采矿工程学科团队建设情况

作者:发布时间:2010-05-07浏览次数:2542

          1、冲击矿压团队

针对目前煤矿坚硬顶板区域冲击危险性预测及治理、煤柱区冲击矿压危险的预测与治理等关键技术问题,主要是采用实验室试验、理论分析、数值模拟和煤矿现场实践等方法,深入研究了煤层冲击矿压发生的机理;提出了煤岩体弹塑脆性模型,建立了煤岩破坏的流变冲击模型和较为统一的冲击矿压危险前兆信息识别模型;解释了煤岩体冲击破坏的脆性冲击和延时冲击现象,根据煤岩体冲击破坏的声发射和电磁辐射现象及其耦合规律,提出了煤岩冲击破坏的危险性评价方法和冲击矿压预测预报的电磁辐射监测技术。率先采用电磁辐射技术成功地预测冲击矿压危险,建立了相应的预测准则和技术,建立了煤岩强度弱化减冲理论,设计试验了柔性防冲支架并在现场得到了试验应用,形成了独特的冲击矿压发生机理、电磁辐射仪器预测、松散煤岩体治理技术以及柔性防冲支架的整套理论与技术体系。系统研究了地球物理学在采矿动力灾害方面的应用,提出了较为统一的多项地球物理技术预测冲击矿压准则和技术,提出了新的地球物理方法电磁辐射法预测冲击矿压理论与技术,发展了采矿地球物理学技术。

在冲击矿压防治理论与技术,特别是电磁辐射预测冲击矿压危险方面的研究成果位居世界先进水平。先后承担了国家自然科学基金项目、博士后基金项目、中波合作项目等的研究工作。发表论文100余篇,被EIISTP检索40余篇。成果获得国家科技进步二等21项,波兰采矿奖1项,国内省部级一等奖1项,二等奖3项,三等奖1项,全国性青年科技奖1项。在理论研究和试验研究的基础上,先后在徐州三河尖、新汶华丰、兖州东滩、二号矿、义马千秋矿、枣庄陶庄矿、田陈矿进行了现场治理和实施,取得了良好的效果和巨大的社会经济效益。

2、巷道支护团队

深部、动压巷道地应力大,变形强烈,支护难度大,尤其当矿井采深增加,采动影响范围扩大,巷道维护更加困难。该代表性成果系统研究和揭示了深部、动压巷道围岩塑性区的发生、发展过程,以及松脱型和挤压型两类冒顶的实质,科学地解释了动压巷道底鼓过程、冒顶及其原理;提出了沿空掘巷围岩结构稳定原理和顶板离层控制理论。

在破碎围岩控制方面,提出了锚杆支护强度强化理论,揭示了巷道两帮、顶板的岩性及受力状况与底鼓的关系,提出了加固帮、角控制底鼓和顶板下沉的力学原理,为在深部动压巷道松软、破碎煤岩层中实现锚杆支护提供了理论依据。

针对厚层松散破碎顶板的煤层巷道,分析了松脱型垮冒和挤压型垮冒两种顶板冒落类型,揭示了锚固区内离层和锚固区外离层两种锚杆类支护失效形式,提出阻止顶板渐次垮冒的离层控制原理,建立了高强预应力支护新体系,实现了四高一大(高强度、高粘结力、高预拉力、高可靠性;大间排距)的锚网支护体系。

上述研究成果全面发展了"九五"期间形成的巷道围岩支护技术,丰富了顶板控制理论,显著提高了我国煤矿顶板控制的技术水平,研究水平达到国际先进水平。

成果获得国家科技进步奖3项。发表论文100余篇,其中被EIISTP收录26篇,出版了《沿空掘巷围岩控制》、《巷道滞后注浆围岩控制理论及实践》、《采矿工程问题数值模拟研究与分析》等三部专著。

该研究方向获得国家科技进步二等奖3项,省部级科技进步奖特等奖1项,省部级科技进步奖一等奖2项,二等奖4项,出版专著9部,发表论文120余篇,被EIISTP检索50余篇,获得国家专利12项。

3、绿色开采团队

绿色开采研究方向的重大理论突破就是创立了岩层控制的关键层理论。煤炭开采后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律;开采对岩层与地表移动的影响规律;水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;岩体应力场分布规律及岩层控制技术等是绿色开采涉及到的重大基础理论问题。岩层控制的关键层理论在理论上阐明了关键层的载荷分布规律、关键层破断的规律与复合效应及关键层判别方法,研究了关键层运动对采场矿压显现、岩层移动与地表沉陷及采动裂隙场分布的影响。因此,岩层控制的关键层理论为上述重大基础理论的研究解决奠定了理论基础,为煤炭资源绿色开采的研究提供了理论平台,成为绿色开采的理论支撑。

4、保水开采团队

将采动岩体力学,关键层理论及采矿原理有机结合对采动覆岩导水通道动态分布特征系统分析,形成导水通道控制机理与技术的思路日渐成熟。并提出了由采动覆岩渗流场研究采动覆岩裂隙场的新思路,首次采用UDEC3DECFLAC3D的数值计算软件中的FLUID-MECHANCIAL系统实现了这一设想,克服了传统方法分析采动覆岩导水裂隙场的局限性。目前已完成了固-液耦合物理模拟实验中不亲水相似模拟材料的制作与配置,进行了采动覆岩固液耦合的三维物理模拟试验。在“神东亿吨级矿区生态环境综合防治技术”、“浅埋综采工作面覆岩移动与裂隙扩展特征及保水开采条件研究”、“浅埋综采工作面保水开采工业性试验研究”、“西部矿区特厚坚硬顶板条件下高效保水开采技术”、“减少地下水流失-保水开采技术与实践”和“倒转煤层顶水安全开采技术”等项目的过程中,初步总结出一整套覆岩导水动态通道控制及保水开采技术体系。

5、充填开采团队

结合煤矿充填采矿的实际情况,研制出了适应煤矿实际充填开采需要的胶结料—SL膏体复合胶结料。建设了充填工艺试验研究平台,建成了由组合破碎机、振动磨、超细分级机、微粉捕集器、混合机等组成,计算机程序控制的充填注浆材料制备实验系统。建成了由料仓、搅拌机、充填泵、管路、闸阀、流量计、压差计、密度计、称重传感器、充填隔离/接顶模拟装置等组成,计算机程序控制的粗(细)粒料浆充填工艺试验系统(图2-6)。建设了ND-S型便携式数据采集控制器,以及包括WDW-E50电子万能压力机在内的充填注浆材料基本理化与力学实验仪器。

6、煤炭地下气化团队

该技术围绕我国矿区贯彻“节约资源”、“环境保护”基本国策,实施环境协调与高采出率的科学采矿发展战略的重大需求,根据衰老矿井滞留煤资源赋存条件和地下气化开采特殊性,在总结国内外地下气化前沿技术的基础上,通过长期理论研究和现场实验测试,深入开展了滞留煤资源地下导控气化开采技术研究,建立了地下煤层复孔介质耦协场燃烧理论模型;研制了以移动注气导控燃烧场为核心,辅以条带多孔炉型、复合气化剂、井工降温净化、火区推进位态监控、井工启动点火与收作熄火等技术群的地下导控气化新工艺和新装备,形成一套“能源—资源—环境”(ERE)三者协调的绿色安全复采技术体系。建设了煤炭地下气化试验基地与演示装置以及相应的残煤地下导控气化试验装置。2003-2005年承担并完成了重庆市经委100项高新技术试验项目“中梁山北矿高硫高瓦斯滞留煤层地下导控气化开采”工业性试验工程,生产了优质稳定水煤气1580m3,最高热值达14.2MJ/Nm3,取得了地下燃烧过程可测可控、产气过程优质稳定、生产系统安全可靠的地下气化技术新突破。2005-2006年承担并完成了甘肃华亭东峡煤矿“难采煤地下导控气化与能化产业链开发可行性研究”项目。2007-2008年承担并完成了晋城无烟煤集团“15#煤层地下气化甲烷化研究”项目。2007-2009年承担并正在实施的安徽省科委重点项目淮北双龙矿业有限公司“天然煤焦地下导控气化开采新技术试验工程”项目2008-2009年承担并实施徐矿集团“滞留煤焦地下导控气化与新型能源化工产业链开发研究”项目。日前,甘肃华亭安口难采煤地下导控气化发电试验项目已于2010年5月6日点火成功。

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