西南礦區高效能支護與快速掘進(jìn)技術(shù)

一、成果基本信息

二、成果簡(jiǎn)介

本成果針對我國西南礦區“覆巖厚度極不均勻、劣五類(lèi)松散軟巖、煤氣水構沖并存”等煤炭復雜賦存條件，開(kāi)展了巷道支護理論、快速掘進(jìn)支護技術(shù)方面的研究，提出了厚壓縮拱、低支護密度理論，研發(fā)了錨固段全長(cháng)預應力錨固技術(shù)，發(fā)明了巷道頂板巖層隨鉆探測技術(shù)，形成了較為完整的巷道高效能支護與快速掘進(jìn)技術(shù)體系，具體如下：

1、提出了影響錨桿支護效能的評價(jià)指標和錨固段全長(cháng)預應力錨固技術(shù)途徑，利用錨固劑凝膠時(shí)間差實(shí)現錨桿（索）的全長(cháng)預應力錨固，提高支護效能20%以上。

2、結合西南煤礦煤層賦存特征，研究了預緊力、錨固角、錨固作用角、內摩擦和群錨作用下形成的壓縮拱厚度之間的關(guān)系，發(fā)現了預應力錨桿錨固角和錨固作用角的存在，在此基礎上提出了“厚壓縮拱、低支護密度理論”和減摩墊圈、調心球墊等支護構件使用標準。大力推廣錨網(wǎng)索支護技術(shù)，代替傳統的架棚支護，既提高了支護安全性能，又減少支護耗材15%~20%，提高巷道掘進(jìn)速度。

3、研究了單體錨桿鉆機隨鉆參數與圍巖力學(xué)性質(zhì)的動(dòng)態(tài)響應特征，發(fā)明了煤巷頂板巖層智能隨鉆快速探測方法，開(kāi)發(fā)了數字圖像巖層智能識別系統，巷道掘進(jìn)月進(jìn)尺提高20%~30%。

該項目成果獲2項國家自然科學(xué)基金和3項省部級項目資金支持，總經(jīng)費達391萬(wàn)元。國家自然科學(xué)基金：“采動(dòng)應力作用下錨桿錨固段荷載分布特征與錨固力波動(dòng)機理”（51574226）等2項，66萬(wàn)元；“貴州省巷道頂板可視化智能探測科技創(chuàng )新人才團隊”等3項省部級項目經(jīng)費合計325萬(wàn)元。該成果已經(jīng)在攀枝花煤礦、汪家寨煤礦、洪興煤礦等推廣使用，并簽訂了技術(shù)開(kāi)發(fā)合同，金額共計638萬(wàn)元。

 2020年，該項目成果獲中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )科技進(jìn)步二等獎；2022年，項目入選自然資源部《礦產(chǎn)資源節約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)》目錄。

三、成果轉化預期：

經(jīng)濟效益：

（1）降低支護成本。使用錨網(wǎng)索支護工藝，比傳統U型鋼架棚支護支護成本降低30%~50%，支護效能提升20%以上，具體每米支護成本約能降低500元。以產(chǎn)能為90萬(wàn)噸/年煤礦為例，每年掘進(jìn)巷道約6000米，課節約成本300萬(wàn)元。

（2）降低巷道維修成本。使用該技術(shù)可使巷道維修由原來(lái)維修周期從6—8個(gè)月延長(cháng)到18—24個(gè)月，巷道維修費用大概為3000~5000元/米。以產(chǎn)能為90萬(wàn)噸/年煤礦為例，每年將減少巷修約3000米，巷修成本按照4000元/米計算，節約成本1200萬(wàn)元。

（3）縮短建設工期，提前產(chǎn)煤。巷道掘進(jìn)月進(jìn)尺提高50~100m/月，平均布置采煤工作面工期縮短1個(gè)月。以產(chǎn)能為90萬(wàn)噸/年煤礦為例，如提前1個(gè)月生產(chǎn)，月產(chǎn)煤量7.5萬(wàn)噸，煤炭?jì)r(jià)格按照1000元/噸計算，創(chuàng )造經(jīng)濟價(jià)值7500萬(wàn)元。

社會(huì )效益：

（1）提高煤礦巷道支護的安全性

四、前期已轉化取得的社會(huì )經(jīng)濟效益:

取得的經(jīng)濟效益：研究成果應用在貴州省攀枝花煤礦、汪家寨煤礦、洪興煤礦，都簽訂了技術(shù)開(kāi)發(fā)合同，金額共計638萬(wàn)元。

取得的社會(huì )效益：（1）研發(fā)的理論和技術(shù)體系，推動(dòng)我國煤巷圍巖錨固機理和錨桿高效能支護方面技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平；（2）提高了支護的效能，降低了頂板安全事故風(fēng)險，應用該技術(shù)的15處煤礦再未發(fā)生任何頂板安全事故；（3）降低了工人勞動(dòng)強度，通過(guò)提高掘進(jìn)效率增加了工人收入；（4）面向煤礦工程技術(shù)人員到企業(yè)開(kāi)展技術(shù)講座、在培訓班講課和技術(shù)交流，培養并向貴州省內煤炭企業(yè)輸送掌握高效能支護與快速掘進(jìn)技術(shù)的本科和研究生，為提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)做出了貢獻。

    特別聲明

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項目聯(lián)系人 ：趙經(jīng)理  

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