國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)答辯-PPT

匯報(bào)提綱一、立項(xiàng)背景與總體思路二、主要技術(shù)內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)四、應(yīng)用效益與促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步1一、立項(xiàng)背景與總體思路（一）煤炭開(kāi)采中的資源與環(huán)境問(wèn)題（二）解決相關(guān)問(wèn)題的總體思路（三）項(xiàng)目實(shí)施總體技術(shù)框架2

煤矸石的露天排放問(wèn)題

我國(guó)現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量超過(guò)45億t，占地超過(guò)15000hm2。目前每年產(chǎn)矸量超過(guò)2.5億t。（一）煤炭開(kāi)采中的資源與環(huán)境問(wèn)題

矸石山除了占用大量的土地資源外，還會(huì)嚴(yán)重污染空氣和地下水，甚至存在爆炸危險(xiǎn)。3“三下”壓煤?jiǎn)栴}

我國(guó)的煤炭資源回收率僅為40%左右，“三下”（村莊下、道路下、水體下）壓煤是其重要根源。（一）煤炭開(kāi)采中的資源與環(huán)境問(wèn)題

新汶礦區(qū)“三下”壓煤高達(dá)2.67億噸，占可采儲(chǔ)量的70%多。4（二）解決相關(guān)問(wèn)題的總體思路解決問(wèn)題的總體思路技術(shù)措施矸石直接充填置換“三下”壓煤循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護(hù)礦區(qū)土地與環(huán)境回收“三下”壓煤資源實(shí)施目標(biāo)5（三）項(xiàng)目實(shí)施總體技術(shù)框架矸石直接充填置換“三下”壓煤總體技術(shù)框架6二、主要技術(shù)內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用（三）井下煤矸分離技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用（四）主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)7（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論

項(xiàng)目研究的難點(diǎn)之一

——建立矸石充填開(kāi)采巖層控制理論1.不同矸石充填量對(duì)應(yīng)的地表變形值2.同一矸石充填量對(duì)應(yīng)的地表最大變形值理論上需解決的問(wèn)題8大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)9充填開(kāi)采頂板下沉等價(jià)采高頂板下沉充填開(kāi)采

矸石充填開(kāi)采等價(jià)采高的概念（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論

矸石充填開(kāi)采巖層移動(dòng)控制穩(wěn)定性判據(jù)Hmax——建筑物變形能承受的最大允許采高。等價(jià)采高10

矸石的松散與壓實(shí)性能自制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)矸石碎脹系數(shù)與壓應(yīng)力矸石孔隙率與壓應(yīng)力（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論11

矸石充填開(kāi)采支架工作載荷計(jì)算公式pz——充填開(kāi)采支架載荷；

p——全高開(kāi)采支架載荷。相似材料模擬系統(tǒng)（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論12

矸石充填開(kāi)采等價(jià)采高Hz的理論計(jì)算公式H——實(shí)際采高；

hz——充填體空頂距（充實(shí)率控制參數(shù)）；k——初始?jí)簩?shí)系數(shù)（壓實(shí)率控制參數(shù)）；

——?dú)堄鄩簩?shí)系數(shù)。矸石充填開(kāi)采的技術(shù)控制指標(biāo)充實(shí)率hz壓實(shí)率k（一）矸石充填開(kāi)采巖層控制理論13（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用1.拆除開(kāi)采工作面與采空區(qū)之間的隔離屏障2.用同一支護(hù)系統(tǒng)掩護(hù)采煤與充填并行作業(yè)3.用矸石重力為充填主要?jiǎng)恿?，加輔助壓實(shí)力創(chuàng)新與發(fā)明

項(xiàng)目研究的難點(diǎn)之二

——矸石充入采空區(qū)的空間、通道與動(dòng)力14（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

發(fā)明綜采矸石充填技術(shù)工作面采空區(qū)傳統(tǒng)綜采液壓支架掩護(hù)斜梁工作面采空區(qū)綜采矸石充填液壓支架水平短梁15

綜采矸石充填原理（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用矸石充填運(yùn)輸機(jī)充填工藝16

綜采矸石充填壓實(shí)原理（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用綜采矸石充填壓實(shí)系統(tǒng)工作原理17

綜采矸石充填工作面井下工況（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前部采煤后部充填18普采與充填支護(hù)系統(tǒng)（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

發(fā)明普采矸石充填技術(shù)普采與充填工作面布置普采與充填支護(hù)系統(tǒng)充填系統(tǒng)普采與充填工作面布置普采矸石充填高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)充填面開(kāi)采面19應(yīng)用效果實(shí)例一新汶翟鎮(zhèn)礦村鎮(zhèn)下綜采充填地表移動(dòng)預(yù)計(jì)與實(shí)測(cè)平均采深500m實(shí)際采高2.1m等價(jià)采高0.7m采出率85%（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用綜采矸石充填地表下沉曲線(xiàn)對(duì)比圖

20應(yīng)用效果實(shí)例二（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用普采矸石充填地表下沉曲線(xiàn)對(duì)比圖

新汶盛泉礦工廣下普采充填地表移動(dòng)預(yù)計(jì)與實(shí)測(cè)平均采深450m

采高1.8m

等價(jià)采高0.4m

工作面采出率85%21應(yīng)用效果實(shí)例三（二）矸石充填開(kāi)采技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用巷采矸石充填地表下沉曲線(xiàn)對(duì)比圖

金能邢東礦工廣下巷采充填地表移動(dòng)預(yù)計(jì)與實(shí)測(cè)平均采深420m

采高4.5m

等價(jià)采高0.6m22（三）井下煤矸分離技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

井下煤矸分離方法煤矸分選原理與工藝流程圖50mm煤矸分選系統(tǒng)設(shè)備布置示意圖23（四）主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1、核心技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）發(fā)明了矸石直接充填置換煤的方法、工藝、與裝備，包括：綜采矸石充填、普采矸石充填和巷采矸石充填的技術(shù)與工藝，以及矸石充填液壓支架、充填運(yùn)輸機(jī)和高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。

旁證材料：受理發(fā)明專(zhuān)利：2.3，2.9；授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利：ZL2.6，ZL2.8，ZL2.8，ZL2.X，ZL2.4，ZL2.3；論文：“矸石充填采煤工藝及配套設(shè)備研究”等3篇。

（2）建立了矸石直接充填置換煤的巖層控制理論，為充填開(kāi)采設(shè)計(jì)和地表沉陷控制等提供了科學(xué)依據(jù)。旁證材料：授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利：ZL2.4；授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利：ZL2.2；論文：“矸石充填采煤中的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析”。242、其他重要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)（3）成功開(kāi)發(fā)出了井下煤矸分選設(shè)備與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煤流矸石不出井而直接置換煤的目標(biāo)。旁證材料：受理發(fā)明專(zhuān)利：2.7；論文：“旋轉(zhuǎn)沖擊式井下煤矸分離可行性研究”等2篇。（四）主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（4）將綜采、普采、巷采矸石充填置換煤技術(shù)成功用于安全、高效、高采出率回收“三下”壓煤和各類(lèi)煤柱。旁證材料：受理發(fā)明專(zhuān)利：2.3、2.0；論文：“建筑物下條帶開(kāi)采煤柱矸石置換開(kāi)采的研究”。25三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)（一）指標(biāo)的先進(jìn)性（二）授權(quán)與受理專(zhuān)利（三）獲省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)26

本項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到的指標(biāo)（一）指標(biāo)的先進(jìn)性27

與其他“三下”開(kāi)采方式的比較（一）指標(biāo)的先進(jìn)性28

井下煤矸分選技術(shù)（一）指標(biāo)的先進(jìn)性29（二）授權(quán)與受理專(zhuān)利30（三）獲省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)“矸石置換煤關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”獲2007年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；“煤礦井下矸石充填技術(shù)與裝備研究(巷采充填)”獲2005年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。31四、應(yīng)用效益與促進(jìn)行業(yè)科技進(jìn)步（一）應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益（二）促進(jìn)行業(yè)科技進(jìn)步和競(jìng)爭(zhēng)力32（一）應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

推廣應(yīng)用范圍

新汶、金能、淄博、兗州、棗莊、平頂山、徐州、霍州等礦區(qū)39個(gè)生產(chǎn)工作面。

推廣應(yīng)用前景

我國(guó)僅“三下”壓煤就超過(guò)137億噸，每年產(chǎn)矸量超過(guò)2.5億噸，再加有大量的粉煤灰和荒涼的黃土山等礦區(qū)固體廢棄物，使本項(xiàng)技術(shù)具有良好的市場(chǎng)推廣前景。

取得的經(jīng)濟(jì)效益近三年來(lái)，共取得直接經(jīng)濟(jì)效益94497.05