓦斯灾害的防治措施23. 富含瓦斯厚煤层综放开采矿压特征与瓦斯运移关系及其应用24. 矿井瓦斯爆炸控制技术25. 基于神经网络 BP 模型的煤与瓦斯突出等级划分方法26. 煤层开采自燃危险性预先分析及经济防灭火决策27. 煤矿灾害事故危险源辨识与控制技术28. 矿区地质灾害防治对策29. 含水厚松散层浅埋煤层开采水沙灾害防治技术30. 高产高效工作面地质保障方法31. 矿山开采沉陷损害控制与监控系统地质与测量篇 3S技术 数字地球1. 基于剖面的含拓扑三维地质建模技术2. 国土资源管理信息系统3. 矿山地测信息系统4. 迈普数字化测图系统5. 基于MAPGIS的地测自动成图系统6. 三维可视化工程设计系统7. 矿井全息生产信息系统 电子信息技术篇通信技术 信息管理1. 面向RP的骨骼医学图像处理与三维仿生建模技术2. 煤矸石在线识别与自动分选系统3. 第三代移动通信系统智能天线技术4. 矿区专用综合信息网网络模式5. 多源遥感影像融合用于目标识别技术6. 基于非线性理论的数字水印新算法7. 煤炭开采中虚拟仪器远程测控方法8. 大中型企业计算机信息网络规划与设计9. 物资仓储计算机管理信息系统管理科学篇现代管理 投资战略1. 企业战略与管理模式策划2. 基于INTEMOR的矿山事故监控智能管理系统3. ISO9000/ISO14000/OHSAS18000(质量/环境/职业健康安全)三位一体管理体系整合认证咨询化工与材料篇 煤化工及材料化利用农用肥料新材料1. 洁净煤技术研究综述2. 聚苯胺纳米复合导电材料3. COPO树脂多功能母料生产技术4. 煤的高性能材料化利用5. 煤岩组分选别及利用技术6. 煤矸石喷射水泥生产技术7. 煤基复合肥生产技术8. 高纯度硅钾肥9. 多电源多热源炉生产SiC新技术（多芯炉生产SiC新技术）10. 四高SiC新材料生产工艺11. 一次性冶炼合成SiC砂和超细粉体技术12. SiC晶须（SiCW）生产技术13. 煤炭与石英砂生产SiC与高热值CO煤气技术14. 电致发热多孔SiC陶瓷生产技术 机电一体化篇机电一体化1. 智能配电自动化系统2. W8.8 型防爆柴油牵引车3. 第五代中频电炉4. 阳极钢爪校直机5. 电感应热水机组6. 自动生产调度系统7. 自动化立体仓储系统8. 矿井供电安全隔离消弧与保护装置岩土与建筑篇 岩土工程建筑工程爆破技术1. 岩体介质细观损伤演化机理CT实时试验及应用2. 大型节理岩体工程破坏规律三维弹脆塑性有限元分析与加固治理3. 矿山岩体工程动力损伤数值模拟与试验研究4. 冻融环境下软岩细观损伤扩展机理的实验和理论研究5. CT技术在岩体细观损伤扩展力学特性中的实验和理论研究6. 光电隧道位移实时监测系统7. 混凝土及岩石原位测试技术8. 山体崩塌的变形破坏机理及采动稳定性评价9. 西部地区地基土的冻融损伤机理与建筑物冻害防治技术10. 城市地下工程结构抗震分析技术11. 既有建筑物加固、加层与改造理论与技术12. 既有建筑（构筑）物病害诊治理论与技术13. 路基扩堑与高线位边坡开挖控制爆破技术14. 建（构）筑物拆除综合爆破技术15. 坚硬煤体深孔松动控制爆破技术大倾角不稳定软厚煤层伪斜长壁单体液压支柱型梁放顶煤采煤法应用行业：矿山技术领域：采煤方法Ø 主要内容本项目属新密市煤炭工业局、东平煤矿自选项目。该项成果采用了厚煤层放顶煤开采技术，主要用于大倾角不稳定软厚煤层的开采。技术指标1) 日产量1000t以上；2) 直接工效20t工；3) 吨煤成本达到同类型工作面最低指标。实际指标平均日产量1100t，直接工效15.3t工，煤巷万吨掘进率33.3，直接成本35元t，回采率86。Ø 技术要点该项技术与斜切分层采煤法相比，具有产量大、工效高、万吨掘进率低、成本低、安全可靠等特点。其中桁架结构型梁拉杆连接、按工艺实现“两梁五柱”属首创；大倾角伪斜长壁放顶煤开采、大倾角粉煤采用窄型刮板运输机、软煤爆破落煤在同类型条件下具有一定的先进性。使用该方法与斜切分层相比，在回采率、万吨掘进率、生产成本等方面可节约资金788.4万元。它将对煤矿企业减员增效，实现高产高效矿井具有一定的现实意义。该方法的试验成功为我国大倾角不稳定软厚煤层的开采开辟了新的途径，使单体支柱型梁放顶煤技术迈向了一个新台阶，具有一定的优势和发展前景，它将在不断改进，不断完善中发挥更大的作用。成果适用条件是：煤层倾角30° 60°，煤层厚度5 12m，煤质f<1.0，稳定或不稳定煤层。Ø 应用情况及前景目前，单体支柱型梁放顶煤开采技术在我国缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平(斜切)分层开采中已得到广泛应用，并取得了良好的经济效益。但大倾角不稳定厚煤层单体支柱型梁伪斜长壁放顶煤开采仍处在研究阶段。新密市东平煤矿大倾角不稳定软厚煤层伪斜长壁单体液压支柱型梁放顶煤采煤法的试验成功，为我国大倾角厚煤层的开采又创出了一条新途径。该方法具有高产高效、安全可靠等特点，属国内先进，具有推广使用价值和广阔的应用前景。急斜煤层水平分段综采放顶煤高产高效关键技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法Ø 主要内容1. 建立急斜放顶煤开采复杂地质条件量化预测技术及程序设计；2. 研究急斜煤层水平分段放顶煤开采围岩破断规律及形成大结构下的力学条件，建立整体力学模型，确定合理的支护参数：3. 研究分段开采和辅助破煤的顶煤破坏和散体化力学过程，确定高效开采最佳的水平分段高度：4. 建立以开机率和顶煤放出率为指标的高产高效工艺体系监测和计算机仿真模型。Ø 技术要点 在本课题研究中运用了现代采矿的理念与技术，在以下技术领域均有创新：1. 以开采地质环境评价为基础，建立急斜综采放顶煤开采地质条件量化预测技术及程序设计。2. 将地下的工作面矿压观测、围岩深基点位移观测，地表的沉陷网数据库沉陷观测、地质灾害调查，综合进行双馈的数理模拟，以反演急斜煤层开采围岩及覆盖层运动全过程，由此建立这类煤层开采的系统数学力学模型。 3. 建立系统软件，推动急斜煤层水平分段放顶煤高产高效发展。系统研究急斜特厚煤层水平分段综采放顶煤的高产高效，是国内外还没有进行过的，这是用现代高新技术与思想改造和提升古老的采矿业的新的尝试。 本项目以建立关键技术的理论基础为核心，进行急斜特厚煤层综采放顶煤的高产高效研究，对于推动企业科技进步，减人提效，进行产业结构调整有重要意义。而高产高效实现高度集化中生产，又便于统一规划、集中治理地质环境。大倾角煤层底板（层状介质）滑移机理及防治技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法Ø 主要内容本课题首次系统地研究了这类煤层开采中至关安全的这一课题，对长壁开采后大倾角煤层底板破坏的力学过程，破坏后底板滑移的力学过程，以及其影响因素进行了分析。通过课题研究建立了关于大倾角煤层破坏滑移危险性评价体系，通过对一定赋存条件下破坏滑移的危险性判断，建立其识别方法，以进行危险性监测。经鉴定达到国内领先水平。Ø 技术要点1. 课题研究了大倾角煤层层状底板的破坏和滑移机理及防治。研究表明，底板的破坏和破坏后底板的滑移是两个互相联系而又互相区别的力学过程，长壁开采底板向上的卸载运动是造成底板离层破坏的力源之一，但破坏后的底板是否滑移与破坏顶板的冒落不同，它置于未破坏底板之上，只有不同破坏后介质(板裂，块裂，碎裂)失稳才能发生滑移，课题研究提出了影响底板破坏和影响底板滑移的重要因素。2. 层状底板岩体工程特性是影响破坏滑移的主要因素对滑移有关键影响的是紧贴煤层0.4-0.5m范围内，13层薄层状底板课题采用数学模拟，力学分析和相似材料模拟实验方法，对结构面，赋存特征，及破坏后形成结构的特征进行了全面系统的研究。3. 课题采用有限元数值分析方法对不同采煤方法的应力环境，开采后应力重新分布，开挖过程应力环境发展过程对底板破坏的影响进行了分析。从“顶板支架底板”相互作用的角度指出底板滑移是造成支架失稳顶板冒落的主因，但支柱的插底又是造成底板破坏的原因之一。而老顶的运动又是使支柱从不同角度插入底板，形成滑移体的原因之二。4. 课题以代池坝煤矿5944工作面底板破坏滑移研究与防治作为典型，论证了采煤方法的合理性，改革采煤工序职得了明显的社会和经济效益并在研究的基础上，建立了底板破坏滑移评价体系，包括层状底板破坏滑移危险性的判断及识别，以及有效性的监测。Ø 应用情况及前景1. 底板破坏滑移是制约大倾角煤层采煤方法的主要因素严重影响着目前我国以单体支柱为主的大倾角煤层开采安全的效益，因而本课题有广泛的应用前景；2. 目前课题组正致力于应用对底板破坏滑移的认识，通过横向科研与有关矿井合作对采煤方法进行改革，其中包括：华蓥山矿务局绿水洞煤矿；艾维尔沟煤矿。大倾角煤层综采技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法获奖情况：四川省科学技术进步壹等奖Ø 主要内容绿水洞煤矿大倾角中厚煤层综合机械化开采技术研究(简称大倾角煤层综采技术研究)，针对煤层倾角大(30°以上)的难点，以工作面支护系统为核心，采煤工艺为重点，通过可行性论证，模拟试验研究，“三机”（液压支架、采煤机、可弯曲刮板输送机）配套、设计、制造、工业性试验几个阶段完成了计划任务书规定的内容。 试采工作面煤层倾角28° 42°，平均月产原煤达21987吨，最高月产25391吨，平均采高2.9米，采煤工效9.2吨工、工作面采出率达97.2，工作面成本31.2元吨，试采期创效益708.62万元。试采期间未发生重伤以上事故。 本研究主要解决了支护系统的稳定性，特别是采用横式布置纵向前移的端头支架(己申请国家专利)解决了大倾角工作面下端头支护技术难题；全面系统地研究了大倾角综采工作面的采煤工艺，尤其是工作面调伪仰斜原理与技术。 研究成果可在类似条件大倾角煤层工作面推广使用。Ø 专家鉴定意见 华蓥山矿务局绿水洞煤矿大倾角中厚煤层综合机械化开采技术研究是用于大倾角煤层开采的新技术。课题针对煤层倾角大的特点，以工作面支护系统为核心，采煤工艺为重点，在充分调研国内外有关资料的基础上，经过可行性论证，通过理论分析、实验室和现场工业性试验三个主要阶段，取得了以下成果：1、 在倾角28°42°，平均35°以上的中厚煤层设计，选择和研制的工作面新型装备和采煤工艺已连续8个月开采两个大倾角工作面，工业实验获得完全成功。2、 研究确定的大倾角工作面支架设计原则与基本参数，端头、排头支护技术，“三机”配套方案和采煤工艺参数合理，为此类煤层的安全正常开采奠定了技术基础。3、 首次采用了平面与三维变角可加载块体模型综合模拟实验技术方法，所得结论对支护结构选型和现场生产具有指导作用，进一步加深了对岩层破断方面规律的认识。4、 试采期间平均月产原煤2l987t， 最高月产25902t， 最高日产2048t，工作面采出率97.2，工效9.2t/工，未发生重伤以上事故，其中6134工作面生产6个多月，直接经济效益598.24万元。 以上四方面表明：该课题研究的总体水平处于国内领先，达到了国际先进水平。特厚煤层放顶煤开采提高回收率关键技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法获奖情况：1999年国家煤炭工业局科技进步特等奖2001年甘肃省科技进步一等奖Ø 主要内容及技术要点本项目能很好的解决综采放顶煤过程中资源回收率低等技术难题，提供提高坚硬特厚煤层放顶煤开采资源回收率的成套技术和施工工艺技术。主要有：1. 硬煤体预先弱化技术。采用深孔大药量弱化爆破、爆破裂隙区水力扩裂预先弱化难冒坚硬顶煤体，合理降低其整体强度，为发挥矿山压力破煤作用创造有利条件，实现坚硬顶煤体的及时垮落和充分破碎，为能有效放出顶煤提供前提条件，并有效降低煤尘。可针对开采具体条件提供成套技术和施工工艺技术，包括工艺方案设计、施工工艺技术及人员培训。2. 采放工艺参数设计及优化。合理的采放工艺是提高顶煤回收率的关键环节之一。可针对工作面具体条件提供采放工艺参数优化设计、施工组织设计及指导实施，提供工作面生产工艺管理指导。3. 坚硬特厚煤层综放专用成套液压支架设计。Ø 应用情况及前景 我国侏罗纪特厚坚硬煤层分布广泛、储量丰富、煤质优良，尤其陕西的神府、神榆、彬长等煤田有大量的特厚煤层，但埋藏较浅、煤体比较坚硬。本项目在有关矿井已经进行了大量试验研究并取得了良好技术经济效益，其关键技术已经成熟。因此本项技术具有良好的产业化前景。Ø 合作方式 提供技术服务方式，或技术入股合作方式。Ø 相关研究项目及成果：1. 综放开采大放高坚硬顶煤预先综合弱化技术研究2. 坚硬煤层大放高综采放顶煤开采技术研究3. 红会四矿网格支架放顶煤开采技术研究4. 汝萁沟煤矿3227综放工作面煤体弱化技术与初采放顶技术5. 宝积山煤矿网下网格支架炮采放顶煤开采技术研究6. 大倾角特厚坚硬煤层群综采大放高采煤技术可行性研究坚硬煤层顶煤弱化及合理回采工艺应用行业：矿山技术领域：采煤方法获奖情况：甘肃省科学技术进步叁等奖Ø 主要内容“窑街三矿急倾斜(大倾角)坚硬煤层顶煤弱化及合理回采工艺研究”是在急倾斜(大倾角)坚硬煤层内利用松动工艺巷、横穿和浅、中深孔爆破技术，针对工作面推进过程中的不同地质条件对放顶煤法中的顶煤实施全断面控制超前预处理(弱化)，使顶煤的完整性降低，冒放性提高，在此基础上改进和优化放顶煤回采工艺参数，达到提高工作面回收率的目的。研究成果达到国内领先水平。Ø 技术要点 1. 全断面控制爆破弱化针对不同的顶煤完整性设计了“松动工艺巷全长范围横穿浅孔”、“松动工艺巷+中深孔”和“松动工艺+部分横穿浅孔或中深孔”爆破方案，实现了全断面(工作面全长范围)顶煤的有效弱化，使工作面推进过程中顶煤的冒放性保持在较稳定的状态，奠定了顶煤回收率的稳定提高的基础。2. 三角滞留煤处理技术 针对大倾角较短工作面底板侧三角煤冒放性差难以回收的问题，首次提出了该区域内顶煤的爆破处理技术和回采工艺参数及系统合理配置，使三角滞留煤损失大幅度降低。3. 合理的回采工艺参数 根据工作面的长度，考虑顶、底板约束及夹持效应及不同区域顶煤的冒放性和移动特点，提出了不同的工作面生产系统布置方案，优化了顶煤段高、采放比、放煤口设置、放煤步距和放煤顺序等工艺参数，保证了顶煤回收率的有效提高。4. 工作面支护系统稳定性研究了单体支柱支护下的炮放面矿压显现规律和支护系统稳定性的影响因素，提出了具体的控制方法和技术。Ø 应用情况及前景急倾斜(大倾角)坚硬厚煤层在我国的赋存范围很广，特别在西部地区这类煤层的储量占有很大的比重，对于经济发展相对滞后的地区和煤矿，炮采是其主要的开采方式，利用该项目的成果可以使这类煤层开采技术经济效率明显提高，从而改善矿井的整体经营状况。因此，其成果的推广应用前景广阔，在开采坚硬煤层和急倾斜(大倾角)煤层的矿井均可选择、推广和使用。急倾斜放顶煤工作面矿压规律与来压监测预报应用行业：矿山技术领域：采煤方法任务来源： 乌鲁木齐矿务局项目获奖情况：陕西省教育厅科技进步三等奖新疆维吾尔自治区科技进步三等奖乌鲁木齐矿务局特等奖Ø 主要内容 1. 发现了大放高条件下顶煤呈弧拱状破坏的客观规律，从而为提高工作面工效和产量指明了有效途径。2. 研究发现合理加大放高使顶煤呈弧拱状破坏，可以从根本上解决架前冒顶事故，也可以消除由于顶板压力大而造成的支架歪斜现象。3. 采用弹性力学方法，建立了顶煤弹性深粱力学模型；求解了顶煤应力函数，扩展了弹性力学内容；给出了顶煤应力和破坏的解析表达式，建立了确定合理顶煤厚度的解析方法；从理论上揭示了大放高条件下弧拱状破坏的力学机理。4. 发展了灵敏、简便、可靠的监测技术，提出了应用位移速度指标替代应力指标的监测方法。总体上，完成了急倾斜大放高开采的顶煤破坏运动规律、顶煤破坏机理、合理顶煤厚度确定、来压监测预报的系统化研究，并且充分得到实践检验。Ø 技术要点 通过在工作面前方，按照5m、10m、15m三个层位的顶煤位移实测，取得的大放高顶煤破坏运动规律，具有开创性。该理论不仅指出了加大采放高度的增产提效方法，还消除了小放高条件下架前冒顶、支架歪斜事故，又可以减少一倍的巷道掘进量，一举多得。该研究成果对促进放顶煤开采的推广应用，提高急倾斜煤层开采的机械化程度，起到了重要作用。 顶煤力学模型的建立，给出了合理顶煤厚度确定的理论方法和解析公式。从力学角度阐明了大放高条件下顶煤破坏形态的机理，揭示了小放高条件下架前冒顶和加大放高可消除架前冒顶的客观规律。该解析表达式可以计算出各种顶煤厚度下的顶煤应力分布，判断首先出现的顶煤破坏区域和破坏形态，指导顶煤回收和顶板支护。 放顶煤工作面来压监测预报技术，可以在超前巷道安全地带，布置34个动态仪测站，方便地对构成工作面安全威胁的来压进行超前预报，从而扩大了简易机械化放顶煤工作面的应用范围，使难采煤层得到安全高效开采。 大放高矿压规律与来压监测预报研究，建立了全面指导急倾斜特厚煤层放顶煤开采实践的理论体系。Ø 应用情况及前景 1. 通过研究，将六道湾煤矿综采工作面采放高度由原来的l0m提高到20m，多年的实践证明工作面平均年产量提高一倍，工效提高一倍以上；2. 每开采一个分段节约一套巷道系统，万吨掘进率降低50；3. 架前冒顶事故率和支架歪斜事故率减少95以上，安全状况明显改善；4. 来压监测技术的应用，避免了综采工作面停产1个月和搬迁事故，直接效益一百多万元；5. 大胆探索超前预报技术，成功地进行了滑移支架放顶煤工作面来压预报，使首采工作面安全顺利试采成功，避免了工作面下马事故；6. 本项成果的应用，截止目前共计创效益近亿元。本项研究建立了急倾斜放顶煤开采顶煤控制的理论体系，指明了工作面实现高产、高效、安全开采的最佳途径。既有很高的理论意义，又有广泛的应用价值。 弹性深梁力学模型的建立，不仅对放顶煤开采有直接的理论意义，同时也是对相关弹性力学内容的发展，具有重要理论价值。放顶煤开采超前监测技术，是大放高理论的拓展应用，扩大了放顶煤技术的应用范围，是保障工作面安全的有效手段，有重要的实际应用价值。西北地区急倾斜特厚煤层分布广泛，本项理论和技术有广阔的应用前景，特别对难采煤层的机械化开采有突出的意义。浅埋特厚风积沙下工作面顶板控制技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法Ø 主要内容采用了现场观测研究、实验室相似模拟研究和理论等研究方法，提出了浅埋特厚风积沙煤层高产高效工作面顶板控制途径，并在现场实施，取得了高产高效效果。Ø 技术要点1. 提出了控制顶板全厚度切落的支架工作阻力，为浅埋煤层工作面支架选型提供了依据。2. 提出了煤层顶板某一岩层成为关键层还要满足来压强度条件，即y2>y1；修正了关键层破断岩块回转端角接触面高度计算公式。3. 组合关键层是地面厚松散层浅埋煤层的独有特点。给出了组合关键层相关参数计算公式：组合关键层弹性模量、载荷和极限跨距等计算公式。4. 给出的组合关键层失稳类型判断曲线曲线，纠正了已往断裂岩块（柱）滑落失稳与回转变形失稳判断曲线的错误。5. 证明地表厚松散层浅埋煤层组合关键层自身始终不能形成三铰拱式平衡，只有当工作面支架有足够支护阻力时，借助外力组合关键层破断岩柱才能形成三铰拱平衡. 这是该条件下支架阻力设计为什么大的根据。6. 提出了浅埋特厚风积沙煤层高产高效工作面顶板控制途径，并在现场实施，实现了高产高效目标。Ø 应用情况及前景 我国毛乌素沙漠下2000多亿吨煤炭都属于特厚松散层浅埋煤层，开采顶板切落威胁。本课题是我国首次对这种赋存条件煤层顶板控制较系统的研究，其提出的组合关键层判断公式揭示了覆岩全厚破坏运动、采高、直接顶厚度、松散层厚度等与切落强度的关系，这为浅埋煤层工作面支架选型提供了依据，并指导各类浅埋煤层高产高效矿井的顶板控制问题。坚硬煤层大放高综采放顶煤开采技术应用行业：矿山技术领域：采煤方法Ø 主要内容大放高坚硬顶煤预先综合弱化技术以系统工程思想为指导，综合应用矿压理论、放顶煤开采理论、煤层注水原理和现代爆破理论，通过顶煤破坏全过程的深入分析，首次提出了大放高坚硬顶煤预先深孔爆破和动压注水综合弱化力法，并通过理论分析计算、实验研究和现场试验，得到了预先综合弱化作用基本规律、主要参数之间的定性定量关系和合理工艺方案及参数的确定方法等理论成果以及符合试验条件的合理工艺方案和参数及施工工艺技术，为坚硬特厚煤层应用综放开采，实现高产高效创造了前提条件，极大地拓宽了综放应用范围坚硬煤层大放高综放开采中的关键技术，有效解决了综放开采大放高坚硬顶煤不能自行及时垮落和破碎到放煤所需块度这一关键难题。Ø 技术要点工作面回采率80，单产10万t月以上，生产成本明显降低、工效大幅度提高，实际工作面回采率达到84.5，平均月产10.53万吨，年产可达到100万吨，工作面开采直接成本降低了34.35元吨。Ø 应用情况及前景预先综合弱化技术是坚硬特厚煤层综放开采中的关键技术。该项成果可在厚度达16m左右，煤体f=2.5-4.0的坚硬特厚煤层综放开采中推广应用。浅埋煤层顶板结构理论与支护对策应用行业：矿山技术领域：巷道支护任务来源：陕西省自然科学基金（98D02）煤炭科学基金（91西矿采058）煤炭青年基金（96-08）神东煤炭公司委托系列项目获奖情况：中国高校自然科学一等奖：“岩层控制的关键层理论”子课题陕西省科学技术进步三等奖陕西省自然科学优秀论文奖陕西省教育委员会科技进步二等奖Ø 主要内容1. 通过不同条件的浅埋煤层采场来压规律的实测研究，掌握了不同顶板条件、支护条件、不同推进速度时的顶板来压规律，提供理论研究和反馈验证的实际数据；2. 通过不同条件下浅埋煤层开采过程相似材料模拟实验研究，掌握顶板岩层的破断运动机理，揭示了顶板结构的形态；3. 通过实验与实测结果的耦合分析，建立采场初次来压和周期来压的顶板结构力学模型；4. 研究老顶岩块端角挤压和端角摩擦性质，确定顶板结构稳定性定量分析关键参数岩块结构端角挤压系数叮和端角磨察系数tan；5. 建立顶板结构“RS”稳定性准则，实现了顶板结构理论由定性分析向定量分析的转化；6. 根据顶板结构理论，建立顶板控制的“支架一围岩”作用关系，确定支架支护阻力的工作状态，确定顶板来压载荷和合理支护阻力参数的计算公式；7. 根据顶板结构稳定性和支护阻力确定的影响因素分析，得出顶板控制的原则和途径。应用顶板结构理论研究成果，指导顶板控制实践，进一步观测控制效果，修正理论，验证理论的正确性。总体上，通过系统研究提出了浅埋煤层的科学概念，得出了预计来压步距的计算公式，创造性地建立了浅埋煤层初次来压和周期来压的顶板结构力学模型，通过老顶岩块端角挤压和端角摩擦的非标实验，实现了顶板结构理论由定性分析向定量分析的转化，形成了浅埋煤层顶板来压全过程的分析与控制理论体系。课题经过查新和专家综合评议，研究达到处于国内领先和国际先进水平。Ø 技术要点1. 基于不同类型的浅埋煤层工作面实测，采用关键层理论和基载比，首次定量性地提出了岩层控制意义上的浅埋煤层概念，使顶板控制类型的划分有了科学的依据。2. 首次通过非标准岩样实验、仿真物理和数值模拟实验技术，系统地确定了顶板控制定量化分析的关键参数老顶岩块的端角挤压系数n和端角摩擦系数tan，也推动了岩体结构理论分析的定量化发展。3. 采用考虑分步开挖损伤积累的模拟技术，提出了初次来压的非对称破断现象，并确定了非对称比为1：1.5，从而提出了采场老顶初次来压的几何非线性动态“非对称三铰拱结构模型”，填补了国内采场初次来压结构模型的空白。4. 创造性地建立了浅埋煤层老顶周期来压的“台阶岩梁”结构力学模型。初次来压和周期来压结构模型的建立，揭示了顶板来压灾害的机理及其控制途径，总体上创立了浅埋煤层顶板控制的理论体系。5. 建立了顶板结构分析的“RS”稳定性准则，确定了支架工作的“给定失稳载荷”状态，突破了传统认识。6. 开创了应用顶板结构理论进行顶板控制定量分析的先例。Ø 应用情况及前景研究成果在神府矿区应用，99年成功控制了顶板台阶下沉，年增产400万吨，创经济效益2.8亿元。19992000年成果还在中美合资南梁煤矿和印度PV煤矿浅埋煤层开采论证中得到应用。预期研究成果可在我国西部黄陵、榆神、彬长、土哈西部煤田的浅部煤层开采中推广应用。此外，研究成果可为地表塌陷及水土流失控制和矿区地面环境保护提供理论基础。研究成果的推广应用对西部开发具有重要意义。此外，在西部正开发的黄陵、榆神、彬长等西部煤田的初期主要开采浅部煤层，应用领域广阔，应用价值突出，影响面大。神府东胜矿区的矿区型地表荒漠化问题己引起国家关注，被确定为重点治理区域，此类地表治理与地下开采紧密相关，顶板岩层破坏规律与控制的研究将对于地表生态重建、再造一个山川秀美的大西北发挥积极作用，课题具有广泛的应用前景。非对称载荷场回采巷道支架设计与工况监测系统应用行业：矿山技术领域：巷道支护Ø 主要内容 “非对称载荷场回采巷道支架设计与工况监测系统研究”是针对煤矿生产中普遍存在的技术难题提出的。课题通过对非对称载荷场回采巷道，即沿空巷道和大倾角(急倾斜)煤层巷道所具有的非对称载荷特征，非对称载荷效应分析，提出了非对称载荷场回采巷道支护设计与工况监测原则及理论，并以此为基础选择了两种典型巷道设计了非对称结构(或非对称力学特性)的巷道金属支架，在对样架进行实验室试验与改进之后，分别在河北邢台东庞煤矿、四川广旺赵家坝煤矿投入了工业性试验与应用，获得了良好的技术经济效益。 Ø 技术要点1. 无煤柱(沿空掘巷)巷道工字钢楔式卡缆双向可缩斜顶梯形金属支架： 支护净断面：12.027m2 顶梁：2700mm 长柱腿：3600mm短柱腿：3400mm 扎角(两侧对称) ：75° 垂直可缩量：400600mm 水平可缩量：400500mm2. 大倾角(急倾斜)巷道工字钢楔式滑块单向可缩对称梯形(非对称工作特性) 金属支架： 支护净断面：5.60m2 顶梁：2500mm 柱腿：2300mm扎角：84° 垂直可缩量：0 水平可缩量：300400mm3. 工况监测仪器卡缆卡紧力：机械式可调框架加载器，监测范围为50300N·m；接头滑动阻力：液压式卡加载器，阻力5-50kN，行程350mm。Ø 应用情况及前景非对称载荷场回采巷道存在于我国的各个矿区，受传统支架设计理论和使用方法与经验的制约，在绝大多数矿区(井)的非对称载荷场回采巷道中一直使用着对称结构和力学特性的各类支架，由于支架工作特性与围岩的变形与施载征不相适应，造成了支架的大量变形和破坏，引发了许多安全事故，导致矿井整体技术经济效益下降，因此本课题研究成果的应用市场很大，推广前景良好。Ø 合作方式：技术服务；联合技术开发；矿区巷道综合支护技术应用行业：矿山技术领域：巷道支护获奖情况：甘肃省科学技术进步叁等奖Ø 主要内容“窑街矿区巷道综合支护技术研究”是针对窑街矿区不同地质与生产技术条件下，不同类型和用途的巷道或硐室进行围岩荷载与变形、破坏特征的现场实测，以此为基础，利用物理模拟和数学模拟方法，对不同维护状态的巷道进行受载、变形和破坏过程综合分析，研究其共有特性，设计“支架一围岩”相互耦合的支护方法和参数，改善巷道维护状况和技术经济效益，提高安全性。课题主要完成了以下工作：1. 在矿区范围内对于不同地质与生产技术条件下不同巷道的维护状况及围岩变形、破坏和荷载特征及相应支护方式进行了系统地研究，并得到了符合实际的矿区巷道综合支护方法，奠定了矿区巷道支护科学化、规范化研究与设计的理论与技术基础。2. 巷道荷载特征的物理与数学模拟技术：利用相似材料模型试验和计算机数学模拟手段，研究了矿区不同类型的巷道荷载及围岩变形、破坏特征，并将研究结果与现场实测结果进行拟合。3. 支护型式与围岩变形特征的耦合处理方法与技术：将巷道围岩的荷载与变形、破坏特征与不同形式的支护体所具有的工作特性进行耦合处理，得到适应其特定条件下的支护类型和参数，使“支架一围岩”关系合理匹配，达到经济、安全、可靠的巷道维护效果。4. 反复动载作用和大倾角(急倾斜)条件下巷道锚杆支护及工字钢可缩性支架设计：对遭受反复动载作用下的巷道利用前述研究结果设计了组合锚杆支护方案和参数以及工字钢双向可缩性支架，使巷道维护状况极大地得到了改善。Ø 技术要点 棚式支架 支架结构：拱形、梯形 工作性能：刚性、可缩性 承载能力：>180 kN/架 可缩性支架可缩量：300600mrn 锚杆支护 形式：金属或竹、木锚杆 长度：16001900mm 直径(金属杆体)：1620mm 锚固力：4080 kN使矿区巷道支护总体成本降低20。Ø 应用情况及前景 巷道支护是矿区和矿井及地下工程中都采用的基本技术，也是目前许多矿区没有彻底解决的技术难题，因此，该研究成果可以在全国所有的矿区推广和使用，前景非常广阔。 我国西部高构造应力区煤矿巷道支护技术应用行业：矿山技术领域：巷道支护任务来源：原中国煤炭统配公司项目Ø 主要内容提出了确定构造应力场的实用新方法。该法在探明我国西部构造应力形成原因的基础上，提出综合运用地质力学、现场调查与宏观判断及位移反分析数值法，来具体确定矿区(矿井)构造应力场。与大量布孔测试相比，它经济、简便、实用，为一般中小矿山易于接受。通过大量现场调查、定点观测及数值与物理模拟，在国内首次总结归纳出高构造应力区煤矿巷道矿压显现的普遍规律与维护原则。Ø 技术要点1. 按不同围岩条件，试验成功一批能适应高构造应力且具有新特点的锚喷支护型式，其支护质量可靠，支护成本降低成本1413，节省大量维修费用。2. 分吸收国内外最新研究成果，新开发了南桐矿区(高构造应力区)围岩分类与支护决策专家系统及反分析数值法软件。3. 具体提供了高构造应力区硬岩巷道“岩爆”的实用防治技术，在“岩爆”预报技术方面，取得了有实用意义的成果。Ø 应用情况及前景 我国西部一些重要煤矿位于高构造应力区内，巷道维护相当困难，支护结构破损率很高，如宁夏石咀山三号井，井底车场48.5的巷道被破坏。甘肃靖远魏家地等煤矿，支护结构破损保持在22左右。华亭安口煤矿，巷道支护返修率高达96，青海大通煤矿、贵州六盘水矿区各矿，支护破坏率都在25以上，其中水城矿务局老鹰山煤矿90的开拓和准备巷道，要经常维修和复修。云南、四川、新疆一些矿区也有类似情况。高构造应力还可造成硬岩(煤)中岩(煤)爆发生，并常与瓦斯和煤的突出有联系。