山东省科学技术奖推荐书.docx
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山东省科学技术奖推荐书
（附件2）
山东省科学技术奖推荐书
一、项目基本情况
奖种：
科技进步奖
评审专业:
煤炭
评审号:
项目名称
中文
深井条采煤柱支承效应及覆岩形变控制研究
英文
ArticledeepminingPILLARdeformationeffectsandcontrolofoverburden
主要完成人员
刘增平、郭惟嘉、刘文宝、常西坤、聂文志、陈绍杰、马光军、张新国、闫勇
主要完成单位
山东唐口煤业有限公司、山东科技大学
主题词
深部条采；煤柱长期强度；煤柱突变变形；煤柱分区；深井地表移动变形
推荐单位
淄博矿业集团有限责任公司
技术水平
国际先进
奖励类别
技术开发与推广类
项目类型
所属学科
矿山工程技术
学科代码
440
相关学科
矿山压力工程
学科代码
440.3010
成果归属
大专院校与企业合作
应用情况
已应用
研究阶段
密级
非密
项目可否公布
可
保密期限
所属国民经济行业
采矿业
任务来源
基金资助、企业
计划、基金名称和编号：
国家自然科学基金：
深井覆岩结构变形动态演化规律及地表移动特征基础研究编号：
50874070
山东省自然科学基金：
深井覆岩结构变形动态演化规律基础研究编号：
Y2008F01
项目起止时间
2006.2--2010.12
鉴定日期
2010.12.22
填报日期
2011.3.5
二、项目简介
项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况：
“深井条采煤柱支承效应及覆岩形变控制研究”课题来源于国家自然科学基金项目、淄博集团矿业集团科研计划项目，由山东唐口煤业有限公司和山东科技大学共同承担。
本课题采用理论分析，室内煤岩力学实验、计算机数值模拟、相似材料模拟及现场监测相结合的研究方法，将采动覆岩体内的形变与地表的移动变形结合起来进行了研究。
本课题的主要内容包括：
（1）条带煤柱煤岩流变实验研究
采用MTS岩石伺服机和RLW2000流变仪对煤岩进行短时、长时流变实验，确定了唐口煤业有限公司深部开采条件下煤岩的长期强度和时间作用下的变形，尤其是横向变形特征，通过实验的方法确定煤岩压缩破坏的突变压力值。
（2）室内模拟实验
采用机械物理模拟、大尺度三维相似材料模、三维数值模拟的方法，模拟研究了深井条带开采煤柱的支撑效应和覆岩的变形演化规律。
（3）条带煤柱受力状态、变形情况长期监测
井下采用应力传感器和煤柱横向变形测量仪，通过测线引出的方式，对条带煤柱的受力、横向变形进行了长期监测，研究了煤柱体上的受力变化规律和受力状态，确定了条带煤柱塑性破坏区和弹性核区的最终宽度及演化特征，确定出了煤柱的长期稳定性和失稳突变点。
（4）深井条带开采覆岩形变演化机理和地表移动规律
对深井条带开采从采场顶板到地表的覆岩运动进行了分析，深部开采条件下覆岩的不连续沉陷运动、突变集中变形和阶段性延滞移动特征相比浅部开采更加明显，并根据长期监测到的条带开采地表移动变形数据，采用先进的模式求参法反演出了厚冲积层、厚基岩条件下条带开采岩移计算参量。
（5）煤柱尺度优化设计
针对浅部开采保护煤柱留设的方法不适合深部开采的情况，提出了基于应力场转移的覆岩形变模型，对唐口煤业采用的采宽120~100m，留宽100m宽条带开采方案从理论、实验、模拟等方面进行了验证，为深部条带开采提供了技术上的支持。
依托本项目的专利包括：
立体分布式位移测量装置（ZL200920290586.4）；新型模拟采煤装置（ZL200920290585.X）等；发表的相关论文有深部矿井条带煤柱稳定性监测及变化规律分析、深井采空区宽条带煤柱受力状态研究等10篇。
自课题在唐口煤业开展以来，已成功的对130采区、230采区、330采区、430采区、530采区建（构）筑物下进行了开采方案的优化设计，产生了重大的经济与社会效益。
本课题在条带煤柱长期稳定性及采动覆岩形变规律等方面所作的研究，为难以实施搬迁开采的的深部矿井建（构）筑物下压煤开采提供技术上的支持，并随着这些技术的逐步推广应用，将取得巨大经济效益和社会效益。
三、项目详细内容
1.立项背景：
在我国，煤矿开采深度平均每年以8~12m的速度递增，东部煤矿正以每10年100~250m的速度发展，仅山东省垂深开采千米以下的生产矿井有8处，新建矿井垂深达千米以下的9处，可以预计在未来20年很多煤矿将进入到1000m到1500m的开采深度。
与浅部开采相比，深井煤柱处于“潜塑性”状态，煤岩表现出了动力响应的突变性、大变形和强流变等诸多复杂特征。
我国目前煤柱留设采用的有效区域理论、极限平衡理论等大都沿袭了浅部开采理论，深井煤（岩）特征和时间效应的影响考虑较少。
在深井条采煤柱支承效应和覆岩沉陷形变控制方面的研究很多仍处于空白状态或缺乏必要的研究。
本次对深井条采煤柱支承效应和覆岩控制机理的研究在国内尚属首次。
2.详细科学技术内容：
（总体思路、技术方案、实施效果）
说明：
由于网络评审对数据量的限制，本部分要求限制在20页以内，图片以jpg格式插入（不要直接插入非WORD绘制的图片对象，单个图片大小不超过140KB）
唐口煤业是国内目前唯一一座在同一工广内布置主井、副井、风井三个超1000m的矿井。
矿井地表多为村庄、厂房等，从控制地表沉陷目的出发，采区采用采宽100~120m，留宽100m的宽条带方式开采，对这些宽条带煤柱开展系列研究，对科学设计条带煤柱的尺度、合理评价煤柱稳定性，确保深井条带法开采的安全，具有重要的理论和实际意义。
本项目的主要科技创新为以下四方面：
（1）本项科技创新所属学科：
矿山工程技术（代码：
440）、矿山压力工程（代码：
440.3010）；支持该项创新的旁证材料：
①刘虎,李民.深部矿井条带煤柱稳定性监测及变化规律分析,煤炭科学技术,2010；②刘文宝,刘增平,陈绍杰,等.深井采空区宽条带煤柱受力状态研究,山东科技大学学报,2009；③张军,刘增平,刘业献,等.唐口煤矿深部煤巷围岩支护技术,煤炭技术,2010；④刘文宝，吴龙泉，刘增平,等，深井复杂条件下巷道支护优化设计，煤炭工程，2009；⑤钻孔应力计、顶板离层仪使用的安装推杆（200820172272.x），实用新型，2008年受理。
本项科技创新：
对唐口煤业条带煤柱长期稳定性能进行了监测并分析了其演化规律，研究表明矿井条带煤柱分为弹性核区、塑性破坏区和完全破碎区，并确定了个分区的范围，确定了煤柱不同位置的实际长期强度，分析了其长期稳定性。
在唐口煤业2304工作面、4301工作面条带煤柱上安装了钻孔应力计、煤柱横向变形监测系统等仪器设备，监测时间从2008年8月6日开始一直持续到2009年11月23日监测线被拉断为止，监测到了大量的条带煤柱在开采过程中应力、应变变化数据。
在钻孔应力计观测期间，煤柱上距离边缘6~8m之间的区域压力最大，而煤柱压力峰值随着时间的推移向煤柱中部转移，在观测末期压力峰值位于约距离煤壁8m的区域，并有继续向中部转移的趋势，观测结果如图1所示。
煤柱横向位移监测结果如图2所示，3.5m深的基点位移量最大，12m深的基点位移量最小，煤柱上的横向位移主要集中在9.5m范围内，孔深12m附近的位移量非常小，这也与所测得不同孔深应力值相对应。
图1工作面推进过程煤壁上支承压应力变化曲线
图2煤壁不同深度范围内位移量
（2）本项科技创新所属学科：
矿山工程技术（代码：
440）、采矿工程（代码：
440.35）；支持该项创新的旁证材料：
①郭惟嘉,常西坤,等.深部矿井采场上覆岩层内结构形变特征分析,煤炭科学技术,2009；②刘增平.深厚煤层宽条带开采对地表建（构）筑物的的影响预测及评价,中国矿业,2010；③聂文志,刘增平,韦荣律,等.村庄下宽条带开采技术研究,2009全国矿山测量新技术学术会议论文集；④叶维楚，钱张书，大采深相邻工作面地表岩移观测研究，中国矿业，2009；⑤黄冬梅,常西坤,聂文志,等.唐口煤矿村庄群下开采损害评价,山东科技大学学报,2009；⑥聂文志,刘增平,张连杰,等.村庄下宽条带开采对地表建筑物的影响预测及评价,中国矿业,2009；
本项科技创新：
针对浅部开采保护煤柱留设的方法不适合深部开采的情况，提出了基于应力场转移的覆岩形变模型，以外应力场的边缘处作为地表下沉盆地各角值的计算端点，更符合深部开采影响范围变大、采动损害影响减小的特点。
结合深井条带开采后地表移动参数的观测结果，对深部条带煤柱进行优化设计，对确定煤柱各项参数提供了依据。
从覆岩体受采动影响，应力场转移沉陷模型出发，覆岩及地表的沉陷运动是采动附加应力场转移变化的结果。
用传统的方法计算出的边界角或移动角，来圈定大采深开采条件下的地表建（构）筑物保护煤柱时范围一般非常大，而随着开采深度的增加，地表开采影响范围增大，地表变形值在减小，对建（构）筑物损害也在减弱。
这样就存在矛盾：
深部开采与浅部开采相比，减缓了地表采动影响，对地表建（构）筑物的保护是有利的，而留设保护煤柱开采时又因采深的增加，相应的保护煤柱的范围在加大。
针对这种情况，提出了基于应力场转移的覆岩形变沉陷模型：
煤层开采后，上覆岩层产生附加应力，形成压力拱，压力拱跨越整个回采空间，采空区上方覆岩的重力转移到煤柱上，在煤柱的边缘外产生应力集中，形成了具有内外应力场特征的支承压力分布，如下图3所示。
图3基于应力场转移的覆岩形变沉陷模型
理论上讲，采动应力场变化波及的覆岩范围都将参与形变运动，传统地表移动盆地边界角值的确定方法，忽略了在内外应力场作用下煤柱弹塑性区之间覆岩的形变，在深部开采条件下，覆岩的这部分形变的范围及值较大，造成了地表移动盆地边界角取值偏小，也是开采影响与留设保护煤柱之间矛盾的原因所在。
因此，将外应力场的边缘处作为各角值的端点，更符合深部开采实际。
（3）本项科技创新所属学科：
矿山工程技术（代码：
440）、蠕变（代码：
130.1525）；支持该项创新的旁证材料：
①陈绍杰,郭惟嘉,等.基于室内试验的条带煤柱稳定性研究,岩土力学,2008；②陈绍杰,郭惟嘉,等.煤岩蠕变模型与破坏特征试验研究.岩土力学.2008。
本项科技创新：
对深井煤岩块进行的短时、长时流变实验，确定出符合深井变形特征的煤岩本构模型。
从唐口煤业开采深度932~1083m的2304工作面、4301工作面取了多块煤层及顶板岩样，加工后最终共获得大小52块达到岩石试验规范标准的试件，采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统、扫描电镜等试验手段对试件进行了常规岩石力学试验、蠕变岩石力学试验。
通过拟合得到的部分试件的轴向蠕变实验曲线和西原模型拟合曲线如下图4所示。
3.发现、发明及创新点：
4.保密要点：
5.该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较：
（包括存在问题及改进措施）
说明：
本部分限制在2页以内，图片以jpg格式插入（不要直接插入非WORD绘制图片对象，大小不超过140KB）
6.应用、推广及论文引用情况：
7．经济、社会效益：
单位：
万元
项目总投资额
回收期（年）
年份
新增产值
新增利润
新增税收
创收外汇
（万美元）
节支总额
累计
经济效益额的计算依据及社会效益说明：
单位财务章
年月日
四、本项目曾获科技奖励情况
获奖时间
奖项名称
奖励等级
授奖部门（单位）
五、申请、获得专利情况
国别
申请号
专利号
项目名称
六、主要完成单位情况表
单位名称
排名
所属市地、厅局
联系人
联系电话
单位性质
传真
通信地址
邮政编码
电子信箱
创造性贡献：
完成单位（盖章）
年月日
七、主要完成人情况
姓名
排名
性别
民族
出生年月
出生地
党派
身份证号
外国人
国籍
何国华侨
工作单位
联系电话
通信地址
邮政编码
家庭住址
住宅电话
电子信箱
移动电话
行政职务
毕业学校
毕业时间
技术职称
文化程度
最高学位
专业、专长
参加本项目起止时间
自至
曾获奖励情况：
创造性贡献：
本人签名：
年月日
八、完成单位审核意见
写明项目公示情况：
项目内容、人员顺序、异议处理等。
完成单位（盖章）
年月日
九、推荐单位意见
（专家推荐不填此栏）
推荐单位（盖章）
年月日
十、评审意见
1.专业评审委员会意见：
专业评审委员会（盖章）
年月日
2.奖励委员会意见：
山东省科学技术奖奖励委员会（盖章）
年月日
十一、附件目录
应用证明
项目名称
应用单位
通讯地址
应用成果起止时间
经济效益（万元）
年度
新增产值（产量）
新增利税（纯收入）
年增收节支总额
应用单位（盖章）
年月日
说明：
本表为应用证明样本，填报后和附件证明材料一起报送。
《山东省科学技术奖推荐书》填写说明
《山东省科学技术奖推荐书》是我省科学技术奖励评审的基本技术文件和主要依据，必须严格按规定格式、栏目及所列标题如实、全面填写。
《山东省科学技术奖推荐书》要严格按规定格式打印或铅印，大小为A4、十六开本（高291毫米、宽210毫米）竖装，文字及图表应限定在高257毫米、宽170毫米的规格内排印，左边为装订边、宽度不小于25毫米,正文内容所用字型应不小于5号字，申报书及其指定附件备齐后应合装成册，其大小规格应与申报书一致。
装订后的《山东省科学技术奖申报书》不需另加封面。
一、项目基本情况
《评审专业》是指请奖项目进行专业评审的专业组名称，如煤炭、机械、电子、化工等。
《项目名称》（中文）要准确、简明、具体，能反映出项目所属的技术领域和特征,字数（含符号）不得超过30个汉字。
《主要完成单位》、《主要完成人》按规定的条件和数额填写,并按贡献大小从左到右、从上到下顺序排列，《主要完成人》的顺序要和鉴定证书的完成人顺序保持一致。
《主题词》按《国家汉语主题词表》填写3个至7个与申报项目技术内容密切相关的主题词,每个词语间应加“；”号。
《推荐单位（或专家）》指组织推荐项目的各市科技局、省直有关部门，需加盖单位公章。
《技术水平》按国际领先、国际先进、国内领先、国内先进、省内领先、省内先进填写。
《所属学科》、《学科代码》按山东省科学技术奖励办公室制定的《学科（专业）分类代码》”选择填写。
《成果类别》是指要评审的项目所属的评审标准类别，如：
“重大工程类”“社会公益类”“技术开发类”等，程序会自动确定，请奖奖种（自然科学奖、科技进步奖、技术发明奖）。
《密级》、《保密期限》应填经上级主管部门审定批准的密级及保密起止期限。
《所属国民经济行业》指项目所属行业按国家标准（GB-4754-84）国民经济行业分13个门类填写。
《任务来源》指推荐项目是属于哪一级计划下达的任务。
《计划、基金名称和编号》指上述各类的研究开发项目列入计划、基金的名称和编号。
《项目起止时间》起止时间指立项研究、开始研制日期，完成时间指项目主要论文公开发表、鉴定日期。
二、项目简介
《项目简介》是向国内外公开、宣传推荐项目的基本材料，应按项目所属科学技术领域、主要科学技术内容、技术经济指标、促进行业科技进步作用及应用推广情况，简单、扼要地介绍，同时不泄露项目的核心技术。
要求不超过800个汉字。
三、详细内容及申报理由
《详细内容及申报理由》应就山东省科学技术奖申报书规定的标题及本说明的有关要求，详实、准确、全面地填写。
1、《立项背景》应引用国内外有关科学技术文献，简明扼要的概述立项时相关科学技术状况，主要技术经济指标，以及尚待解决的问题。
2、《详细科学技术内容》是考核、评价该项目是否符合授奖条件的主要依据，因此，凡涉及该项技术实质内容的说明、论证及实验结果等，均应直接引入正文，一般不应采取“见**附件”的表达形式。
本栏目有三点提示：
（1）总体思路。
经过国内外情况调研之后，形成的解决该项科技问题的总体构思，如何继承已有科学技术的长处，克服其不足，利用什么新思想、新技术、新方法，创造一个什么样的新成果。
（2）技术方案。
应较详细写明有哪些新理论、新知识、新技术、新方法以及所采取的具体技术措施。
根据科学技术项目的特点，一般可归纳为以下几种类型：
A、属于基础研究、应用基础研究类型。
重要的是写明主要学术观点，应着重在自然现象和规律发现，在科学理论上的创见，研究方法的创新以及综合分析上的创造性方面进行阐明。
为补充详实内容及证实其客观性，属于自然科学理论部分的项目还应列出主要论著目录（不超过20篇；论文包括作者、出版年份、题名、刊名、卷（期）页；专著包括作者、出版年份、书名、出版者、页）；
B、属于设备类型。
要求画出结构图、动态程序图、关键部件应注明特殊材料、工艺和调试技术及性能指标；
C、属于方法类型。
应写明基本原理、动作程序、实现条件和配套的特殊设备等；
D、属于物质类型。
分为化学的与非化学的。
一般均应写明组成成分、合成方法（工艺）、物化性能和最佳条件以及完成工艺所需要的特殊设备；
E、属于新用途类型。
写明以往解决同一技术问题所用的方法，已知设备、方法、物质等原来用途，新用途的使用对象及使用条件等。
此外，软科学、科技服务类项目，应着重在指导思想、科学原想、分析方法、实施方法、实际效果，以及为决策科学化服务方面进行阐明。
F、推广项目应说明推广者在已取的重大效益中所采用的创造性技术推广措施。
（3）实施效果。
这里只需简明填写，如节省能源、原材料消耗，提高工效或在学科、专业发展上的作用意义等。
3、《发现、发明及创新点》的填写是推荐项目和推荐书的核心部分，也是审查项目，处理争议的关键依据。
“发现、发明及创新点”是项目详细内容在创新性方面的归纳与提练，应简明、准确、完整地阐述，无须用抽象形容词。
每个发现、发明及创新点的提出须是相对独立存在的。
自然科学研究类的科学发现点是指：
阐明自然科学研究领域自然的现象、特性或规律方面的发现。
即自然现象规律的新认识，科学理论、学说上的新创见；原理、机理的进一步阐明；通过基础数据的科学积累总结出的规律性新认识以及研究方法手段上的创新等。
技术发明类发明点是指：
前人所没有的具有创造性的关键技术。
发明点应以发明专利和查新报告为依据，写出发明的关键技术、工艺材料配方和新产品等。
发明的原理、效果意义不要列入。
技术开发类、社会公益类、重大工程类项目的创新点是指：
在研究、开发、成果转化、推广以及产业化中做出的创造性贡献和解决的关键新技术。
4、《保密要点》是指申报项目的详细科学技术内容中需要保密的技术内容。
5、《该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较》应就申报项目的主要技术经济指标和总体科学技术水平同当前国内外最先进的水平进行全面比较，加以综合叙述，并指出存在问题及改进措施，必要时，可列表说明。
6、《应用、推广及论文引用情况》应就申报项目的应用、推广情况及预期应用前景进行阐述。
属于自然科学技术理论部分的项目应就该项目的科学结论在国内外公开发行的书刊中的评价及引用情况进行阐述。
7、《经济效益》栏中填写的数字应由主要生产、应用单位财务部门证明并盖公章，作为经济效益证明的附件。
仅本单位取得的经济效益，本单位财务部门可直接在经济效益栏目中加盖公章。
并必须切实反映由于采用该项目后在推荐前三年所取得的新增直接效益。
自然科学基础类项目不需填此栏目。
《经济效益额的计算依据及社会效益说明》应就生产或应用该项目后产生的直接累计净增效益以及提高产品质量、提高劳动生产率等作出简要说明，并具体列出本表所填各项效益额的计算方法和计算依据。
“社会效益”应扼要地说明推荐项目在推动科学技术进步，保护自然资源或生态环境；保障国家和社会安全；改善人民物质、文化、生活及健康水平等方面所起的作用，以及取得的间接经济效益。
四、本项目曾获科技奖励情况
《本项目曾获科技奖励情况》应写明申报项目曾经获得过何种、何级科技奖励，主要是指获得市地政府、省直有关部门的科技奖励情况。
五、申请、获得专利情况表
《申请、获得专利情况表》应包括申报项目中所含的全部专利申请情况及已获得的国内外专利。
六、主要完成单位情况表
《主要完成单位情况表》是核实推荐项目所列完成单位是否具备获奖条件的重要依据，应在“主要贡献”一栏中，如实地写明本单位对推荐项目做出的主要贡献。
并在单位盖章处加盖单位公章。
七、主要完成人情况表
《主要完成人情况表》此表是核实完成人是否具备获奖条件的重要依据，应按表格要求认真填写，必须和鉴定证书一致。
《创造性贡献》应对应《创新点》一栏如实的写明该完成人所完成的创造性科学技术工作内容。
八、完成单位审核意见
《完成单位审核意见》一般应由具有法人的资格的第一主要完成单位与其它合作单位协商后填写，其内容包括：
1、根据项目创造性特点，科学技术水平和应用情况写明推荐理由和等级；2、对单位、人员排序和前述技术内容的真实性负责；3、加盖单位公章。
九、推荐单位意见
《推荐单位意见》由推荐单位完成申报项目的审查后填写，加盖申报部门公章，填写要求同上款。
十、评审意见
《评审意见》是由专业评审委员会和奖励委员会完成申报项目的审查后填写，加盖委员会公章。
十一、附件
附件是申报项目的证明文件和辅助补充材料，主要包括项目的科技成果鉴定证书、属自然科学理论部分的联名推荐书或推荐书、应用证明、查新报告、主要研究实验报告等。
1、《科技成果鉴定证书、自然科学理论部分联名推荐书或推荐书》是指项目完成时由组织鉴定单位出具的科技成果鉴定证书，属自然科学理论部分的项目要有5名3个单位以上专家组成的联名推荐书或者推荐书。
2、《应用证明》是指应用成果的单位出具的应用和生产该项成果的证明材料。
应用证明应按统一格式出具。
3、《查新报告》应由山东省科学术厅指定的查新单位按统一格式出具，凡已获国家发明专利的项目只需提供发明专利证书要求书的复印件，无须再提供项目查新报告。
4、其它证明材料。
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