国家科技进步奖视频答辩课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,国家科技进步奖答辩汇报,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,汇 报 提 纲一、立项背景与总体思路,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,一、立项背景与总体思路（一）煤炭开采中的资源与环境问题,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,15000 hm,2,。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。,煤矸石的露天排放问题 我国现有矸石山1600,“,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。,“三下”压煤问题 我国的煤炭资源回收率仅,（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,存在问题,传统办法,实 际 效 果,煤矸石的排放,露天排放,占用土地、污染环境、爆炸,制砖等,用量少、产品质量、环保等问题,“,三下”压煤,迁村开采,吨煤增加成本,50,元左右，历史与文化问题,条带开采,采出率,50%,传统充填开采,没有实现规模化推广应用,（二）解决相关问题的总体思路解决问题的技 术 措 施矸石直接,（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,（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,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,二、主要技术内容及创新点（一）矸石充填开采岩层控制理论,（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,岩层移动控制目标,充填技术控制目标,绝对不移动,充入与开采等量的矸石,控制移动量,建筑物损伤破坏：搬迁,建筑物局部损伤：修补,建筑物微小损伤：无需修补,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,（一）矸石充填开采岩层控制理论 项目研究的难点之一岩层移动控,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,H,max,建筑物变形能承受的最大允许采高。,等价采高,充填开采 顶板下沉 等价采高 顶板下沉 充填开采 矸石充,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,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,矸石充填开采支架工作载荷计算公式,p,z,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,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；,矸石充填开采等价采高,H,z,的理论计算公式,H,实际采高；,h,z,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,h,z,压实率,k,（一）矸石充填开采岩层控制理论,矸石充填开采等价采高Hz的理论计算公式H实际采高；矸,（二）矸石充填开采技术开发及应用,技 术 障 碍,传 统 办 法,开采工作面不断移动,采空区顶板随采随垮,开采面与采空区隔离,水砂充填,水流为动力,风力充填,风流为动力,膏体充填,流体为动力,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,（二）矸石充填开采技术开发及应用技 术 障 碍传,（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,（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,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,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,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,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,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,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,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,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,应用效果实例一,比较项目,全高开采预计,采高,2.1m,综采充填预计,等价采高,0.6m,综采充填实测,最大下沉量,/mm,1580,420,380,最大水平变形,/mm/m,3.2,0.8,0.5,建筑物破坏等级,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,全高开采预计,采高,2.1m,1580,3.2,综采充填预计,等价采高,0.6m,420,0.8,综采充填实测,380,0.5,应用效果实例一比较项目全高开采预计综采充填预计综采充填实测,应用效果实例二,比较项目,全高开采预计,采高,1.8m,普采充填预计,等价采高,0.4m,普采充填实测,最大下沉量,/mm,1365,280,257,最大水平变形,/mm/m,3.0,0.6,0.3,建筑物破坏等级,（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%,全高开采预计,采高,1.8m,1365,3.0,普采充填预计,等价采高,0.4m,280,0.6,普采充填实测,257,0.3,应用效果实例二比较项目全高开采预计普采充填预计普采充填实测,应用效果实例三,比较项目,全高巷采预计,采高,4.5m,巷采充填预计,等价采高,0.6m,巷采充填实测,最大下沉量,/mm,1660,320,65,最大水平变形,/mm/m,2.5,0.5,0.1,建筑物破坏等级,（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,0.6m,巷采充填预计,等价采高,0.6m,320,0.5,巷采充填实测,65,0.1,全高巷采预计,采高,4.5m,1365,3.0,应用效果实例三比较项目全高巷采预计巷采充填预计巷采充填实测,（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,（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,（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：,200610068527.3,，,200410096583.9,；授权实用新型专利：,ZL200520083542.6,，,ZL200420116205.8,，,ZL200720018798.8,，,ZL200720018924.X,，,ZL200720003335.4,，,ZL200620086347.3,；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：,ZL200510039249.4,；授权实用新型专利：,ZL200520071472.2,；论文：“矸石充填采煤中的矿压显现规律分析”。,（四）主要技术创新点 1、核心技术创新点 （2）建,2,、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：,200710022602.7,；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：,200610097593.3,、,200610097687.0,；论文：“建筑物下条带开采煤柱矸石置换开采的研究”。,2、其他重要技术创新点（四）主要技术创新点,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,三、技术经济指标与知识产权（一）指标的先进性,本项技术已经达到的指标,技术,名称,适 用 性,工作面生产能力,(t/d),采出率,(%),地表移动控制,创 新 性,综采充填技术,适用于开采地质条件较好，产量要求高的矿井工作面。,3000,85,三种充填开采方式都能将地表变形控制在建筑物允许变形值范围内,三项技术都属国内外首创,发明专利：,200610097593.3,ZL200510039249.4,200610068527.3,200610097687.0,200710022602.7,200410096583.9,普采充填技术,适用于开采地质条件较复杂，并有一定产量要求的矿井工作面。,1000,85,巷采充填技术,适用于残采块段和断层等边角煤柱。,300,（一）指标的先进性,本项技术已经达到的指标技术适 用 性工作面生产能力(t,与其他“三下”开采方式的比较,（一）指标的先进性,比较项目,采出率,(%),吨煤成本,综合效益,矸石充填开采,85,比迁村开采吨煤低,2030,元,比条带开采吨煤高,2030,元,一吨矸石置换一吨煤,保护土地、环境和资源,迁村开采,85,条带开采,(,房柱开采,),50,传统充填采煤,如水砂充填、膏体充填等，由于充填工艺复杂，充填专用材料成本高和控制效果等原因，这些技术都没有实现规模化推广应用。,与其他“三下”开采方式的比较（一）指标的先进性比较项目采出,井下煤矸分选技术,（一）指标的先进性,比较项目,成果及指标,与国内外比较,井下煤矸,分选系统,研制了,MGF-350,型井下煤矸分选机,;,煤矸处理能力,350t/h,；煤矸分离效率,70%,左右。,国内外现有煤矸分选设备因尺寸、工艺和安全要求等因素限制，很难适用于井下。,井下煤矸分选技术（一）指标的先进性比较项目成果及指标与国内,授权与受理专利名称,专利类别,授权或受理号,利用矸石置换村庄下压煤的开采方法,发明专利,200610097593.3,破碎岩体多相耦合蠕变试验方法及其装置,发明专利,ZL200510039249.4,矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法,发明专利,200610068527.3,建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法,发明专利,200610097687.0,矿井煤矸分离方法及装备,发明专利,200710022602.7,煤矿井下矸石处理方法,发明专利,20041009