西南礦區(qū)高效能支護(hù)與快速掘進(jìn)技術(shù)

一、成果基本信息

二、成果簡介

本成果針對我國西南礦區(qū)“覆巖厚度極不均勻、劣五類松散軟巖、煤氣水構(gòu)沖并存”等煤炭復(fù)雜賦存條件，開展了巷道支護(hù)理論、快速掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)方面的研究，提出了厚壓縮拱、低支護(hù)密度理論，研發(fā)了錨固段全長預(yù)應(yīng)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(hù)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(hù)效能的評價(jià)指標(biāo)和錨固段全長預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)途徑，利用錨固劑凝膠時(shí)間差實(shí)現(xiàn)錨桿（索）的全長預(yù)應(yīng)力錨固，提高支護(hù)效能20%以上。

2、結(jié)合西南煤礦煤層賦存特征，研究了預(yù)緊力、錨固角、錨固作用角、內(nèi)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(xiàn)了預(yù)應(yīng)力錨桿錨固角和錨固作用角的存在，在此基礎(chǔ)上提出了“厚壓縮拱、低支護(hù)密度理論”和減摩墊圈、調(diào)心球墊等支護(hù)構(gòu)件使用標(biāo)準(zhǔn)。大力推廣錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的架棚支護(hù)，既提高了支護(hù)安全性能，又減少支護(hù)耗材15%~20%，提高巷道掘進(jìn)速度。

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

該項(xiàng)目成果獲2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金和3項(xiàng)省部級項(xiàng)目資金支持，總經(jīng)費(fèi)達(dá)391萬元。國家自然科學(xué)基金：“采動應(yīng)力作用下錨桿錨固段荷載分布特征與錨固力波動機(jī)理”（51574226）等2項(xiàng)，66萬元；“貴州省巷道頂板可視化智能探測科技創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)”等3項(xiàng)省部級項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)合計(jì)325萬元。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)開發(fā)合同，金額共計(jì)638萬元。

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

三、成果轉(zhuǎn)化預(yù)期：

經(jīng)濟(jì)效益：

（1）降低支護(hù)成本。使用錨網(wǎng)索支護(hù)工藝，比傳統(tǒng)U型鋼架棚支護(hù)支護(hù)成本降低30%~50%，支護(hù)效能提升20%以上，具體每米支護(hù)成本約能降低500元。以產(chǎn)能為90萬噸/年煤礦為例，每年掘進(jìn)巷道約6000米，課節(jié)約成本300萬元。

（2）降低巷道維修成本。使用該技術(shù)可使巷道維修由原來維修周期從6—8個(gè)月延長到18—24個(gè)月，巷道維修費(fèi)用大概為3000~5000元/米。以產(chǎn)能為90萬噸/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(jì)算，節(jié)約成本1200萬元。

（3）縮短建設(shè)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90萬噸/年煤礦為例，如提前1個(gè)月生產(chǎn)，月產(chǎn)煤量7.5萬噸，煤炭價(jià)格按照1000元/噸計(jì)算，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值7500萬元。

社會效益：

（1）提高煤礦巷道支護(hù)的安全性

四、前期已轉(zhuǎn)化取得的社會經(jīng)濟(jì)效益:

取得的經(jīng)濟(jì)效益：研究成果應(yīng)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)開發(fā)合同，金額共計(jì)638萬元。

取得的社會效益：（1）研發(fā)的理論和技術(shù)體系，推動我國煤巷圍巖錨固機(jī)理和錨桿高效能支護(hù)方面技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平；（2）提高了支護(hù)的效能，降低了頂板安全事故風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用該技術(shù)的15處煤礦再未發(fā)生任何頂板安全事故；（3）降低了工人勞動強(qiáng)度，通過提高掘進(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)開展技術(shù)講座、在培訓(xùn)班講課和技術(shù)交流，培養(yǎng)并向貴州省內(nèi)煤炭企業(yè)輸送掌握高效能支護(hù)與快速掘進(jìn)技術(shù)的本科和研究生，為提高專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)做出了貢獻(xiàn)。

    特別聲明

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項(xiàng)目聯(lián)系人 ：趙經(jīng)理  

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