西南礦區高效能支護與快速掘進技術

一、成果基本信息

二、成果簡介

本成果針對我國西南礦區“覆巖厚度極不均勻、劣五類松散軟巖、煤氣水構沖并存”等煤炭復雜賦存條件，開展了巷道支護理論、快速掘進支護技術方面的研究，提出了厚壓縮拱、低支護密度理論，研發了錨固段全長預應力錨固技術，發明了巷道頂板巖層隨鉆探測技術，形成了較為完整的巷道高效能支護與快速掘進技術體系，具體如下：

1、提出了影響錨桿支護效能的評價指標和錨固段全長預應力錨固技術途徑，利用錨固劑凝膠時間差實現錨桿（索）的全長預應力錨固，提高支護效能20%以上。

2、結合西南煤礦煤層賦存特征，研究了預緊力、錨固角、錨固作用角、內摩擦和群錨作用下形成的壓縮拱厚度之間的關系，發現了預應力錨桿錨固角和錨固作用角的存在，在此基礎上提出了“厚壓縮拱、低支護密度理論”和減摩墊圈、調心球墊等支護構件使用標準。大力推廣錨網索支護技術，代替傳統的架棚支護，既提高了支護安全性能，又減少支護耗材15%~20%，提高巷道掘進速度。

3、研究了單體錨桿鉆機隨鉆參數與圍巖力學性質的動態響應特征，發明了煤巷頂板巖層智能隨鉆快速探測方法，開發了數字圖像巖層智能識別系統，巷道掘進月進尺提高20%~30%。

該項目成果獲2項國家自然科學基金和3項省部級項目資金支持，總經費達391萬元。國家自然科學基金：“采動應力作用下錨桿錨固段荷載分布特征與錨固力波動機理”（51574226）等2項，66萬元；“貴州省巷道頂板可視化智能探測科技創新人才團隊”等3項省部級項目經費合計325萬元。該成果已經在攀枝花煤礦、汪家寨煤礦、洪興煤礦等推廣使用，并簽訂了技術開發合同，金額共計638萬元。

 2020年，該項目成果獲中國煤炭工業協會科技進步二等獎；2022年，項目入選自然資源部《礦產資源節約和綜合利用先進適用技術》目錄。

三、成果轉化預期：

經濟效益：

（1）降低支護成本。使用錨網索支護工藝，比傳統U型鋼架棚支護支護成本降低30%~50%，支護效能提升20%以上，具體每米支護成本約能降低500元。以產能為90萬噸/年煤礦為例，每年掘進巷道約6000米，課節約成本300萬元。

（2）降低巷道維修成本。使用該技術可使巷道維修由原來維修周期從6—8個月延長到18—24個月，巷道維修費用大概為3000~5000元/米。以產能為90萬噸/年煤礦為例，每年將減少巷修約3000米，巷修成本按照4000元/米計算，節約成本1200萬元。

（3）縮短建設工期，提前產煤。巷道掘進月進尺提高50~100m/月，平均布置采煤工作面工期縮短1個月。以產能為90萬噸/年煤礦為例，如提前1個月生產，月產煤量7.5萬噸，煤炭價格按照1000元/噸計算，創造經濟價值7500萬元。

社會效益：

（1）提高煤礦巷道支護的安全性

四、前期已轉化取得的社會經濟效益:

取得的經濟效益：研究成果應用在貴州省攀枝花煤礦、汪家寨煤礦、洪興煤礦，都簽訂了技術開發合同，金額共計638萬元。

取得的社會效益：（1）研發的理論和技術體系，推動我國煤巷圍巖錨固機理和錨桿高效能支護方面技術達到了國際領先水平；（2）提高了支護的效能，降低了頂板安全事故風險，應用該技術的15處煤礦再未發生任何頂板安全事故；（3）降低了工人勞動強度，通過提高掘進效率增加了工人收入；（4）面向煤礦工程技術人員到企業開展技術講座、在培訓班講課和技術交流，培養并向貴州省內煤炭企業輸送掌握高效能支護與快速掘進技術的本科和研究生，為提高專業技術人員素質做出了貢獻。

    特別聲明

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項目聯系人 ：趙經理  

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