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1、国家科技进步奖答辩汇报 汇 报 提 纲 一 立项背景与总体思路 二 主要技术内容及创新点 三 技术经济指标与知识产权 四 应用效益与促进行业进步 国家科技进步奖答辩汇报 一 立项背景与总体思路 一 煤炭开采中的资源与环境问题 二 解决相关问题的总体思路 三 项目实施总体技术框架 国家科技进步奖答辩汇报 v 煤矸石的露天排放问题 我国现有矸石山1600余 座 堆积量超过45亿t 占 地超过15000 hm2 目前每 年产矸量超过2 5亿t 一 煤炭开采中的资源与环境问题 矸石山除了占用大量的 土地资源外 还会严重污染 空气和地下水 甚至存在爆 炸危险 国家科技进步奖答辩汇报 v 三下 压煤问题
2、我国的煤炭资源回 收率仅为40 左右 三下 村庄下 道路 下 水体下 压煤是其 重要根源 一 煤炭开采中的资源与环境问题 新汶矿区 三下 压 煤高达2 67亿吨 占可 采储量的70 多 国家科技进步奖答辩汇报 二 解决相关问题的总体思路 解决问题的 总体思路 技 术 措 施 矸石直接充填置 换 三下 压煤 循环利用矿区废弃物 保护矿区土地与环境 回收 三下 压煤资源 实 施 目 标 存在问题传统办法实 际 效 果 煤矸石的排放 露天排放占用土地 污染环境 爆炸 制砖等用量少 产品质量 环保等问题 三下 压煤 迁村开采吨煤增加成本50元左右 历史与文化问题 条带开采采出率50 传统充填开采没有实
3、现规模化推广应用 国家科技进步奖答辩汇报 三 项目实施总体技术框架 矸石直接充填置换 三下 压煤总体技术框架 国家科技进步奖答辩汇报 二 主要技术内容及创新点 一 矸石充填开采岩层控制理论 二 矸石充填开采技术开发及应用 三 井下煤矸分离技术开发及应用 四 主要技术创新点 国家科技进步奖答辩汇报 一 矸石充填开采岩层控制理论 v 项目研究的难点之一 建立矸石充填开采岩层控制理论 岩层移动控制目标充填技术控制目标 绝对不移动充入与开采等量的矸石 控制移动量 建筑物损伤破坏 搬迁 建筑物局部损伤 修补 建筑物微小损伤 无需修补 1 不同矸石充填量对应的地表变形值 2 同一矸石充填量对应的地表最大变
4、形值 理论上 需解决 的问题 国家科技进步奖答辩汇报 充填开采 顶板下沉 等价采高 顶板下沉 充填开采 v 矸石充填开采等价采高的概念 一 矸石充填开采岩层控制理论 v 矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据 Hmax 建筑物变形能承受的最大允许采高 等价采高 国家科技进步奖答辩汇报 v 矸石的松散与压实性能 自制实验系统 矸石碎胀系数与压应力 矸石孔隙率与压应力 一 矸石充填开采岩层控制理论 国家科技进步奖答辩汇报 v 矸石充填开采支架工作载荷计算公式 pz 充填开采支架载荷 p 全高开采支架载荷 相似材料模拟系统 一 矸石充填开采岩层控制理论 国家科技进步奖答辩汇报 v 矸石充填开采等价采高H
5、z的理论计算公式 H 实际采高 hz 充填体空顶距 充实率控制参数 k 初始压实系数 压实率控制参数 残余压实系数 矸石充填开采的 技术控制指标 充实率 hz 压实率 k 一 矸石充填开采岩层控制理论 国家科技进步奖答辩汇报 二 矸石充填开采技术开发及应用 技 术 障 碍传 统 办 法 开采工作面不断移动 采空区顶板随采随垮 开采面与采空区隔离 水砂充填 水流为动力 风力充填 风流为动力 膏体充填 流体为动力 1 拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障 2 用同一支护系统掩护采煤与充填并行作业 3 用矸石重力为充填主要动力 加辅助压实力 创新 与 发明 v 项目研究的难点之二 矸石充入采空区的空
6、间 通道与动力 国家科技进步奖答辩汇报 二 矸石充填开采技术开发及应用 v 发明综采矸石充填技术 工作面 采空区 传统综采液压支架 掩护斜梁 工作面 采空区 综采矸石充填液压支架 水平短梁 国家科技进步奖答辩汇报 v 综采矸石充填原理 二 矸石充填开采技术开发及应用 矸石充填运输机充填工艺 国家科技进步奖答辩汇报 v 综采矸石充填压实原理 二 矸石充填开采技术开发及应用 综采矸石充填压实系统工作原理 国家科技进步奖答辩汇报 v 综采矸石充填工作面井下工况 二 矸石充填开采技术开发及应用 前部采煤 后部充填 国家科技进步奖答辩汇报 普采与充填支护系统 二 矸石充填开采技术开发及应用 v 发明普采
7、矸石充填技术 普采与充填工作面布置 普采与充填支护系统 充 填 系 统 普采与充填工作面布置 普采矸石充填高速动力抛矸机 充 填 面 开 采 面 国家科技进步奖答辩汇报 v 应用效果实例一 比较项较项 目 全高开采预计预计 采高2 1m 综综采充填预预 计计 等价采高0 6m 综综采充填实实 测测 最大下沉量 mm1580420380 最大水平变形 mm m3 20 80 5 建筑物破坏等级 新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测 l 平均采深500m l 实际采高2 1m l 等价采高0 7m l 采出率85 二 矸石充填开采技术开发及应用 综采矸石充填地表下沉曲线对比图 全高开采预计预
8、计 采高2 1m 1580 3 2 综综采充填预预 计计 等价采高0 6m 420 0 8 综综采充填实实 测测 380 0 5 国家科技进步奖答辩汇报 v 应用效果实例二 比较项较项 目 全高开采预计预计 采高1 8m 普采充填预计预计 等价采高0 4m 普采充填实测实测 最大下沉量 mm1365280257 最大水平变形 mm m3 00 60 3 建筑物破坏等级 二 矸石充填开采技术开发及应用 普采矸石充填地表下沉曲线对比图 新汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测 l平均采深450m l 采高1 8m l 等价采高0 4m l 工作面采出率85 全高开采预计预计 采高1 8m 136
9、5 3 0 普采充填预计预计 等价采高0 4m 280 0 6 普采充填实测实测 257 0 3 国家科技进步奖答辩汇报 v 应用效果实例三 比较项较项 目 全高巷采预计预计 采高4 5m 巷采充填预计预计 等价采高0 6m 巷采充填实测实测 最大下沉量 mm166032065 最大水平变形 mm m2 50 50 1 建筑物破坏等级 二 矸石充填开采技术开发及应用 巷采矸石充填地表下沉曲线对比图 金能邢东矿工广下巷采充填地表移动预计与实测 l 平均采深 420m l 采高4 5m l 等价采高0 6m 巷采充填预计预计 等价采高0 6m 320 0 5 巷采充填实测实测 65 0 1 全高巷
10、采预计预计 采高4 5m 1365 3 0 国家科技进步奖答辩汇报 三 井下煤矸分离技术开发及应用 v 井下煤矸分离方法 煤矸分选原理与工艺流程图 50mm煤矸分选系统设备布置示意图 国家科技进步奖答辩汇报 四 主要技术创新点 1 核心技术创新点 1 发明了矸石直接充填置换煤的方法 工艺 与装备 包括 综采矸石充填 普采矸石充填和巷采矸石充填的技术与 工艺 以及矸石充填液压支架 充填运输机和高速动力抛矸机 等关键设备 旁证材料 受理发明专利 200610068527 3 200410096583 9 授权实 用新型专利 ZL200520083542 6 ZL200420116205 8 ZL2
11、00720018798 8 ZL200720018924 X ZL200720003335 4 ZL200620086347 3 论文 矸石 充填采煤工艺及配套设备研究 等3篇 2 建立了矸石直接充填置换煤的岩层控制理论 为充填 开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据 旁证材料 授权发明专利 ZL200510039249 4 授权实用新型专利 ZL200520071472 2 论文 矸石充填采煤中的矿压显现规律分析 国家科技进步奖答辩汇报 2 其他重要技术创新点 3 成功开发出了井下煤矸分选设备与系统 实现了 煤流矸石不出井而直接置换煤的目标 旁证材料 受理发明专利 200710022602
12、7 论文 旋转冲击式 井下煤矸分离可行性研究 等2篇 四 主要技术创新点 4 将综采 普采 巷采矸石充填置换煤技术成功用 于安全 高效 高采出率回收 三下 压煤和各类煤柱 旁证材料 受理发明专利 200610097593 3 200610097687 0 论文 建筑物下条带开采煤柱矸石置换开采的研究 国家科技进步奖答辩汇报 三 技术经济指标与知识产权 一 指标的先进性 二 授权与受理专利 三 获省部级奖励 国家科技进步奖答辩汇报 v 本项技术已经达到的指标 技术 名称 适 用 性 工作面 生产能 力 t d 采出率 地表移动 控制 创 新 性 综采充 填技术 适用于开采地质 条件较好 产量 要
13、求高的矿井工 作面 300085 三种充填 开采方式 都能将地 表变形控 制在建筑 物允许变 形值范围 内 三项技术都属国内 外首创 发明专利 200610097593 3 ZL200510039249 4 200610068527 3 200610097687 0 200710022602 7 200410096583 9 普采充 填技术 适用于开采地质 条件较复杂 并 有一定产量要求 的矿井工作面 100085 巷采充 填技术 适用于残采块段 和断层等边角煤 柱 300 一 指标的先进性 国家科技进步奖答辩汇报 v 与其他 三下 开采方式的比较 一 指标的先进性 比较项目采出率 吨煤成本综
14、合效益 矸石充填开采85 比迁村开采吨 煤低20 30元 比条带开采吨 煤高20 30元 一吨矸石置换 一吨煤 保护土地 环 境和资源 迁村开采85 条带开采 房柱开采 50 传统充填采煤 如水砂充填 膏体充填等 由于充填工艺复 杂 充填专用材料成本高和控制效果等原因 这些技术都没有实现规模化推广应用 国家科技进步奖答辩汇报 v 井下煤矸分选技术 一 指标的先进性 比较项较项 目成果及指标标与国内外比较较 井下煤矸 分选系统 研制了MGF 350 型井下煤矸分选机 煤矸处理能力350t h 煤矸分离效率70 左右 国内外现有煤矸 分选设备因尺寸 工艺和安全要求等 因素限制 很难适 用于井下 国
15、家科技进步奖答辩汇报 授权权与受理专专利名称专专利类别类别授权权或受理号 利用矸石置换村庄下压煤的开采方法发明专利200610097593 3 破碎岩体多相耦合蠕变试验方法及其装置发明专利ZL200510039249 4 矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法发明专利200610068527 3 建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法发明专利200610097687 0 矿井煤矸分离方法及装备发明专利200710022602 7 煤矿井下矸石处理方法发明专利200410096583 9 充填矸石液压支架实用新型专利ZL200520083542 6 煤矿井下高速矸石充填皮带机实用新型专利ZL20072
16、0018924 X 井下巷道矸石充填综合输送机实用新型专利ZL200420116205 8 煤矿井下双向悬梁式推车机实用新型专利ZL200720018798 8 破碎岩体多相耦合蠕变试验装置实用新型专利ZL200520071472 2 采场充填用防堵塞搅拌槽实用新型专利ZL200720003335 4 充填用胶带输送机实用新型专利ZL200620086347 3 二 授权与受理专利 国家科技进步奖答辩汇报 三 获省部级奖励 p 矸石置换煤关键技 术研究与应用 获 2007年度中国煤炭工 业协会科技进步一等 奖 p 煤矿井下矸石充填 技术与装备研究 巷采 充填 获2005年度中 国煤炭工业协会科技 进步二等奖 国家科技进步奖答辩汇报 四 应用效益与促进行业科技进步 一 应用和经济社会效益 二 促进行业科技进步和竞争力 国家科技进步奖答辩汇报 一 应用和经济社会效益 v 推广应用范围 新汶 金能 淄博 兖州 枣庄 平顶山 徐 州 霍州等矿区39个生产工作面 v 推广应用前景 我国仅 三下 压煤就超过137亿吨 每年产矸量 超过2 5亿吨 再加有大量的粉煤灰和荒凉的黄土山 等矿区固体废弃物
