科学技术奖煤炭评审类推荐项目简介

1、2013年度济宁市科学技术奖（煤炭评审类）推荐项目简介一、千米埋深高应力矿井巷道围岩稳定监控技术项目简介：本项目所属领域为矿山支护工程。安居矿地面标高为+38m，开采水平-940m，主要巷道、硐室埋深在993m以下，是目前国内新建矿井第一水平开采较深的矿井之一，地应力高达36.69MPa，属于典型的深井高应力矿井。围岩多属于不稳定或极不稳定的类型。-940m水平褶曲发育，较大断层有46条，落差大于50m以上的有28条，工程穿过的岩层多为泥岩、泥页岩、粉砂岩、细砂岩交互层，多数岩层f值不超过6，而且层理、节理、裂隙发育，围岩多属于不稳定或极不稳定的类型。目前国内外在软岩巷道中大多采用锚喷加砌壁、

2、双层锚网喷加金属支架的支护方式，这些支护方式不仅支护成本高，工人劳动强度大，不易实现施工机械化。研究认为应在大埋深软岩巷道中采用以锚注支护为核心的支护体系，充分调动围岩自身的承载能力，实现主动支护，保证巷道的稳定。这种支护方式易于实现施工机械化，且成本较低，易维护，是一种可靠有效合理的支护结构。在大埋深软岩巷道中采用这一技术尚有许多地方需进一步研究，以期取得更好的技术经济效益。由于大埋深软岩巷道采用常规支护方式，多发生严重破坏，既严重影响矿井的正常施工和安全，又需投入太多的人力、物力、财力进行修复和加固，而采用以锚注为核心的支护体系，从施工到动压作用结束均不需修复，保证了矿井正常施工，提高了安

3、全性。该技术如能全面推广应用，必能取得更大的经济效益和社会效益。完成单位： 1.济宁矿业集团有限公司安居煤矿；2 .山东科技大学；3. 济南贝克矿山工程技术服务有限公司完成人贡献及工作量：殷然、王世华、林登阁、刘向强、孙守增、孙磊、吴剑平、黄洪涛、梁立博1.殷然，作为本项目的负责人，从整体上对本项目进行技术应用规划，研究和分析支护技术预案，并确定最优化的施工预案，全面组织井下施工和推广应用。在该项目投入的工作量占本人工作量的63%。 2. 王世华，具体负责项目现场的各项研究工作；安排人员进行工程调研，组织施工队伍进行现场施工。确定施工方案和施工工艺，并进行工程质量检验，对施工方案进行优化设计及

4、方案实施过程的指导控制，在该项目投入的工作量占本人工作量的61%。3. 林登阁，对软岩支护理论分析、锚注支护机理与工艺研究、注浆技术方案研究设计与实施进行技术指导。在该项目投入的工作量占本人工作量的60%。4. 刘向强，具体负责项目现场的各项研究工作；安排人员进行工程调研，组织施工队伍进行现场施工。确定施工方案和施工工艺，并进行工程质量检验；对施工方案进行优化设计及方案实施过程的指导控制，在该项目投入的工作量占本人工作量的49%。5. 孙守增，主要承担了地应力实测、地应力分布规律及地应力与巷道破坏关系的研究工作。在该项目投入的工作量占本人工作量的49%。6. 孙磊，对支护技术方案进行规划组织会

5、审及方案实施过程的指导控制。在该项目投入的工作量占本人工作量的46%。7. 吴剑平，现场测试及方案实施，测试仪器仪表维修，数据采集与处理，为合理选择支护方案和调整支护参数提供了第一手资料，在该项目投入的工作量占本人工作量的22%。8. 黄洪涛，主要开展了大断面硐室支护的调研，支护方案设计论证与实施，组织检查验收，在该项目投入的工作量占本人工作量的20%。9. 梁立博，主要开展了支护技术的调研，支护方案设计论证与实施，组织检查验收，在该项目投入的工作量占本人工作量的18%。二、固体（煤矸石）充填工作面沿空留巷技术研究与应用项目简介：结合花园矿的实际情况，决定在一采区1312工作面进行固体（废弃物

6、）充填采煤技术的试验。1312工作面已布置完成，工作面倾角719°，平均12°，有俯斜开采和仰斜开采两种方式。如果采用俯斜开采，不利于工作面的充填工作，自充填输送机卸料孔卸下的物料，容易落至压实机上，并进入支架的行人空间内；同时，不利于压实机对充填物料的压实，难以保证充填质量，导致地表控制情况差。鉴于以上情况，确定1312工作面采用仰斜开采。仰斜开采必须对1312工作面两顺槽进行沿空留巷，以保证工作面的运煤、通风、运料及运矸通道，沿空留巷是在工作面采煤后沿采空区边缘维护原回采巷道的护巷方法，由于留巷期间所留巷道维护难度较大，需要在巷旁支护。根据巷旁支护位置及支护特点不同，一

7、般有两种巷旁支护方式，一种是在采空区内巷旁支护，另一种是在原巷道内巷旁支护，在采空区内进行巷旁支护相比在原巷道内沿空留巷较困难，但在采空区内进行巷旁支护能够保持或扩大原巷道的断面尺寸。根据花园煤矿1312工作面充填开采区域的实际情况及充填开采对巷道宽度的要求，选择采用采空区内巷旁支护的沿空留巷方式。在1312顺槽原有支护方案的基础上（1312工作面顺槽原采用锚网梁联合支护方式），巷道内设计采用锚索带，巷旁采用垒砌矸石墙的方式进行留巷，留巷宽度可增加300500mm。完成单位：济宁矿业集团花园井田资源开发有限公司 主要完成人：李常华、杨继龙、戈海宾、陈锡桃、李如军；巩玉华、侯明明、安磊1李常华，

8、作为项目的主要负责人，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的23%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，完成了项目的总体设计与施工方案的制定，重点在工作集中在沿空留巷支护参数的设计。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。2.杨继龙，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的20%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，参与完成了项目的总体设计，重点在工作集中在沿空留巷支护参数的优化及施工进度的管控。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。3.戈海宾，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的16%。其中主要对科技创新中所列的第二项做出了

9、创造性贡献，参与完成了项目的总体设计，重点在工作集中在沿空留巷巷旁支护参数的确定，提出了采用锚网梯及钢带联合支护的方式进行矸石墙的加固。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。4.陈锡桃，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的11%。其中主要对科技创新中所列的第一、第二项做出了创造性贡献，具体负责项目的实施及施工参数的研究，为支护参数的确定提供了重要依据。5.李如军，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的8%。其中主要对科技创新中所列的第三项做出了创造性贡献，完成了留巷巷道岩层移动监测方案的设计。6.巩玉华，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的8%。其中主要对科技创新中所列的第二项

10、做出了创造性贡献，具体负责项目的实施，提出了巷旁支护参数优化方案。7.侯明明，对该项目所做贡献量占整个项目工作量的7%。其中主要对科技创新中所列的第三项做出了创造性贡献，具体负责留巷巷道监测方案的实施及监测数据的观测与分析，为留巷方式及参数的进一步优化提供了有力依据。8.安磊，第八候选人。对该项目所做贡献量占整个项目工作量的7%，具体负责项目的实施，主要进行了现场的监督。三、城市及周边地区下压煤由条带变固体密实充填采煤关键技术研究项目简介：济宁能源发展集团有限公司花园煤矿矿井煤炭资源均为“三下”压煤，前期矿井设计采用条带开采方法，采出率仅为30%左右，严重影响资源利用率的提高及矿井的可持续发展

11、；针对上述问题，研发了“城市及周边地区下压煤由条带变固体密实充填采煤关键技术”，将矿井开采方法整体由条带开采转变为固体密实充填采煤，该技术是将地面及井下矸石等固体废弃物直接充填入采空区，置换出城市及周边地区下的压煤，在确保地表建（构）筑物的安全使用的前提下，最大程度的提高了采出率，延长了矿井服务年限。本项目的主要研究成果如下：（1）在系统分析一、二采区条带开采方案及地表控制效果的基础上，设计了一、二采区的固体密实充填采煤系统布置方案，实现了条带开采系统直接向固体密实充填采煤系统的转变；（2）根据花园充填物料产出地点及物理力学特性，设计了矸石山地面筛分破碎与转载输送系统、固体充填物料主井下料系统

12、及井下皮带双向输送系统；（3）设计出了ZZC9600/16/32反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架，加大了充填作业面的操控与可视空间，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，较大幅度的提高了充填效率；（4）设计了与固体充填采煤工作面相匹配的完全无煤柱沿空留巷技术及工艺，进一步提高了煤炭资源的采出率，降低了巷道掘进率，解决了工作面接替紧张的问题。（5）本项技术在花园煤矿1312、1316、2302等充填采煤工作面进行了工业性试验，通过对工作面矿压及地表沉陷的连续监测分析发现：充实率达到并超过了设计标准，确保了地表各类建筑物在安全使用的标准以内。该技术在花园煤矿实施以来，已开采出煤炭20

13、.2万t，充填矸石26.7万t，取得了显著的社会经济效益，花园煤矿“三下”压煤储量达3369万t，济宁能源发展集团有限公司“三下”压煤达1.9亿t，该技术具有广泛的推广应用前景。完成单位：1.济宁能源发展集团有限公司，2.中国矿业大学完成人排序及贡献：虢洪增、张吉雄、张广宇、陈士军、周楠、巨峰、李常华、周长国、邓雪杰 1.虢洪增：、项目的主要完成人及项目的总体规划，负责制订及主持项目研究，组织课题按计划开展工作。在本项目的主井提煤下料的双向输送系统、矿井固体密实充填采煤方法开采方案和预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤技术方面做出了主要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的65%。2.张吉雄：

14、项目主要完成人，负责制订研究方案及主持项目研究，组织课题组按计划开展工作。在本项目的矸石山地面筛分破碎与转载输送系统、井下运煤与运料双向系统、矿井固体密实充填采煤方法开采方案和反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架方面做出了主要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的65%。3.张广宇：项目主要完成人，主持项目研究、相关设备研发改造及组织课题组按计划开展工作。在本项目的矿井固体密实充填采煤方法开采方案和预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤技术方面做了主要贡献，参与本项目的工作量占本人工作量的65%。4.陈士军：项目主要完成人，负责制订研究方案及主持项目研究，组织课题组按计划开展工作

15、。在本项目的井下矸石不升井系统、在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置，设计了整个矿井采用固体密实充填采煤方法的开采方案方面做出了重要贡献，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的49%。 5.周楠：项目主要完成人，负责建（构）筑物下采煤方案设计和地表沉陷分析。对本项目主要贡献为优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，加大了充填作业面的操控与可视空间，提高了充填效率，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的48%。6.巨峰：项目主要完成人，组织实施该项目相

16、关测试工作、组织项目现场实施及研究报告总结撰写工作。对本项目的贡献主要为提出并设计出了整个矿井采用固体密实充填采煤方法的开采方案、优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压支架支架、设计了充填采煤工作面无煤柱沿空留巷支护方案，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的47%。7.李常华：项目主要完成人，主持项目研究、相关设备研发改造及组织课题组按计划开展工作。对本项目的贡献在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置，实现了建（构）筑物下压煤的安全开采并优化设计出了反四连杆双通道六柱支撑式充填与采煤一体化液压

17、支架支架，减小了充填与采煤操控作业的相互干扰，加大了充填作业面的操控与可视空间，提高了充填效率，参与本项目的工作量占本人工作量的45%。8.周长国:项目主要完成人，组织实施该项目相关测试工作、组织项目现场实施及研究报告总结撰写工作。对本项目的贡献主要为在系统分析矿井原条带开采地表沉陷变形特征的基础上、确保地表建（构）筑物安全的前提下，优化设计出了固体密实充填采煤巷道布置及开采方案，实现了建（构）筑物下压煤的安全开采，对二采区进行了优化设计并设计了充填采煤工作面无煤柱沿空留巷支护方案，参与本项目研究的工作量占本人工作总量的45%。9.邓雪杰：项目主要完成人，参与主持项目生产系统的设计、相关设备研

18、发改造及现场实施工作。对本项目的贡献主要为创造性的研发了预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤技术，探索出了与之配套的充填采煤无煤柱沿空留巷方案及工艺设计，并设计了预掘两巷仰采俯充前进式充填采煤工艺，参与本项目的工作量占本人工作量的43%。四、项目名称：深部大倾角综放工作面矿压控制技术项目简介：课题“深部大倾角综放工作面矿压控制技术”研究针对阳城煤矿北三采区下部的大倾角煤层综放开采时强烈的矿压显现，进行了科学、系统的研究和分析。项目通过系统研究判别深部大倾角煤层综放采场来压时间、来压规模及来压演化规律的技术；现场综合信息监测反馈技术和大倾角综放工作面支架失稳控制技术等，提高了工作面顶板来压预测的精准度

19、，保证了工作面支架的良好工作状态，大大减少的顶板事故等发生的可能，减少了巷道返修的次数，在保证矿压控制效果的同时降低了工作面的运营成本。研究的技术成果和成功经验为今后深部大倾角煤层综放开采时的矿压控制提供了重要的借鉴，具有重大的应用推广价值。阳城煤矿主水平标高-650m，北三采区开采标高达-950m，主采煤层3煤厚6.58.3m，平均7.5m，为稳定的厚煤层，工作面采用综采放顶煤回采工艺。根据勘探报告资料，阳城煤矿北三采区内地质构造较复杂，煤岩层整体赋存形态为走向NE，倾向SE的单斜构造，倾角17°36°，平均22°。浅部煤层倾角小，深部煤层倾角大，其中3301工

20、作面平均倾角29°，局部最大可达40°。北三采区属典型的深部大倾角煤层综放开采，因此研究深部大倾角综放工作面矿压控制技术，对阳城煤矿安全、高效生产，具有重要的现实意义和应用价值。主要创新点：（1）成功揭示了深部大倾角综放工作面采动覆岩破裂高度与工作面推进距离且大致呈S型关系曲线的增长发展规律，达到国际领先水平；（2）探索深部大倾角综放工作面周期来压“大小显现交替”规律，为顶板来压预报与控制提供了决策依据；（3）针对深井大倾角综放工作面控顶与支架防滑、防倒，推导建立了液压支架擦顶移架立柱最小支撑力公式，开发了大倾角综放工作面液压支架失稳控制的关键技术；（4）设计了一套针对深井

21、大倾角超长综放工作面的设备防倒防滑设施，有效控制了综放设备的“上窜下滑”；（5） 研究工作面回采过程中煤壁前方支承压力变化规律和上下顺槽的位移变化等矿山压力显现规律，取得了一些有益的成果；（6）结合阳城煤矿3301工作面生产实际情况，通过对KJ-345矿用液压支架压力在线监测系统数据的处理分析，绘制支架工作阻力频度分布直方图，得出矿山压力显现及分布规律；（7）优化了深井大倾角超长综放工作面过断层工艺；（8）制定深井大倾角综放工作面放顶煤管理制度，煤质与回采率管理两并重，提高矿井综合经济效益；（9）建立了大倾角超长综放工作面工程质量评价体系，有效保证了工作面的工程质量；（10）建立了深井大倾角综

22、放工作面安全管理体系，丰富了采煤工作面安全回采闭环管理模式。本课题通过对大倾角煤层及顶、底板岩层的煤岩物理力学性能试验研究，揭示了大倾角综放工作面煤岩的物理力学性能；研究得出采动覆岩破裂高度随工作面推进而增大，且大致呈“S”曲线发展规律和采动覆岩破裂高度受工作面倾斜长度所控制的结论，为大倾角综放工作面开采矿压控制提供了依据；分析了大倾角综放开采液压支架失稳的主要影响因素，推导建立了大倾角液压支架防滑、防倒最小支撑力的计算公式，改进了大倾角综放支架的防滑、防倒控制技术，为大倾角综放安全高效开采提供了保障；研究成果在山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿进行了成功应用和验证。取得了显著的经济社会效益

23、，具有很好的推广应用价值和现实意义。完成单位：1.山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿，2 .山东科技大学完成人排序及贡献：高立群、顾士彬、丁希阳、王振清、马新伟、刘岩、李永辉、周波、杨雷1.高立群：主要对科技创新中所列的第一项做出了创造性贡献，完成了项目的总体设计，成功揭示了深部大倾角综放工作面采动覆岩破裂高度与工作面推进距离且大致呈S型关系曲线的增长发展规律，并进行深井大倾角综放工作面矿压控制技术工业性试验，创造性的将深井大倾角综放工作面矿压控制技术研究应用于煤炭企业，其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%。2.顾士彬：主要对科技创新中所列的第一项做出了创造性贡献，完成了项目的

24、总体设计，成功揭示了深部大倾角综放工作面采动覆岩破裂高度与工作面推进距离且大致呈S型关系曲线的增长发展规律，并进行深井大倾角综放工作面矿压控制技术工业性试验，创造性的将深井大倾角综放工作面矿压控制技术研究应用于煤炭企业，其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%。3.丁希阳：主要对科技创新中所列的第三项做出了创造性贡献，推导建立了液压支架擦顶移架立柱最小支撑力公式，开发了大倾角综放工作面液压支架失稳控制的关键技术，有效控制了综放设备的“上窜下滑”。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的56%。4.王振清：主要对科技创新中所列的第四项做出了创造性贡献，设计了一套针对深井大倾角超长综

25、放工作面的设备防倒防滑设施，有效控制了综放设备的“上窜下滑”。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的49%。5.马新伟：主要对科技创新中所列的第五项做出了创造性贡献，研究工作面回采过程中煤壁前方支承压力变化规律和上下顺槽的位移变化等矿山压力显现规律。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的48%，为本项目的顺利实施和推广应用做出了突出贡献。6.刘岩：主要对科技创新中所列的第六项做出了创造性贡献，结合阳城煤矿3301工作面生产实际情况，通过对KJ-345矿用液压支架压力在线监测系统数据的处理分析，绘制支架工作阻力频度分布直方图，得出矿山压力显现及分布规律。其在该项目工程中投入的工作量占

26、本人工作总量的46%。7.李永辉：主要对科技创新中所列的第七项做出了创造性贡献，在本项目中优化了深井大倾角超长综放工作面过断层工艺。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的45%，为本项目的顺利实施和推广应用做出了突出贡献。8.周波主要对科技创新中所列的第八项做出了创造性贡献，在本项目中制定深井大倾角综放工作面放顶煤管理制度，煤质与回采率管理两并重，提高矿井综合经济效益。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的45%，为本项目的顺利实施和推广应用做出了突出贡献。 9.杨雷：项目主要参与者，主要对科技创新中所列的第九项做出了创造性贡献，在本项目中建立了大倾角超长综放工作面工程质量评价体系

27、，有效保证了工作面的工程质量。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的43%，为本项目的顺利实施和推广应用做出了突出贡献。五、义桥煤矿2304综放工作面顶板透水机理与控制技术研究项目简介：于能源技术领域，研究运用了国内外顶板透水机理的最新成果，尤其是综放工作面开采顶板透水机理的研究成果，以济宁能源发展集团义桥煤矿现场工程地质条件为基础，采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法，运用数值分析、岩石力学、弹塑性力学的有关原理，深入研究了义桥煤矿2304综放工作面顶板透水机理与控制技术，根据勘查、补勘阶段和矿井开采暴露的地质、水文地质信息，综合分析和研究了综放工作面的充水水源、突水通

28、道和突水量，预测顶板危险区的处理前后涌水量变化，研究综放开采断层附近顶板破坏规律及断层活化导水机理，以及断层破碎区域回采巷道围岩稳定性控制技术；通过理论计算确定了义桥煤矿综放工作面导水裂隙最大高度在不受断层影响时为52m，留设的断层保护煤柱宽度应为50m；根据研究区水文地质及工程地质条件，建立综放开采断层附近顶板破坏模型，通过模拟结果得出，在对顶板含水层疏放水后，断层煤柱宽度留设可不小于20m；研究回采巷道变形破坏力学机理，确定回采巷道支护参数，并通过数值模拟对巷道支护进行优化，分析支护效果；通过现场实测顶板涌水情况，动态掌握控制顶板涌水量，观测顺槽围岩应力及位移变形情况，为工作面安全生产提供

29、了保障。主要技术性能指标：（1）借助矿山地质学相关理论，调查分析工作面顶底板岩性、断层构造等工程地质条件，研究义桥煤矿2304综放工作面顶板透水机理与控制技术；（2）结合义桥煤矿2304综放工作面开采工程地质条件的基本情况，利用材料力学中固支梁理论建立水压作用下断层张开位移方程；根据断裂力学中D-M模型，提出断层附近岩体裂隙的起裂判据，分析水压、岩性和断层倾角等因素对断层活化的影响规律； （3）在分析义桥煤矿2304综放工作面工程地质和水文地质条件的基本情况，对2304综放工作面顶板危险区的处理前后涌水量变化进行预测，通过研究综放开采断层附近顶板破坏规律及断层活化导水机理，提出顶板涌水控制技术

30、参数；（4）依据义桥煤矿2304综放工作面的基本条件，建立相应的数值计算模型，通过三维数值分析在对顶板含水层疏放水后，断层煤柱合理留设宽度可不小于20m；（5）综合义桥煤矿2304综放工作面开采地质条件，研究回采巷道变形破坏力学机理，总结回采巷道围岩稳定性控制相关理论，确定回采巷道支护参数；（6）通过三维数值模拟对巷道支护进行优化，分析支护效果；通过现场实测顶板涌水情况，动态掌握控制顶板涌水量，观测顺槽围岩应力及位移变形情况，为工作面安全生产提供了保障。本课题研究开发了综放工作面顶板透水机理与控制技术，在缩小断层防水煤柱时能够实现顶板透水情况下断层附近巷道稳定能够达到有效控制的目标，避免断层活

31、化引起的突水灾害，实现了安全高效回收传统采煤方法无法采出的煤炭资源，提高了煤炭资源回收率，对义桥煤矿及其他类似地质条件下的煤层安全开采具有重要的指导价值。完成单位：1.汶上义桥煤矿有限责任公司，2 .山东科技大学完成人： 张新华、林东才、王连奎、张培森、刘尊欣、林惠立、赵振伟、梁赛江、刘奉银 完成人对项目所做贡献：1.张新华：项目负责人，主要承担方案制定及实施工作，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的30%。其中主要对科技创新中所列的第一项及第四项做出了创造性贡献，对本项目进行了系统的指导和整体的规划，共同提出了顶板涌水控制技术以及断层破碎区域回采巷道围岩稳定性控制技术方案，组织相关技术人员进

32、行现场勘查、地质采矿条件调查及钻探工作，并对提出的研究方案进行现场试验。其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的62%。2.林东才：对本项目进行了系统的指导和整体的规划，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的18%，完成项目的总体设计主要贡献体现在第三项及第四项。重点分析了研究区域内的地质采矿条件及工程地质力学条件。对综放开采断层带附导水裂缝带发育规律进行分析，研究了综放开采断层活化导水机理以及综放开采顶板涌水控制技术，对综放开采断层破碎区域回采巷道围岩稳定性控制技术进行研究，并对回采巷道支护参数及支护效果进行分析。其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的55%3.王连奎：对本项

33、目进行了系统的指导，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的12%。积极配合山东科技大学项目研究课题组和矿方完成现场勘查、地质采矿条件调查，组织相关技术人员进行现场试验数据观测，并对相关控制技术及改进措施进行初步的工业试验，其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的54% 。4.张培森：主要承担数值模拟分析工作，主要贡献体现在第二项及第三项。对项目的所做贡献量占整个项目工作量的8%。重点分析了研究区域内的地质采矿条件及工程地质力学条件，对综放开采断层活化导水机理以及顶板涌水控制技术进行分析；采用国际上先进的计算软件对综放开采断层破碎区域回采巷道围岩稳定性控制技术进行研究。其在该项目工程工作中

34、投入的工作量占本人工作总量的45%5.刘尊欣：负责本项目的指导及现场实施工作，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的9%，主要贡献体现在第一项及第四项。积极配合山东科技大学项目研究课题组和矿方完成现场勘查、地质采矿条件调查，积极组织配合完成了对断层YF20的钻探、探放水钻孔设计施工以及出水钻孔水质分析，组织相关人员对研究方案进行现场试验，其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的40%。6.林惠立：主要负责项目基础资料的收集和项目报告的整理工作，主要贡献体现在第四项，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的6%。利用目前岩土界广泛认可的Flac3D软件，结合义桥煤矿实际的工程地质条件，对开采过

35、程中断层以及工作面回采巷道稳定性进行数值模拟，并对回采巷道支护参数及支护效果进行分析。其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的35%。7.赵振伟：负责本项目的现场实施工作，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的5%，主要贡献体现在第一项。积极组织配合完成了对断层YF20的钻探、探放水钻孔设计施工以及出水钻孔水质分析，组织相关人员对研究方案进行现场试验，其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的35%。8.梁赛江：参与项目综放开采断层带附导水裂缝带发育规律的研究，主要贡献体现在第二项。对项目的所做贡献量占整个项目工作量的2%。结合义桥煤矿实际的工程地质条件，对开采过程中巷道稳定性进行

36、数值分析，并协助提出了回采巷道支护方案及对支护效果进行分析；为顶板涌水控制技术以及断层破碎区域回采巷道围岩稳定性控制技术的提出奠定了坚实的实践及理论依据，参与模拟数据分析及报告撰写工作。其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的30%。9.刘奉银：负责本项目的现场实施工作，对项目的所做贡献量占整个项目工作量的2%，主要贡献体现在第一项。配合项目组对研究区域进行现场勘查、地质采矿条件调查，带领相关人员完成对断层YF20的钻探工作、探放水水质分析，组织相关人员对研究方案进行现场试验，其在该项目工程工作中投入的工作量占本人工作总量的30%。六、深井井底车场软弱破碎岩体巷道及硐室围岩主动控制技术

37、项目简介：针对鲁西南地区煤田软弱破碎岩体工程地质条件，通过围岩力学及变形特性分析，在深井软岩巷道支护基本理论的基础上，运用围岩弹塑性力学、软岩工程力学、系统结构力学等理论分析，采用计算机数值模拟分析、现场综合测试等手段，对软弱破碎岩体深井井底车场巷道及硐室工程的变形力学机制、围岩控制理论与方法等方面进行了深入研究。主要创新点：1.针对本区具体地质条件，研究了因地制宜的深井软弱破碎岩体巷道支护方法及工艺，建立了以人工施加围岩约束外力与充分发挥破碎岩体自身承载力相结合的协同支护理论与方法，逐步形成了软弱破碎岩体新型支护理论体系。2.研究了新型的锚杆支护系统设计关键问题：第一时间支护；第一时间施加合

38、理的安装应力。3.研究了软弱破碎岩体围岩控制技术，开发了支护专利产品精铸阻尼螺母、塑料减阻垫圈等，自主研发了扭矩倍增器，使锚杆安装预紧力全部达到40kN以上。4.研发的高强预应力防冲让压支护系统实现了在维持原有预应力锚杆(索)高安装应力的基础上，使巷道围岩压力和变形尽可能地、有控制地释放，又防止围岩发生过大的下沉或变形破坏，锚杆(索)既充分发挥了其支护性能，又避免因过载而遭到破坏。完成单位：1.肥城矿业集团杨营能源有限责任公司；2.山东科技大学；3.泰安方舟矿业科技有限公司。主要完成人及贡献：刘辉、刘培海、孙立田、王建亭、李登月、张小波、窦俊涛、程梅梅、秦忠诚1刘辉：项目现场工作总负责人，负责

39、项目实施总体协调；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的65%以上。2、刘培海：项目现场技术负责人，负责项目方案实施、组织协调；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性

40、与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的60%以上。 3、孙立田：项目主要成员之一，负责项目方案实施、落实；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等； 参与资料整理、总结等工作；参与项目总结报告的编写工作。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术。研究了锚索与锚杆的协同作用，实现锚索与锚杆的让压距离协同。其在该项目工程中投入的工作量占本人工作总量的65%以上

41、。 4、王建亭：项目主要成员之一，负责项目方案实施、落实；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等； 参与资料整理、总结等工作；参与项目总结报告的编写工作。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术，为本项目的顺利实施做出了突出贡献。 5、李登月：项目主要成员之一，负责项目方案实施、落实；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等； 参与资料整理、总结等工作；参与项目总结报告的编写工作。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软

42、弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术，为本项目的顺利实施做出了突出贡献。6、张小波：项目主要成员之一，负责项目方案实施、落实；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等； 参与资料整理、总结等工作；参与项目总结报告的编写工作。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术，为本项目的

43、顺利实施做出了突出贡献。7、窦俊涛：项目主要成员之一，负责项目方案实施、落实；参与方案设计；负责现场组织实施、措施落实等； 参与资料整理、总结等工作；参与项目总结报告的编写工作。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术，为本项目的顺利实施做出了突出贡献。8、程梅梅：参与了项目实施过程中重大技术难题解决方案的技术分析与方案制定，主要完成了科技创新点：研发的高强预应力防冲让压支护系统实现了在维持原有预应力锚杆(索)高安装应力

44、的基础上，使巷道围岩压力和变形尽可能地、有控制地释放，又防止围岩发生过大的下沉或变形破坏，锚杆(索)既充分发挥了其支护性能，又避免因过载而遭到破坏，为本项目的顺利实施做出了突出贡献。9、秦忠诚：项目研究总负责人，负责课题组人员及分工协调；负责方案总体设计、理论分析、支护方案设计等；负责指导现场工业性试验实施；负责研究报告撰写；负责项目鉴定时的准备、汇报及有关工作等。针对杨营矿井井底车场层段典型深井软弱破碎岩体特点，通过对该类岩体工程的复合变形力学机制的研究，提出实施围岩支护时序与自身承载能力的合理关系。基于巷道支护的结构性与系统性，提出了基于围岩应变与主动控制的新型平衡支护技术。研究了锚索与锚

45、杆的协同作用，实现锚索与锚杆的让压距离协同，为本项目的顺利实施做出了突出贡献。七、深部矿井沿空掘巷工程理论基础及关键技术研究与应用项目简介：本课题针对东部矿区普遍面临的采深大、构造应力复杂，开采困难等存在的难点，以山东能源临矿集团王楼煤矿12303综采工作面为具体研究对象和实验对象，针对王楼煤矿大采深、高应力、煤柱留设不合理等问题，结合井下的现场生产实际情况，采用理论分析、数值模拟、现场观测、工业性试验相结合的方法进行综合研究，多种研究方法相互补充，相互印证。对大采深、高应力条件下采场空间覆岩结构时空运动规律、支承压力分布特征、沿空巷道合理煤柱宽度、沿空巷道合理支护进行了深入、系统的研究。主要

46、技术内容与创新点：（1）建立了无煤柱沿空掘巷技术“大、小结构”理论，明确了沿空掘巷巷道变形失稳的力源和产生力源的岩层结构组成。（2）完善了采场结构力学模型，根据“拱结构”理论将采场模型空间形态划分为“裂断拱”和“应力拱”，讨论了四种覆岩结构类型“应力拱”形态，确定了影响采场结构模型形态的影响因素作用程度；（3）建立了“内应力场”范围是否扩展判断准则，并利用Sierpinski分形几何建立了煤壁突出范围求解公式；提出了通过煤体应力实时监测、巷道断面变形量监测相结合方法，分析研究采场覆岩运动和应力场分布演化规律；提出了一种新的思路来研究分析采场模型“时空”效应。（4）科学定量地确定了影响采场覆岩空

47、间结构稳定性的因素。本项目的研究成果在王楼煤矿，山东省邱集煤矿、山东省田庄煤矿、山东东山新驿煤矿有限公司等多家单位均得到了成功应用，每个工作面减小煤柱损失达25万吨，产生直接经济效益上千万元，消除了掘进过程中煤炮频繁、冒顶严重、支护变形破坏严重的现象，避免了工作面因接续紧张的被动局面；实现了安全、高效生产。以优化沿空巷道煤柱宽度、巷道计划维修、松动卸压、锚网支护为核心的主动控制思想与技术，以及深部矿井覆岩空间结构和应力场时空稳定性预测理论、通过侧向煤体应力显现特征反演覆岩结构运动等新理念，是一次重大的技术革新，产生了巨大的经济技术与社会效益。为其他类似条件矿井的工作面开采提供了宝贵经验，有极高

48、的推广使用价值。完成单位：山东东山王楼煤矿、山东科技大学完成人排序及贡献：1、肖庆华：项目总负责人，提出了针对具体煤层条件和采动条件（包括巷道开掘位置、采高和开采程序等），参与建立起该结构模型并确定相关结构参数，充分考虑了无煤柱开采围岩结构的特点，根据建立的无煤柱开采力学结构模型重新定义了无煤柱沿空掘巷“大、小结构理论”。投入的工作量占本人工作总量的56%。2、丁学贤：项目主要实施、应用、推广者。提出了工作面开采过程分两个阶段即非充分采动阶段及充分采动阶段。采场覆岩空间结构主要是由工作面宽度决定的，工作面宽度一定时，覆岩空间结构最大发展高度一定，研究了相互之间的关系。投入的工作量占本人工作总量

49、的54%。3、文志杰：本项目主要研究人员。建立了“内应力场”范围是否扩展判断准则，并利用Sierpinski分形几何建立了煤壁突出范围求解公式；提出了通过煤体应力实时监测、巷道断面变形量监测相结合方法，分析研究采场覆岩运动和应力场分布演化规律；提出一种新的思路来研究分析采场模型“时空”效应。投入的工作量占本人工作总量的58%。4、诸葛祥华：项目主要实施、应用、推广者。提出了针对不同开采深度和覆岩结构情况等既定条件的煤层，在不同采动条件(包括巷道开掘位置、采高、工作面长度及开采程序等)下巷道围岩破坏和矿山压力大小、分布及其随采场推进发展规律的模型定义为巷道结构力学模型。针对具体煤层条件和采动条件

50、（包括巷道开掘位置、采高和开采程序等），科学正确地建立起该结构模型和确定相关结构参数，是实现该工作面推进过程中沿空掘巷事故灾害控制的基础。投入的工作量占本人工作总量的52%。5、董勤凯：项目的现场主要负责人以及项目的推广者。对该项目中利用课题组研发的柔性探测单元对采场推进过程中支承压力演化进行了实测，得到了“内外应力场”分布范围。将这些数据进行回归分析，成功研究采场推进过程中应力分布规律。投入的工作量占本人工作总量的66%。6、吕玉广：负责项目水文地质的研究。提出了若煤（岩）体所承受的总应力超过其强度，则发生破坏，支承压力高峰向外侧转移。揭示了每一岩梁裂断皆伴随这一过程，形成由“裂断拱”外各岩

51、层支承压力高峰组成的“应力拱”，指出其范围在开采走向和倾向上的垂直平面内以抛物线形状不断向上扩展。投入的工作量占本人工作总量的34%。7、秦念成：具体负责沿空掘巷工作面的统筹规划，总体方案的设计人。给出了垮落岩层运动计算公式、断裂岩梁断裂步距计算公式、老顶“岩梁”构成及各岩梁厚度的判定，采用上述运动条件可判断出工作面岩层运动的“传递岩梁”结构组成。通过实验室模拟仿真实验，证实模拟结果与理论计算结果基本一致。并通过现场实测，获得了工作面覆岩运动相关参数。投入的工作量占本人工作总量的31%8、郭东亮：负责沿空掘巷工作面的生产、接续及统筹规划，组织沿空掘巷的施工设计。认为采空区岩层变形与煤层开采高度

52、、工作面宽度、上覆岩层力学特性、岩体力学参数、地应力大小等诸多因素相关，特别是在复杂开采技术条件下，采空区岩层变形往往受不确定性的随机因素影响，既有确定性的特征，同时又表现出不确定性与随机性。为此，根据采空区边缘煤层变形监测数据，用非线性理论分析采空区岩层变形规律，建立了采空区岩层变形的灰色预测模型，预测采空区稳定状态。投入的工作量占本人工作总量的46%。9、王光齐：负责沿空掘巷工作面的生产、接续及统筹规划，方案设计及图纸的绘制。深部采场煤岩体力学特性与浅部有较大差异，传统力学理论、方法与技术已经不能适应于深部煤岩体，而应该运用非线性力学理论。确定采场覆岩结构稳定时间是无煤柱开采技术成功的关键

53、。投入的工作量占本人工作总量的34%。八、高地压低孔隙率煤层注水理论及工艺技术研究公示内容项目简介：该项目属于煤矿灾害防治尤其是煤尘防治方面的研究。本项目主要针对星村煤矿高地压低孔隙率煤层，具有冲击倾向，工作面产尘浓度大和地温高等问题，通过对煤层注水理论及工艺技术研究，运用系统工程的观点，采用理论分析、实验室测定、现场观测等方法和手段，进行了如下几个方面的研究：1.研究了深地压低孔隙率煤层注水技术的理论进行，其中主要包括：煤层注水技术的基本理论、煤层注水方式、煤层注水设计参数、煤层注水影响因素、注水过程分析、注水湿润机理以及湿润剂特性研究等。2.测定了3煤层理化性能，针对星村煤矿具体的地质情况

54、，采用理论与实验室研究方法，进行"3煤层理化性能测定"，为星村煤矿煤层注水提供理论依据和基础数据。3优选了湿润剂除尘机理及注水用渗透剂配方，研究了表面活性剂与煤尘表面作用的机理、表面活性剂的结构与湿润煤尘性能之间的关系等理论，并以此为基础，通过表面活性剂的单体优化实验及其复配实验，研发了注水用表面活性剂配方。4.研究了高地压低孔隙率煤层注水工艺技术，其中主要包括：钻孔参数对煤层注水效果影响的研究、注水压力与注水流量以及与时间的关系研究、注水方式对煤层注水效果研究等。5. 对工作面煤体高压注水预裂与防尘、防冲、降温技术、涉及煤层高压注水技术的各方面影响因素进行定量或定性分析，

55、制定出相应的防治和改进措施，进而形成一套高压注水预裂与综合防灾害技术体系，最终建立一整套煤层注水安全保障技术体系。本项目的研究成果具有较强的理论性、实用性、可操作性和综合兼顾防尘、防冲、降温技术等特点。该项目的研究成功，有利于保证矿山企业安全生产，改善综放工作面的工作环境，防止煤尘爆炸事故的发生，缓解煤层的冲击危险性及降低过高的地温，同时也保障了现场工作人员的职业安全与健康，具有广阔的推广应用市场和应用前景，经济效益和社会效益巨大。完成人排序及贡献：1. 杨子祥：对高地压、低孔隙率煤层的地质构造、煤质形成等影响煤层孔隙率的相关因素进行调研，研究煤层注水机理的相关理论及湿润过程；高地压低孔隙率煤

56、层注水工艺技术研究，其中主要包括：钻孔参数对煤层注水效果影响的研究、注水压力与注水流量以及与时间的关系研究、注水方式对煤层注水效果研究；提出动、静压相结合的注水技术工艺；提出采用先进的马丽散结合膨胀式封孔器的封孔方式；投入该项目技术研究工作量占本人工作量的60% 。2. 程卫民：结合星村煤矿E3101东综放工作面的实际情况，设计整体方案，并采用现场观测、理论分析、实验分析等方法和手段研究和分析了高地压低孔隙率煤层采煤工作面的煤层注水工艺技术集相关湿润机理与高效湿润剂的研制开发。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的58% 。3. 王占成：在考虑E3101东综放工作面实际情况、比较多种煤层注水方

57、式的优劣的基础上，确定采用动压与静压相结合的长钻孔煤层注水方式，在其动压区采用静压注水，在其静压区采用动压注水，并采用25MPa高压预裂煤体，同时变化注水压力，波动式注水已达到增加孔隙率和增强注水效果的作用。根据相关计算公式，确定了煤层注水的相关参数以及设备选型。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的56% 。 4. 周刚:高地压低孔隙率煤层注水技术的理论分析研究，其中主要包括：煤层注水技术的基本理论、煤层注水方式、煤层注水设计参数、煤层注水影响因素、注水过程分析、注水湿润机理以及湿润剂特性研究等。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的46%5. 高昌同:高地压低孔隙率煤层注水技术的理论分析研

58、究，其中主要包括：煤层注水技术的基本理论、煤层注水方式、煤层注水设计参数、煤层注水影响因素、注水过程分析、注水湿润机理以及湿润剂特性研究等。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的40% 。6. 聂文:对初选的18种表面活性剂进行了表面张力和接触角的实验，从而确定了10种防尘性能较为突出的表面活性剂。负责该项目方案的制定以及现场实施工作。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的40%7. 赵厚春:在考虑E3101东综放工作面实际情况、比较多种煤层注水方式的优劣的基础上，确定采用动压与静压相结合的长钻孔煤层注水方式，在其动压区采用静压注水，在其静压区采用动压注水，并采用25MPa高压预裂煤体，同时变化注水压力，波动式注水已达到增加孔隙率和增强注水效果的作用。同时负责该项目方案的制定以及现场实施工作。投入该项目技术研究工作量占本人工作量的40% 。8. 于岩斌:3煤层理化性能测定，针对星村煤矿具体的