国家科技进步奖答辩-PPT

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1一、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2

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15000hm2。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。3“三下”压煤问题

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。4（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5（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6二、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7（一）矸石充填开采岩层控制理论

项目研究的难点之一

——建立矸石充填开采岩层控制理论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形值理论上需解决的问题8大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9充填开采顶板下沉等价采高顶板下沉充填开采

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

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10

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11

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12

矸石充填开采等价采高Hz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13（二）矸石充填开采技术开发及应用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

项目研究的难点之二

——矸石充入采空区的空间、通道与动力14（二）矸石充填开采技术开发及应用

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15

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16

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17

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18普采与充填支护系统（二）矸石充填开采技术开发及应用

发明普采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19应用效果实例一新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测平均采深500m实际采高2.1m等价采高0.7m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

20应用效果实例二（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平均采深450m

采高1.8m

等价采高0.4m

工作面采出率85%21应用效果实例三（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平均采深420m

采高4.5m

等价采高0.6m22（三）井下煤矸分离技术开发及应用

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23（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：2.3，2.9；授权实用新型专利：ZL2.6，ZL2.8，ZL2.8，ZL2.X，ZL2.4，ZL2.3；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：ZL2.4；授权实用新型专利：ZL2.2；论文：“矸石充填采煤中的矿压显现规律分析”。242、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：2.7；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：2.3、2.0；论文：“建筑物下条带开采煤柱矸石置换开采的研究”。25三、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26

本项技术已经达到的指标（一）指标的先进性27

与其他“三下”开采方式的比较（一）指标的先进性28

井下煤矸分选技术（一）指标的先进性29（二）授权与受理专利30（三）获省部级奖励“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；“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。31四、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32（一）应用和经济社会效益

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。

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，使本项技术具有良好的市场推广前景。

取得的经济效益近三年来，共取得直接经济效益94497.05