煤科总院开采研究分院主导专业技术 PPT课件

1、1,专业服务中国煤矿50年,二OO七年九月五日,煤炭科学研究总院开采研究分院BEIJING COAL MINING RESARCH ,CCRI,2,介绍提纲,一、开采研究分院简介 二、开采研究分院主导专业技术 三、金能巷道与安全高效开采解决方案,3,煤炭科学研究总院开采研究分院（原煤科总院北京开采研究所），成立于1957年，是目前我国煤炭行业煤矿开采与支护技术领域影响力最大而且是唯一的专业从事地下开采现代技术理论与实践的综合性研究开发机构。是全国该技术研究领域重要的技术创新基地！ 50年来,始终立足煤炭行业,坚持服务煤矿生产一线,在煤矿安全高效开采与支护技术领域取得丰硕研究成果,并应用于生产,

2、解决了大量的生产技术难题。,一、开采分院简介,分院概况,4,一、开采分院简介,分院组织机构,按专业下设四个专业研究所 开采装备技术研究所（液压支架设计） 巷道矿压与支护技术研究所 采矿技术研究所 特殊采煤与矿区环境治理技术研究所,5,煤矿安全高效洁净开采与支护技术开发、服务与经营； 中小煤矿技术改造设计、技术服务、工程承包与经营。,一、分院综合实力,分院主营业务,6,二、分院主导专业技术,安全高效洁净开采技术 主要从事各种煤层条件下采煤工艺、方法、工作面总体配套设计技术、矿压规律与矿压监测研究。 其中放顶煤开采技术已成为我国厚及特厚煤层开采的主要采煤方法。 大采高开采得到广泛应用，大采高综放开

3、采正成为目前主要研究和攻关的关键技术。,7,二、分院主导专业技术,巷道安全高效支护技术 以巷道锚杆（索）支护成套技术为核心，重点解决困难条件下如大采深、高地压、破碎和极破碎顶板等条件下巷道支护难题。 开采分院自主开发的锚杆（索）支护成套技术已在全国20省市60多个矿区推广应用，被誉为“继放顶煤开采技术应用以来我国采掘技术的又一次深刻革命”。 2005年度获得国家科技进步二等奖。,8,二、分院主导专业技术,液压支架设计技术 针对我国不同地质采矿条件，开采分院设计开发了300多种适应不同开采条件的液压支架，年设计总量占全国当年设计总量的近70%，牢固确立了分院在我国支架设计的龙头地位。尤其是高在可

4、靠性、大采高强力高端液压支架设计方面优势明显。 多年来与金能集团合作进行过大采高支架的设计。近几年致力于充填开采支架的设计，为山东太平煤矿和新汶翟镇煤矿等设计了三套充填支架，应用效果非常显著。,9,二、分院主导专业技术,特殊开采与综合减沉技术 50年来致力于“三下”采煤技术的研究，在采动空间场理论与实践、“三带”规律研究、建（构）筑物下采煤、地表与岩层移动、抗变形设计等领域处于国内领先地位，市场占有率近40%。 多年来与原邢台矿业集团合作进行了大量的缩小防水煤柱、防塌煤柱及村庄、高压线下采煤的研究与设计，为丰富我国地表与覆岩移动规律的研究做出了重要贡献，成为合作的成功典范！ 我们期待继续与金能

5、集团合作，为金能集团的经济腾飞尽我们的力量！,10,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 属于共性的巷道支护技术难题。必须转变支护理念，结合各煤层条件，深度研究、总结巷道围岩的地应力分布特征以及工作面矿压显现规律，改变支护参数，加大支护强度，根据具体条件进行研究。专门针对金能集团“三软”煤层条件和大采深高地压条件进行专项集中攻关，高起点、系统性、整体推进、集中攻关，系统形成适合金能地质采矿条件的支护技术。 山西潞安、晋城、汾西巷道支护模式借鉴 山东新汶大采深高地压、甘肃金川极破碎。,11,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题

6、锚杆支护在邢台（东庞、葛泉）起步较早演示试验和八五攻关，支护理念先进、条件具备。 经过八五攻关和近年来的实践和攻关，开采分院在巷道锚杆支护领域取得了多项技术创新成果和长足发展。在支护理论、理念、软件、设计动态信息设计、规范、施工机具和材料、矿压监测与支护质量检测仪器等方面形成了完整的锚杆支护成套技术创新体系，在潞安、晋城、汾西、西山、神华、兖州、新汶、重煤等60多个大型矿区推广应用，取得了良好效果。,12,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 近两年来，在深部高地压巷道和动压影响以及极破碎困难巷道支护方面，经过攻关，攻克了一系列困难巷道的支护技术难题。在支护理

7、论与实践方面进行了一系列创新，取得了重大突破。,13,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 近两年来，在深部高地压巷道和动压影响以及极破碎困难巷道支护方面，经过攻关，攻克了一系列困难巷道的支护技术难题。在支护理论与实践方面进行了一系列创新。 理论方面 锚杆支护扩容-稳定理论 由传统被动支护转为主动支护，一次支护，锚杆提高煤岩强度，改善围岩应力状态。,巷道围岩承载结构,14,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 动态信息设计,确定支护参数的原则 临界支护强度刚度概念，不能低于临界值； 高预紧力(杆体屈服载荷30-50%)、全长锚

8、固； 锚杆锚索匹配，保证支护整体性能； 高强度、高刚度、高可靠性，低密度。 开发出动态性、信息性的面向工程技术人员的多功能软件。,15,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 动态信息设计,地质力学数据库 咨询系统 设计系统 绘图系统 数据处理 信息反馈 修正设计,16,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 地质力学参数快速测试系统,研制我国第一套围岩地质力学参数快速测试系统，实现原位、快速测量。 小孔径水压致裂地 应力测量装置； 巷道围岩强度原位 测定装置； 电子钻孔窥视仪。,小孔径水压致裂地应力测量装置,破碎煤层钻孔窥视图片

9、,17,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 高强度锚杆锚索支护材料,高强度、高刚度树脂锚杆、锚索支护成套材料，全国60%采用。 锚杆杆体 树脂锚固剂 W型钢带 小孔径树脂锚索,18,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 高强度锚杆锚索支护材料,Q235普通圆钢锚杆，强度低，锚固性能差。 锚杆几何形状设计左旋无纵筋螺纹钢； 钢材专用配方保证延伸率，强度大幅提高。,19,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 树脂锚固剂,原水泥锚固剂，可靠性差，安装速度慢 高刚度、高粘接力、快速固化树脂锚固剂 树

10、脂锚固剂专用树脂； 糊状固化剂； 聚酯薄膜双孔包装袋； 抗压强度60MPa； 超快固化，凝胶时间8s。,20,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 W型钢带,护顶面积大，强度提高15%，拉断载荷超过500kN，刚度70倍； 设计出不同规格钢带，制定了我国矿用W型钢带标准； 开发我国第一套矿用小型W型钢带轧制设备。,21,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 小孔径树脂锚固锚索,原注浆锚索孔径大、施工速度慢 首次开发出小孔径树脂锚固锚索 钻孔直径28mm，树脂锚固，快速承载； 单体锚杆机施工，速度大幅度提高。 小孔径树脂注浆锚索

11、，兼锚固注浆作用。,22,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 矿压与安全监测系列仪器,矿压监测成套仪器 顶板离层仪 测力锚杆 锚索测力计 多点位移计 实时在线监测系统 监测围岩位移与支护体受力，修正初始设计，保证巷道安全。,锚杆受力监测曲线,23,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 矿压与安全监测系列仪器,24,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 典型应用实例新汶协庄1300米深井巷道支护,埋深1300m； 水平应力40MPa； 原支护前掘后修； 高预紧力(100kN) 强力锚杆(420

12、kN)； 位移降低90%； 离层降低96%； 深部支护突破。,25,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 典型应用实例新汶协庄1300米深井巷道支护,强力锚杆顶板完整下沉小,局部放大,26,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三软煤层条件及大采深高地压支护难题 结 语,针对我国煤矿巷道条件的高强度、高刚度、高可靠性的支护成套技术体系已经形成； 技术体系彻底改变被动支护观念，解决了大量支护难题，跨越式提升了煤矿支护技术水平； 技术体系改变了矿井开拓部署，加快了高产高效矿井建设；对煤矿实现高效、安全生产起到不可替代的重要作用； 技术体系推动了矿山支护技术学科的进步

13、。,27,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,充填支架的设计 随着矿区环境保护和矿区减沉需要，近几年充填开采正方兴未艾。适应这一形势要求，开采分院集几十年在液压支架设计领域的优势着力根据我国煤矿充填开采条件，为新汶翟镇煤矿、山东太平煤矿设计开发了多套充填液压支架，并在煤矿井下应用，取得了良好的效果。 新汶翟镇：ZC2600/13/20.5B充填液压支架 8.7t 新汶孙村：ZC2600/14/22B充填液压支架 8.9t 山东太平：ZC2600/13/24Z充填液压支架 7.1t 翟镇煤矿：山东太平煤矿取得了良好的应用效果。,28,建筑物下、铁路下、近水体条件下采煤技术与工艺 （条带、宽条带、

14、全柱式、充填、房柱、协调开采等） 地质灾害、采动损害、矿区环境综合治理技术 煤矿塌陷区治理综合评估 煤矿开采沉陷区综合评估与治理 “三下”压煤处理规划 抗变形结构建筑设计 井筒变形分析与治理技术 煤矿采动损害技术鉴定 矿井综合地球物理探测技术 采区工程地质评价,三、金能巷道与安全高效开采解决方案 分院三下采煤技术研究领域,29,近50年来专业从事特殊采煤技术与开采沉陷理论应用 国内特殊开采领域实力最强、影响力最大、专业配置最齐全 最高人民法院授权的煤矿开采损害技术鉴定最高权威机构 国内特殊采煤技术与开采沉陷理论应用领域市场占有率40% 培养出原中国工程院资深院士1名（刘天泉院士）,三、金能巷道

15、与安全高效开采解决方案 分院三下采煤技术实力,30,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,三下采煤技术 50年来，开采分院致力于“三下”采煤领域的研究，并与金能集团各单位进行了长期合作，在缩小防水煤柱、防塌煤柱、水体下采煤、村庄下采煤、高压线下采煤等方面进行了良好的合作，此外在绿色充填开采方面也共同攻关！ 多年来，分院在水体下（河流下、海下）、建筑物下采煤领域取得许多突破性进展，如宽条带开采技术、充填开采技术、抗变形设计技术、井筒治理等方面优势明显。 我们期待双方继续进行深入合作，通过我们双放的共同努力，共同解决更多的“三下”压煤问题，力求通过努力，在经济效益、社会效益和环境效益之间求得平衡点，

16、力争经济效益最佳。,31,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,安全高效采煤与岩层控制,我国采煤工艺与方法领域的先行者 首次在国内推广应用和完善放煤开采技术，使目前放顶煤开采已成为我国实现高产高效采煤的主要途径。 攻破大同坚硬顶板管理、新汶冲击地压等一大批世界性难题 参与了建设高产高效大型现代化煤矿“兖矿集团”模式的构建 创建了以先进适用技术改造中小煤矿“陕西彬县模式” 研究开发了具有国内领先水平的多系列适应不同开采和矿压条件的矿用监测监控仪器,32,三、金能巷道与安全高效开采解决方案,安全高效开采工艺、方法、工作面总体配套 矿区规划与采区优化设计 坚硬顶板煤控制与煤岩体化学加固技术 矿井冲击地压防治技术 薄煤层机械化开采技术 工作面矿压显现规律研究 粉煤灰综合利用技术 煤岩力学性能测试与冲击倾向测定 工作面矿压监测仪器与技术 深部开采动力灾害预警与防范技术 中小煤矿技术改造生产技术和工程总承包、服务与经营 煤矿安全高效开采技术总承包、产量总承包 煤