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厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道锚架充协同支护理论与成套技术
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TD353
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于采矿科学技术领域。中国深部煤炭资源丰富,2000m以浅的煤炭资源量为5.9万亿t,其中1000m以深占50%以上,软岩巷道支护是制约煤炭深部开采的核心问题。中国已形成高预应力锚杆、型钢、钢管混凝土等多种深部巷道支护技术,解决了中浅部及煤岩赋存条件较好的深部软岩巷道支护问题,但对于千米深井软岩巷道尚无高效、经济、保持巷道长期稳定的支护技术。针对千米深井软岩巷道,在试验锚网索喷注、套36U型棚+注浆、锚网喷+注浆二次支护、锚网索喷+套36U型钢反底拱棚及钢管混凝土等支护技术均无法有效解决巷道大变形的背景下,中煤新集公司联合天地科技股份有限公司以口孜东矿为试验矿井,创新提出厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道锚架充耦合协同支护理论,研发出高强度锚杆支护+U型可缩支架+架后精准充填“三位一体”成套技术与装备,应用4年巷道未出现大变形和返修情况,突破了千米深井软岩巷道支护难题。 1、主要研究内容:(1)厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道围岩大变形破坏机理;(2)千米深井软岩巷道锚架充耦合协同支护理论;(3)千米深井软岩巷道锚架充支护工艺;(4)千米深井软岩巷道锚架充成套支护装备;(5)千米深井软岩巷道锚架充复合支护材料;(6)典型千米深井软岩巷道井下试验。 2、科学发现点:(1)揭示了千米深井软岩巷道分别在锚喷、钢管混凝土和锚架充支护方式下围岩变形破坏机理,提出了千米深井巷道锚架充耦合协同支护理论。(2)开发出高强度锚杆索+U型钢支架+架后充填“三位一体”复合支护技术,有效控制了深井软岩巷道大变形。(3)研制出锚架充自动化支护装备,包括单轨吊巷道自动化锚杆支护平台、高效自动架棚机、从地面至施工作业地点全自动化充填材料输送系统等,实现了巷道支护一体化作业。(4)开发出锚架充复合支护材料,获得了充填材料在不同时效下力学性能。(5)开发出掘-锚-架-充高效平行作业工艺,实现了巷道快速掘进。 3、科学价值:(1)创新性。首次研制出1:1比例锚杆支护应力场试验台,揭示出锚杆支护应力场在空间上的分布规律;首次提出了千米深井软岩巷道锚架充填耦合协同支护理论;开发出千米深井软岩巷道锚架充“三位一体”成套技术及装备。(2)成套性与实用性。开发的锚架充“三位一体”成套技术与装备,不仅适用于深部软岩巷道支护,同时架后智能精准充填系统也可应用于工作面局部充填,具有很强的成套性与实用性。(3)示范性。项目成果在中国典型千米深井软岩大变形巷道进行了成功应用,对类似巷道支护具有很强的示范性。 4、同行评价:2017年9月,中国煤炭工业协会组织专家对“厚松散层薄基岩千米深井软岩巷道锚架充填耦合协同支护理论与成套技术”项目进行了科技成果鉴定:研究成果达到了国际领先水平。
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