高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究.docx
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高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究
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项目编号：
山西潞安环保能源开发股份有限公司
科研开发项目立项任务书
项目名称：
高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究
承担单位：
潞安集团余吾煤业公司
开发机构：
中国矿业大学
起止年月：
2010.10~2011.12
项目负责人：
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项目编号：
山西潞安矿业（集团）有限责任公司
科研开发项目立项任务书
项目名称：
高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究
承担单位：
潞安集团余吾煤业公司
开发机构：
中国矿业大学
起止年月：
2010.10~2011.12
项目负责人：
一、立项的目的意义及必要性
目前，潞安矿业集团公司一直致力于锚杆支护技术的研究、试验和推广工作,锚杆支护技术对于有效改变围岩支护状况,改善工作面端头维护工艺,提高工作面推进速度非常有利,并大大减轻了工人的劳动强度，但仍存在一定的问题需要完善解决。
潞安集团余吾煤业有限公司工作面采用双“U”通风，工作面回风巷道与瓦排巷之间留设35m煤柱护巷，煤柱尺寸较大；工作面巷道帮顶均采用从高强锚杆支护，在工作面推进至两侧煤壁时需要专门人员预先回收锚杆，这就大大影响了工作面推进速度，增加了人员的投入，一定程度上制约了综放面的快速推进和综放设备能力的发挥。
通过对综放工作面回采巷道支护技术及护巷煤柱稳定性的研究，准确地掌握巷道锚杆支护体系，以及煤柱大小与巷道压力之间的变化规律，为今后回采巷道支护设计提供科学的理论依据。
降低了支护成本又安全，可大大提高回采推进速度，其经济效益非常可观，具有深远的意义。
因此，此项研究非常重要，而且也非常必要。
二、二、课题主要研究技术内容的国内外发展现状与趋势，国内现有技术基础，以及与课题有关的技术领域的国内外专利申请和授权情况（附有关专利查新结论
我国煤矿地下巷道总长约3万km，其中受采动影响的煤巷约占80%。
长期以来，对受采动影响的煤巷一般采用煤柱护巷，随着矿井开采深度增加，原岩应力升高，护巷煤柱宽度越来越大。
这样，不仅煤炭采出率降低、巷道维护困难，并且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中，使布置在煤柱下方的底板巷道维护困难，同时，不利于防治煤炭自燃发火和煤与瓦斯突出等灾害。
中国矿业大学课题组通过大量的现场试验及理论分析研究，在兖州、徐州、新汶、平顶山、淮北等局完成了多项高产高效方面的研究工作；主持开展了多项课题研究，具有丰富的研究经验，多次获得省部级科技奖励，具有坚实的理论基础，长期在生产一线研究、指导实际工作，能够将理论与实践相结合，有能力完成本项目的研究工作。
拥有先进的MTS815.02电液伺服岩石力学试验系统，可对各种试件进行拉、压、弯、扭试验，可作三轴岩块力学性能试验。
拥有专门用于岩土工程计算的大型数值模拟计算软件，如FLAC2D、FLAC3D、UDEC2D、UDEC3D、PFC等为课题研究提供了良好条件，有条件完成本项目的研究工作。
三、主要研究、试验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标
主要研究、试验内容：
以余吾煤业N2202综放工作面回风巷道进行支护技术体系的改革试验研究：
（1）对N2202综放工作面回风巷道进行矿压观测；
（2）对试验地点综放工作面覆岩运动规律理论及数值模拟分析；
（3）对试验地点的巷道围岩稳定性进行理论分析；
（4）数值模拟计算研究，进行护巷煤柱稳定性的研究；
（5）数值模拟计算研究，进行高强锚杆与玻璃钢锚杆支护巷道对比分析研究；
（6）工作面巷道玻璃钢锚杆支护方法研究；
（7）N2202工作面回风巷道支护体系的工业性试验，检验围岩加固技术及支护方式的支护效果。
（8）N2202工作面和回风巷道矿压显现规律观测与支护效果分析；
（9）经济和社会效益分析；
（10）总结材料，形成报告。
研究目标：
（1）分析综放工作面覆岩结构运动规律；
（2）分析回采巷道围岩稳定性；
（3）提供试验地点巷道的新型支护体系及优化护巷煤柱尺寸。
技术关键：
（1）综放面护巷煤柱稳定性的研究；
（2）回采巷道围岩控制的新型支护体系研究；
（3）玻璃钢锚杆支护方法研究。
主要技术经济指标：
技术指标：
巷道支护参数满足使用要求；
综放面的快速安全推进生产。
经济指标：
支护成本合理；
工作面生产效益增加。
四、达到的技术水平，经济、社会效益及推广应用前景
项目总体研究成果将达到国内领先水平。
项目研究方法和成果将进一步优化提高余吾煤业巷道支护技术，并实现综放面巷道支护的规范化指导，改变回采巷道支护体系，增加综放面推进速度。
降低支护成本，减少巷道维修工程量，满足矿井安全生产需要以达到安全、经济、有效的目标。
并为综放面回采巷道围岩控制提供科学依据和实用技术手段。
总体来看，实施本项目将产生显著的经济、社会效益及投入产出效果。
项目研究成果将解决余吾煤业面临的实际生产问题，有十分重要的指导意义、参考价值和广阔的推广应用前景。
五、采用的研究、试验方法和技术路线（包括工艺流程）
综合采用理论分析与计算、计算机模拟和现场试验与实测等方法开展本项目的研究工作。
研究的技术路线为：
现场资料调研
工作面矿压规律、回采巷道稳定性理论分析
围岩物理力学参数分析
数值模拟计算护巷煤柱稳定性
巷道围岩控制的支护设计及支护参数的研究
玻璃钢锚杆支护方法研究
现场玻璃钢锚杆支护工业性试验
巷道矿压观测与支护效果分析
课题总结、验收
六、现有技术基础及条件
中国矿业大学采矿工程是国家级重点学科，目前排名国内第一，2006年学科评估达到满分100分，学科拥有1名中国工程院院士。
学校拥有以采矿工程学科和安全工程学科为主建立的煤炭资源与安全开采国家重点实验室，是目前煤炭行业唯一的国家级重点实验室，同时学校拥有国家级瓦斯治理工程技术中心，具有一支较强的科学研究队伍。
在钱鸣高院士砌体梁理论和关键层理论的指导下，课题主要研究人员曾主持开展多项采场和巷道围岩控制课题研究，具有丰富的采场与巷道围岩控制经验。
中国矿业大学“211”工程建设或引进的先进实验室试验装置与设备，如三维多功能岩层控制实验系统，钻孔窥视仪，先进的岩土工程数值模拟软件FLAC2D、FLAC3D、UDEC2D、UDEC3D等为课题研究提供了良好条件。
潞安集团余吾煤业公司多年已形成了一套完整的采场与巷道支护技术体系，对矿压研究很重视，积累了大量的经验，有多年从事矿压研究的技术队伍，为课题研究提供了基础。
七、地点、试验规模和进度安排
项目研究分别在潞安集团余吾煤业公司和中国矿业大学进行。
试验地点：
以余吾煤业公司N2202综放工作面回风巷道进行新型支护体系与护巷煤柱尺寸优化的试验研究：
进度安排：
2010.10.1~2010.11.28矿压观测收集资料；
20010.11.29~2011.2.28试验地点工作面覆岩结构运动规律与回采巷道围岩稳定性理论分析；
2011.3.1~2011.4.30数值模拟计算研究，进行护巷煤柱稳定性的研究；回采巷道围岩控制的支护设计及控制方法的研究；
2011.5.1~2011.8.31现场工业性试验，进行采场与巷道矿压观测与支护效果分析；
2011.9.1~2011.12.31编写研究报告与课题验收。
八、承担单位和主要协作单位及分工
承担单位：
潞安集团余吾煤业公司
协作单位：
中国矿业大学
余吾煤业公司主要负责提供试验地点、试验所需资金及相关条件，负责试验方案的组织实施和现场实测工作。
中国矿业大学主要负责理论和实验室试验研究、巷道支护方案设计的确定，协助进行方案实施及现场实测工作，双方共同负责确定现场试验方案及研究成果的总结与报告编写。
九、项目研究人员名单
姓名
性别
单位（部门）
职务、职称
承担内容
负责人
男
中国矿业大学
教授
方案制定、理论分析
负责人
男
中国矿业大学
教授
方案制定、理论分析
项
目
主
要
参
加
人
员
男
中国矿业大学
副教授
矿山压力分析
男
中国矿业大学
副教授
数值模拟
男
中国矿业大学
研究生
理论分析
男
中国矿业大学
研究生
资料搜集、现场实测
男
中国矿业大学
研究生
数值模拟
男
中国矿业大学
研究生
资料搜集、现场实测
男
中国矿业大学
研究生
现场实测
男
中国矿业大学
研究生
资料搜集、现场实测
十、项目研究人员（内部）名单
姓名
性别
单位（部门）
职务、职称
承担内容
负责人
男
余吾煤业公司
总工、高工
项目总体指导与设计
负责人
男
余吾煤业公司
副总
项目总体分析与实施
项
目
主
要
参
加
人
员
十一、项目用到的及需要增添的主要设备、仪器、材料
高强锚杆、玻璃钢锚杆、锚杆拉拔仪、多点位移计、锚杆测力计
十二、技术的先进性与技术资料
技术将达到国内领先水平。
项目双方对相互提供的技术资料均负有保密义务，项目验收后不需保密的部分，双方可公开发表。
十三、技术成果与形式
成果提交形式、数量：
（1）将总结报告材料汇集成册，形成一套完整的项目验收材料；
（2）提供研究报告10份。
十四、审批意见
1.申报单位意见：
负责人：
（签章）
年月日
2．管理部门意见：
负责人：
（签章）
年月日
3．专家组意见：
专家组组长：
（签章）
年月日
4．技术委员会意见：
（签章）
年月日
十五、课题研发费预算表
课题名称：
高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究
金额单位：
千元
课题负责人姓名：
仅供计划管理部门填写
课题依托单位名称：
项目编号
建议数
批准数
在填写本预算表之前，课题负责人及课题依托单位需完成以下两项工作：
1.在课题立项任务书中已确定本课题研究内容、试验规模、试验方法、试验场地、试验装置与设备、试制仪器与样机加工、技术路线、攻关目标、研究周期、参加人员等内容并对课题难易程度等问题有了明确的认识；2.已经认真阅读过《潞安环能股份公司科技资金管理办法》，并了解其它有关制度的要求与规定。
课题预算
预算数
申请从科技资金中列支数
批准金额
备注
一、经费支出
380
1、人员费
92
（1）高级研究人员
36
按统一表式列示；需说明累计全时工作时间
（2）其他研究人员
56
2、设备费
（1）购置
单价2万元以上设备按统
一表式列示
（2）试制
单价2万元以上设备按统
一表式列示
3、业务费
288
（1）材料费
20
大宗和贵重材料按统一表
式列示
（2）差旅费
30
（3）外协测试费
198
主要测试项目按统一表式
列示
（4）资料费
20
（5）会议费
20
4、其他直接费用
二、经费来源
1、申请从科技计划资金获得的经费
/
2、从依托单位获得的资助
/
3、从上级部门获得的资助
/
4、从其它渠道获得的资助）
/
预算编制人（签章）
预算编制日期
2010.9.16
课题负责人（签章）
霍灵军、陈继刚
预算核定日期
课题依托单位负责人（签章）
方新秋
预算审批日期
注：
《课题研发费预算表》要附预算编制说明及计算基础和依据，并与立项任务书分开装订。
《高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究》项目预算编制说明及计算基础
1.本预算编制说明和申请山西潞安环保能源开发股份有限公司2010年度科技资金项目“高瓦斯综放工作面回采巷道新型支护体系研究”相配套。
2.本预算编制的主要依据为《潞安环能股份公司科技资金管理办法》；次要依据为中国矿业大学资金管理条例。
3.开展本项研究共需经费380千元，申请科技资金380千元。
4.预算经费构成说明如下。
（1）人员费92千元
参加本项目研究的中国矿业大学人员共10人，全部为科技人员。
项目负责人之一方新秋教授，负责项目的技术及进度，投入本项目的全时工作时间为2个月。
按照中国矿业大学2010年月工资收入约为6000元，共计支付工资12千元。
项目组主要成员侯朝炯教授，负责系统优化和工艺参数优化，投入本项目全时工作时间为1个月。
按照中国矿业大学2010年月工资收入约为6000元，共计支付工资12千元。
项目组主要成员张玉国副教授，负责矿山压力部分研究，投入本项目全时工作时间为2个月。
按照中国矿业大学2010年月工资收入约为6000元，共计支付工资12千元。
项目组其他成员均为中国矿业大学在编科研人员，为保证顺利实施，单位已决定上述人员在相应研究阶段全力投入本项目的研究。
按照2010年月工资水平，其它人员费用支出如附表1所列。
共计54千元。
（2）相关业务费288千元
①材料费20千元
计算机数值计算低值易耗品20千元。
②差旅费30千元
主要用于支出项目组成员的差旅及补贴费。
项目依托单位在矿试验人员的差旅及补贴费，按200天计，出差补助100元，共20千元，车马费按10000元计，共计30千元。
③综放面矿压规律分析与煤柱尺寸参数优化98千元
包括
（1）高瓦斯综放工作面矿压规律理论分析。
（2）综放面护巷煤柱尺寸对比模拟优化。
共计需98千元。
④回采巷道支护体系研究100千元
包括
（1）综放面回采巷道围岩稳定性理论分析。
（2）回采巷道使用普通高强锚杆与玻璃钢锚杆对比模拟分析，优化玻璃钢锚杆材料参数。
共计需100千元。
资料费20千元
主要为支付资料检索、打印等费用。
包括：
图书购买2千元；
文献检索15千元；
鉴定报告打印、印刷及论文发表等3千元。
会议费20千元
项目研究过程需要组织召开的审查、论证会、专家咨询费、验收费等费用20千元。
（表一）课题研究人员清单
序
号
姓名
工作单位
职称、
职务
担当
角色
累计工时（天）
工资标准
（元/人月）
1
中国矿业大学
教授
负责
60
6000
2
中国矿业大学
教授
负责
60
6000
3
中国矿业大学
副教授
主参
60
6000
4
中国矿业大学
副教授
参与
120
2000
5
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
6
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
7
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
8
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
9
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
10
中国矿业大学
研究生
参与
120
2000
（表二）购置（试制）设备清单
单位：
元
序号
名称
型号
单价
数量
金额
备注
（表三）大宗、贵重材料清单
单位：
元
序号
名称
型号
单价
数量
金额
备注
（表四）外协测试清单
单位：
元
序号
名称
单价
次数
金额
测试的必要性
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