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义马矿区特厚煤层困难巷道围岩控制技术及应用
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TD353
  • 关键词:
  • 成果简介:
    主要研究内容: 该项目属于采矿科学技术领域。针对义马矿区特厚煤层困难巷道变形量大、变形速度快、维护难度高等难题,在国家国家科技支撑计划、自然科学基金-煤炭联合基金重点项目等资助下,开展了义马矿区特厚煤层困难巷道围岩控制技术及应用研究。获得了义马矿区大落差断层影响下地应力分布规律,掌握了困难巷道围岩变形破坏机理,揭示了冲击载荷下锚杆及构件动力响应机制与抗冲机理,开发了适用于强动载困难巷道的超高强度、高冲击韧性锚杆材料及构件,建立了困难巷道围岩控制体系,实现了围岩变形的有效控制。主要研究内容包括8个方面:(1)地质力学参数原位测试及分布规律;(2)煤岩体物理力学性能及矿物成分测试与分析;(3)巷道变形破坏特征及机理;(4)冲击载荷下锚杆及构件动态力学响应及抗冲机理;(5)新型锚杆支护材料及构件研发;(6)巷道支护设计方法研究;(7)井下工业性试验;(8)效果评价。 技术经济指标: (1)获得义马矿区地应力分布规律;(2)开发适合强动压巷道的锚杆支护材料及构件;(3)研制锚杆冲击载荷试验台;(4)提出综合控制体系,有效解决试验巷道支护难题,显著提高支护可靠性;(5)实现巷道基本不架棚或大幅度减少架棚量;(6)实现巷道服务期间基本不维修或降低维修次数,保证工作面正常开采;(7)降低巷道综合维护成本。 创新性研究成果: (1)揭示了义马矿区大落差断层影响下深部地应力分布规律,建立了地应力估算公式,绘制了地应力分布图,获得了原岩应力与煤岩强度的相互关系;(2)发明了测试锚杆冲击载荷的试验台及其测试方法,揭示了冲击载荷下锚杆及构件动力响应机制和抗冲机理,阐明了冲击载荷下锚杆及构件吸能特性,提出了强动压困难条件下锚杆支护材料及构件选择原则。(3)开发了适用于强动压困难巷道的超高强度、高冲击韧性、高延伸率锚杆及其配套构件,提高了锚杆支护抗冲击性能;(3)揭示了义马矿区特厚煤层困难巷道变形破坏机理,提出强动压困难巷道支护原则,建立了以采用高冲击韧性锚杆为主体、深孔卸压综合控制技术为主要技术手段的强动压困难巷道围岩控制体系。 应用推广及效益情况: 研究成果已广泛应用于义马煤业集团股份有限公司常村煤矿、耿村煤矿、跃进煤矿及千秋煤矿等矿井,成功解决了困难巷道支护难题,研究成果还在山东新汶、甘肃华亭、伊泰红庆河等矿区推广和应用。直接经济效益:改善了巷道支护效果,提高了掘进速度,显著降低了巷道维护成本,近三年取得利润1.19亿元。缓解了采掘衔接紧张,保证了工作面顺利回采。提高了顶板安全性,改善了工人作业环境,避免了巷道多次返修,促进了支护技术发展,对全国煤矿巷道围岩控制具有很强的示范作用。 授权专利情况: 项目研究期间获专利10项,发明专利6项,实用新型4项,发表核心期刊论文8篇,EI检索6篇。
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