2018中国煤炭工业科学技术一等奖

作者: 时间:2019-05-20 点击数:

浅埋煤层岩层控制理论与技术

我国西部神府东胜煤田是世界最大的浅埋煤田,煤炭产量约占全国的30%,已建成国家重要的能源基地。煤层赋存埋藏浅,基岩薄,煤层多,开采厚度大,地表生态脆弱,类似条件国际罕见,缺乏理论和经验。浅埋煤层开采不仅引起强烈地压,也对环境构成严重威胁。本项成果在5项国家自然科学基金项目(5167419051174156511742785057407450104009)、9项省部地市级项目和10项企业项目支持下,自1993年至2017年历时24年,对浅埋煤层岩层控制理论和技术开展了系统研究,取得如下创新成果:

1提出了浅埋煤层定义,建立了浅埋煤层顶板结构理论。揭示了浅埋煤层矿压规律,以单双关键层为特征,建立了浅埋煤层定义;提出了初次来压的“非对称三铰拱”结构模型和周期来压的“台阶岩梁”结构模型,测定了端角挤压和摩擦系数,提出了支架“给定失稳载荷”工作状态和松散层载荷传递因子,奠定了浅埋煤层岩层控制基础。

2建立了浅埋煤层保水开采岩层控制理论和技术。揭示了隔水岩组“上行裂隙”和“下行裂隙”规律,提出了隔水岩组隔水性判据和保水开采分类方法,建立了浅埋煤层保水开采基本理论;建立了条带充填隔水岩组连续梁结构模型,开发了柔性条带充填保水开采技术,丰富了浅埋煤层绿色开采岩层控制理论和技术。

3)建立了浅埋煤层大采高开采和近距离煤层群开采的岩层控制理论和技术。提出了大采高“等效直接顶”的概念,建立了“高位台阶岩梁”结构模型,揭示了大采高工作面持续高压机理;提出了间采比和间隔层关键层为指标的浅埋煤层群分类方法,建立了“无关键层”极近距离煤层群、单一关键层近距离煤层群、双关键层较近距离煤层群的顶板结构模型;提出了基于煤柱群布置,减轻地层非均匀沉降的方法,实现了井下减压和地表减损。开发了浅埋煤层采场和巷道岩层控制技术,包括工作面初采期间、过空巷、过薄基岩、架后悬顶、末采期间的顶板控制关键技术,开发了含夹矸外错滑移变形巷道支护方法和井下立交巷道施工方法,保障安全高效开采。

本项成果出版专著3部,发表论文65篇,EI收录26篇,论著他引2566次,入选《煤炭学报》创50周年百篇论文1篇,被JST全文翻译转载1篇。发明专利12项,实用新型2项,获陕西省职工发明金奖1项。“浅埋煤层开采岩层控制”编入国家规划教材《矿山压力与岩层控制》和《煤矿总工程师技术手册》,得到普遍应用,具有广泛的影响。《科技日报》以“创立浅埋煤层岩层控制理论,支撑大煤田安全高效开采”为题对成果进行了报道,钱鸣高院士和美国Syd.S Peng院士评价“填补国内外空白”。

“浅埋煤层岩层控制理论与技术”成果近3年在大柳塔煤矿、榆树湾煤矿、张家峁煤矿等7个矿井推广应用,新增产值77.0亿元,新增利润38.5亿元,取得了巨大的经济和社会效益。荣获2016年度陕西高等学校科学技术一等奖,2017年度全国煤矿支护技术创新成果一等奖。2018年中国煤炭工业协会鉴定达到国际领先水平。

 

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