成果简介：褐煤是煤化程度最低的煤类，水分含量高，易自燃，热值低，这使褐煤通常被归为劣质煤类。褐煤热稳定性差，块煤加热时破碎严重，存放在空气中很容易风化变质，破裂成小块甚至粉末状，使热值更加降低，灰熔点也普遍较低，煤灰中常含有较多的钙质。褐煤绝大多数被用作价格较低的动力煤，长距离运输高水分、低热值的褐煤在经济上是不合理的。在发电厂，褐煤的不可燃物每降低1%，无论是降低灰分还是水分，其热值都能显著提高。另一方面，若褐煤是湿态燃烧，将导致火焰降低，使热效率降低。美国曾对褐煤进行脱水和提质再运输的效果进行过评估。一种水分42.52%，发热量11.93MJ/kg的褐煤，经过处理后，发热量增加到18.08MJ/kg,相当于热值提高了51.6%。一座400MW电厂每天大约要用褐煤1万吨，如果使用脱水后的褐煤相当于每天节约用煤3400T，仅运输量的节约就十分可观。该发明主要是解决现有技术所存在建成的工艺生产线因环境污染严重，不得不停产，倒闭等的技术问题；提供了一种极大限度地赶走(蒸发)褐煤中的水份，减轻原褐煤自身重量，以达到减量化，从而提高了原褐煤的发热量，即：发热量从原3500Kcal/㎏左右提高到5000Kcal/㎏～5500Kcal/㎏，而其它褐煤工业成分，基本不变。从而提高褐煤应用范围与经济价值的一种褐煤烘干提质生产方法。

成果简介：项目针对复杂应力区大断面硐室、破碎围岩巷道及受到动压影响的煤层巷道变形量大、普通支护手段难以奏效的难题，研究了以下内容：根据软岩巷道、大断面硐室工程实例，总结其变形破坏特征，分析其变形破坏的原因，找出大变形巷硐变形破坏失稳的机制。提出再造承载层控制围岩变形理念，并采用相似模拟方法，研究不同的几何特征、强度特征条件下，承载层的力学特性；研究再造承载层控制巷道围岩变形破坏的机制。结合典型的煤矿巷硐地质条件，提出再造承载层的实现途径与方法。提出煤矿巷道围岩层次注浆方法，研制一种双液无机超细水泥注浆材料，研究其物理化学性质和典型的注浆工艺。基于再造承载层控制围岩变形机理，选取“三软”煤层回采巷道、多次动压影响煤层巷道及复杂应力区大断面硐室进行现场工程应用。根据以上研究内容，结合现场实际，提出了围岩再造承载层的巷道变形控制方法和层次注浆加固技术。针对深埋大变形硐室，提出一次“锚杆+锚索钢梁+围岩注浆改性”+二次“双层封闭工字钢棚喷浆”的方案；其实质采用锚网索保证围岩初期稳定，围岩注浆提高锚固效果，形成承载层结构，被动钢架进一步控制围岩变形，保持再造承载层的高效承载，有效克服了围岩的流变，保证了硐室的稳定。采用这种方案对赵固二矿-800泵房进行加固不仅能够确保泵房以后不再进行大的修理，而且从长期投入来看，可节约费用390.74万元。层次注浆加固技术包括新无机注浆材料和新注浆技术体系，主要特点为：材料无毒、无腐蚀，不自燃，对施工工人不存在任何伤害，没有安全隐患；配套的气动注浆系统设备轻便、机动灵活，工人操作方便、劳动强度降低；解决了采动影响巷道，严重底鼓巷道，强烈变形巷道的加固问题，大大改善了井下作业环境，确保了工作面安全高效开采。目前，该项目研究成果已经在晋煤集团成庄矿、永城煤电控股集团有限公司陈四楼煤矿和安阳永安贺驼煤矿有限公司得以广泛应用，已经成为破碎、极破碎围岩，以及大采高工作面注浆加固的必选材料。该项目近三年所产生的利润为5233.94万元，取得了较好的经济技术效益。该项目获得3项发明专利；课题组共发表学术论文8篇，其中EI论文4篇，核心期刊论文4篇。

成果简介：1.项目研究背景：项目属于采矿科学技术领域。巷道围岩控制是煤炭安全高效开采的基础，近年来随着中国白垩系、第三系煤炭资源的开发，地质条件变得越来越复杂，煤岩体主要表现为“松、散、软、弱”四大特征，巷道围岩控制问题日益显著。国内外矿井多采用棚式支护，但受强烈的底鼓因素导致巷道围岩大变形；其次，松软煤岩体锚网支护时，正常的锚网支护锚固性能差，尤其动压作用下，锚固力衰减较快，造成巷道围岩整体失稳破坏，严重制约中国松软煤层安全高效开采。2.项目主要技术内容：项目研究成果包括：揭示3个机理，提出3个方法，形成3套实用技术。(1)3个机理：揭示了软弱、松散煤岩体巷道围岩锚固力衰减机理。确定了松软煤岩体巷道顶板岩层类型和厚度的判别指标，形成了松软煤岩体巷道顶板沉积岩体特征识别理论体系。揭示了软弱煤岩体锚固孔孔底扩大以增强锚固性能及抑制锚固力衰减的机理。(2)3个方法：提出了松软煤岩体巷道顶板岩层组合特征实时动态识别方法。提出了锚固孔底倒楔形扩孔锚固提高软弱煤岩体锚固性能的方法。提出了松散煤岩体钻封注一体化分次注浆锚固控制方法。(3)3套实用技术：研制了单翼倒楔形锚固孔孔底扩大装置，形成了软弱煤岩体巷道锚固孔底扩孔锚固技术。研发了高强自钻式锚杆、高强水泥基全长封孔材料、高强度无机注浆煤岩体加固材料，形成了松散煤岩体巷道钻封注一体化分次注浆锚固技术。研发了锚网握勾装置，实现了锚网无弱点连接，形成了松软煤岩体巷道围岩高预紧力无弱点连网的锚网支护技术。3.知识产权情况：项目实施过程中，取得国家授权专利10项，其中授权发明专利8项，授权实用新型专利2项，发表代表性论文8篇，其中SCI收录3篇，EI收录4篇，CSCD收录1篇。4.技术经济指标：(1)研制了Ø26mm小孔径锚固孔底倒楔形扩孔装置，扩孔段长度为120mm、最大扩孔直径Ø58mm、楔形角度为7°，锚固性能提高2倍以上，且未出现衰减现象；与棚式支护相比巷道掘进成本及维护成本降低65%以上。(2)开发了高强自钻式中空锚杆，其锚杆直径Ø25mm，极限抗拉强度为179KN，外形为右旋双螺旋凸台结构，螺旋角为32°，台高1.5mm，台宽3mm。(3)研发了高强水泥基全长封孔材料，体积膨胀系数达到3倍以上，单轴抗压强度63.4MPa，封孔锚固力120KN；与棚式支护相比巷道掘进及维护成本降低40%以上。(4)研发了高强锚网握勾装置，单人握勾2-5S/次，握勾效率提高80%以上。5.应用推广及效益情况：研究成果在新郑煤电、安福煤矿等8个矿区进行了推广应用，对于保障松软煤岩体巷道安全、降低支护成本具有显著效果。据不完全统计，近3年应用该项目研究成果的矿井累计施工巷道36.11Km，取得直接经济效益1.59亿元，经济社会效益显著，同时促进了矿井技术进步，在矿山、隧道、交通、水利等领域具有广阔的应用前景。

成果简介：巷道掘进是煤矿生产工作中最为重要的一个环节，但是在巷道掘进过程中，事故频发，严重影响煤炭生产及安全。因此，有必要研究巷道掘进过程中事故发生的根本原因，为实现快速安全的掘进提供科学依据和技术指导。掘进工作面是一个由人、机、环境所组成的、空间分布复杂的系统，在这一复杂的人机环境系统中，由于人在生理、心理、社会和精神等方面的特点，存在较大的可塑性和难控性，因而造成的事故愈来愈多，人因导致的伤亡事故一般占伤亡事故总数的70%-80%，因而研究掘进工作面作业环境与人因事故关系十分必要和紧迫。该项目主要针对对人因事故发生机理进行研究，分析掘进巷道中复杂环境条件下对人作业的可靠度、失效频率的综合影响，确立发生人因失误时的生理临界点表象特征及生理危险区域。研究人-环耦合及安全关系模型和数理公式，确定不同状态条件下人的行为可靠度和差错率，减少人因差错，避免伤亡事故发生。研究内容：(1)运用以人为主的人环要素相结合的系统分析法，对井下煤巷掘进工作面中人的因素、环境因素系统的分析，并就各种影响因素深入地研究，确定环境与人因失误关系模型，建立多因素环境条件与人因失误关系公式。(2)研究人因失误机理及人的行为量化关系：人-环境系统中，人不仅受环境的制约，还受到人自身知识、经验、生理等因素的影响。人作为一个极其复杂的而又相对高度完美的自适应反馈系统保证了其行为的可靠性，人所具有的功能自由度又导致了不同程度的失误。立项课题应用动作研究科学家吉尔布雷斯“人的17个基本动”作如：抓取、移动等，和动作经济原则，对井下作业人员在从事生产作用中的动作进行分解分类，确定基本动作要素，剔除危险动作，然后科学分析，建立安全可靠的操作顺序。(3)人为失误生理临界点表象特征研究：由于煤矿生产条件的特殊性，如照度、噪声、温度、湿度、风速等微气候都会引起井下作业人员的生理反映，表现为明显的生理特征：眨眼次数、脑电波、皮肤电及肌电等，通过观测生理特征，判定作业人员出现人为事故的生理临界点，构建生理指标危险区域图。(4)确定在不同环境条件下，人S-O-R行为过程的差错率，通过研究井下煤巷掘进工作面这一特定环境条件下人S-O-R行为过程，尤其是随时空变化其可靠度状态的转移量，确定其差错率。研究目标：(1)建立井下作业人员与掘进工作面环境的耦合关系；(2)量化掘进工作面环境下安全行为模式；(3)确定发生人因失误时的生理临界点表象特征；(4)确定不同环境条件下掘进工作面人的差错率。项目获得6项目发明专利，围绕着掘进工作面的环境、加固、钻进、效率等方面进行技术创新。在平煤、焦煤、郑煤等矿区或集团进行了推广应用。采用该项技术掘进效率提高50%，缩短掘进时间，采煤工作面提前出煤，累计增加销售额48700万元，增加利润12120万元。

成果简介：随着优越煤层开采的逐步枯竭与煤炭资源的减少，三软煤层回采巷道围岩变形大、支护成本高与煤柱尺寸留设不合理等问题成为制约三软煤层开采的技术难题。课题以回采巷道顶板围岩稳定为前提，以屈服煤柱最大承载为原则，合理留设屈服煤柱尺寸，提高巷道围岩稳定性，实现屈服煤柱的最大承载与巷道围岩稳定性控制的协同，为屈服煤柱合理留设与巷道围岩控制提供新的理论支撑与技术途径。1、技术内容：(1)双巷布置巷道围岩的变形特征及失稳机制。包括：双巷布置大断面回采巷道围岩变形破坏特征实测；不同煤柱尺寸下回采巷道围岩变形破坏影响因素分析；斜顶软煤回采巷道围岩变形与失稳机制。(2)不同煤柱尺寸留设与巷道围岩稳定性关系。包括：不同煤柱尺寸条件下巷道围岩应力分布规律；不同煤柱尺寸条件下巷道支架受力特征；不同煤柱尺寸条件下巷道围岩裂隙发展及变形破坏规律。(3)煤柱屈服承载的力学特性及合理尺寸留设。包括：煤柱萌生塑性与最大塑性状态的煤柱尺寸确定；不同尺寸煤柱屈服承载的基本力学特性；基于巷道围岩稳定的合理屈服煤柱尺寸留设。(4)屈服煤柱留设与巷道围岩稳定的协同机理。包括：煤柱屈服承载与顶板强化支护的协同作用机理；屈服煤柱条件下不同支护方式对巷道围岩稳定性的作用机理。(5)双巷布置巷道围岩稳定性控制的实现方法。包括：提出基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制技术；确定基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制的实现途径。2、授权专利情况：该项目研究共授权专利10项，均与项目研究内容密切相关，其中6项发明专利，涉及到相似模拟实验装置的研制与实验方法、支护构件的室内试验方法、现场不同地质条件下的回采巷道围岩控制技术等，4项实用新型专利，涉及到巷道围岩地应力的测试、机械式巷道围岩离层监测仪、矿用锚索与相似模拟实验高精度支架等。3、技术经济指标：(1)回采巷道煤柱尺寸进一步减小，煤柱尺寸缩小1倍，甚至更趋于减小，极大地提高了煤炭资源采出率。(2)采用三软煤层回采巷道锚杆(索)+多向可缩异梯形棚与锚杆(索)+再造承载层的围岩控制技术方案，有效地减少了三软煤层回采巷道围岩变形，能够满足回采巷道在服务期内正常使用要求。(3)提高了回采巷道的掘进与支护速度，科学合理三软煤层回采巷道措施，确保了矿井安全高效生产。4、应用推广及效益：(1)该项目技术在河南永华能源有限公司郭村矿12041与12061工作面回采巷道掘进支护中进行推广应用，且在郭村矿其它工作面煤柱有进一步减小的应用(最小煤柱尺寸已小于2m)，研究成果已在永华能源有限公司所属矿井进行推广应用。(2)该研究成果可在有相同及类似条件合理煤柱尺寸留设与回采巷道围岩控制中推广应用，由于煤炭资源的逐步枯竭与现代化矿开采的需求，该研究成果将具有广泛的应用范围及技术前景。

成果简介：近年来，随着煤矿开采技术及采掘装备的发展，巷道或硐室断面不断加大。潞安矿区传统巷道断面主要以10-15m²为主，目前巷道断面已经达到20m²以上，一些大断面硐室达到50-70m²以上，最大硐室断面达到96m²。随着硐室断面的增大，硐室底鼓问题突出，大断面硐室底鼓控制已成为亟待解决的技术难题。王庄煤矿支架换装硐室主要用于起吊、组装、维护7.0m的大采高支架。该硐室掘进断面宽×高为9.8×10.8m，断面积96m²；硐室围岩多为泥岩、砂质泥岩等软弱围岩。由于初期支护未考虑底板控制，致使硐室底鼓量达到1000mm以上，顶板和两帮也出现了不同程度的破坏。为此，项目针对支架换装硐室底板变形控制难题，系统开展了超大断面硐室底板变形控制技术研究。主要技术内容：(1)建立了超大断面硐室围岩稳定性分析力学模型和数值计算模型，分析了硐室稳定性的影响因素和影响规律，揭示了超大断面硐室底板变形破坏机理。硐室断面增大，临界埋深减小，超大断面硐室埋深超过300m即出现严重变形破坏；硐室底鼓量、底板破坏深度与其断面积呈负指数关系，随着硐室断面增大，底板变形量及其破坏深度显著增大；顶板与两帮的破坏加剧了底板破坏，加大了底板变形控制难度。(2)提出了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制原理及方法。顶板及两帮的分层耦合支护可有效控制顶、帮的变形破坏，并有助于减轻底鼓；增大底板控制深度、改善围岩力学性能可显著减小底鼓，通过采用“顶板及两帮分层耦合支护”与“底板锚索群注浆加固”技术，形成“顶帮底联控”的耦合圈层，可有效控制底板的变形破坏。(3)研发了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制技术，形成了“锚杆锚索分层耦合支护、分区注浆加固、底板锚索群注浆加固”技术体系，实现了支护结构与围岩力学特性的耦合，创新了底鼓控制方法，有效控制了96m²超大断面支架换装硐室底鼓，为大采高综采工作面的顺利投产提供了保障。(4)项目研究成果在王庄煤矿96m²支架换装硐室、66m²胶带机头硐室和山西煤炭进出口集团鑫顺煤矿86m²煤仓上部卸载硐室成功开展了应用，为煤矿安全生产以及大型机械装备的应用提供了保障，取得了显著的经济效益和社会效益。项目研究成果在《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》等核心期刊发表论文4篇，授权专利3项，并在第12次全国软岩工程与深部灾害控制学术会议上作了学术报告。经过中国煤炭工业协会鉴定，项目成果达到国际先进水平。近年来，随着采掘设备高度机械化、大型化，井下大断面巷道和硐室越来越多，项目研究成果具有广阔应用前景。

成果简介：中国煤矿岩巷掘进普遍采取钻爆施工方法，主要生产环节包括打眼、放炮、扒装、支护、运输等。根据统计资料表明，钻爆扒装工序所占时间占掘进总时间的30％以上，掘进工作面岩石的排矸时间长成为制约掘进速度的技术瓶颈。河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿由于矿井延伸需要，需进行北翼-640m皮带暗斜井和北翼-640m轨道暗斜井掘进，为提高破岩效率和排矸效率，加快掘进速度，减少施工成本，与中国矿业大学合作开展双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术研究，通过改进爆破工艺和巷道布置方式，设计“两平行巷道+联络巷道+共用排矸皮带+排矸装置+矸石仓+矿车”掘进机械化作业线，显著提高了破岩效率和排矸效率，为相同地质条件下岩巷工作面快速掘进提供依据。1.主要技术内容：1)针对巷道岩石硬度大导致难以机械化开拓的问题，提出中深孔光面爆破技术，采用准直眼掏槽眼中间增加1-2列辅助掏槽眼，提出新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构，增加一次爆破岩石量，减少钻眼工序时间，提高破岩效率。2)针对单巷道作业工序多、人员多、投入大的问题，提出双巷道共用排矸系统布置工艺，采用“两平行巷道+共享巷道+共用排矸皮带+抛矸装置+矸石仓+矿车”的配置方法，提高了巷道掘进速度和劳动工效，为类似条件的巷道开拓提供了一种新方法。3)针对矿车装载物料的间断性，在分析矸石仓出料速度的基础上，进行矿车快速运矸系统的设计及稳定性分析，根据矿车控制要求和控制流程，研究传感器组合测量信号的方法、布置方案，构建矿车快速运矸系统，提高运矸效率。2.专利授权情况：该项目已授权发明专利2项，授权实用新型专利8项。3.技术经济指标：采用中深孔光面爆破技术和新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构后，显著提升光面爆破和抛岩效果，光面爆破眼痕率达到85%以上，单循环进尺达到2.4米；双巷道共用排矸系统的应用，大幅提高了排矸、运矸效率，突破了排矸时间长制约快速掘进的技术瓶颈，单进水平达到90米-110米/月，较传统生产工艺提高30%以上，同时单个工作面减少施工人员7人，大大减轻了工人的劳动强度，提高了工效。4.应用推广及效益情况：双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术的应用，真正实现了双巷道耙矸、装矸、运矸一体化，有力地保证了采区开拓进度和矿井的正常采掘接替。2014年以来，河南龙宇能源股份有限公司先后在陈四楼煤矿六采区、九采区、二十采区推广应用，直接经济效益达5000多万元；安阳鑫龙煤业(集团)有限公司推广应用后，产生经济效益4000多万元。河南龙宇能源股份有限公司还与中国矿业大学采取校企联合推广模式，在江苏中机矿山设备有限公司进行了产业化推广，至今共生产销售智能化排矸系统20余套，产生效益1000多万元。

成果简介：“三软强变形煤层巷道支护理论研究与应用”成果属于矿山科学技术领域。三软煤层巷道指底板软、煤层软和顶板软的巷道。三软煤层巷道变形大，一般需要多次复修，严重影响工作面产量，增加开采成本，是煤矿巷道支护的技术难题。郑州矿区告成煤矿受滑动构造带影响，煤层及顶底板异常破碎，严重制约安全生产，在三软煤层巷道支护中具有代表性。中国大多数矿区存在三软煤层巷道支护问题，研究具有重要的理论意义和广泛的应用价值。“三软强变形煤层巷道支护理论研究与应用”针对郑州矿区滑动构造带影响下的典型三软强变形煤层巷道支护难题，自2010年开始理论探索和实测研究，2012年正式立项，由郑州煤电股份有限公司和西安科技大学共同承担完成。项目综合运用现场实测、模拟实验和理论分析方法，取得主要创新点如下：(1)实测掌握了三软强变形煤层巷道变形特征和规律，揭示了巷道围岩极限平衡圈的发育形态。发明了“地层模拟实验用多介质耦合实验装置”和相似模拟材料，研发了“地下工程物理相似模拟实验用锚杆测力计”。通过三软煤层巷道支护的物理模拟，揭示了巷道围岩极限平衡圈的演化规律，为建立极限平衡圈理论奠定了基础。(2)提出了三软煤层巷道极限平衡圈支护理论，确定了巷道“底板-两帮-顶板”支护范围，提出了“治顶先治帮，治帮先治底”的巷道支护控制原则。(3)发明了三软煤层巷道支护设计方法，提出了直墙拱带底板反拱的断面优化设计，设计了全断面锚网索梯子梁支护方案，替代了传统的U型棚支护，节约了支护费用，取得了良好的支护效果。告成煤矿工业性试验表明，巷道顶底收缩率下降了75%，两帮的收缩率下降了87%，支护效果显著。与过去采用的U型棚支护相比，节约巷道支护费用4234.88元/米，避免了巷道返修，实现增产约6%。近三年，研究成果在河南郑州矿区告成煤矿和芦沟煤矿，陕西神南矿区张家峁煤矿，陕西神府矿区三道沟煤矿推广应用，累计新增利润31090.1万元，取得巨大经济效益。该项成果发表核心期刊论文8篇，申报发明专利4项(授权3项，实审1项)，授权实用新型专利2项，2013年获陕西省职工发明创造金奖1项。该项成果经过河南省科技厅鉴定达到国际先进水平，有力促进了煤矿软岩巷道支护技术进步，分别获得2016年度郑煤集团公司科技进步一等奖，2016年度河南省煤炭科技成果一等奖。中国三软煤层分布广泛，研究成果具有广阔的推广应用前景。

成果简介：喷水阀阀体主孔采用阶梯孔结构，有效避免O型圈被切断现象,提高了密封性能；阀杆采用较小截面结构设计，减小了液压作用面积，使喷雾阀开启更平稳；阀座采用高分子聚醚醚酮材料，与钢球形成锥面软密封，同时弹簧采用高性能60Si2MnA材料，提高了产品使用寿命。产品具有密封性能好、性能稳定等特点，相关技术已获实用新型专利1项，技术处国内同类产品领先水平。

成果简介：该项目属煤炭开采领域。新疆是中国14个亿吨大型煤炭基地之一，煤炭资源储量2.19万亿吨，约占全国的40%，赋存大量近直立(倾角大于60°)特厚煤层(厚度20m以上)，仅乌鲁木齐矿区该类低硫低灰高发热量煤炭资源储量达36亿吨。近直立特厚煤层水平分段综放开采与缓斜煤层和倾角60°以下急倾斜煤层长壁综放开采在工作面顶板覆岩及顶煤活动规律、灾害防控等方面具有明显差异，合理确定采放比、提高顶煤冒放性、灾害防控、装备保障等问题成为该类煤层安全高效规模化开采亟待解决的难题。创新与发展该类煤层开采方法、灾害预控和装备配套等关键技术，实现煤炭资源安全高效开发，对促进新疆煤炭基地建设、保障新疆地区经济发展社会稳定、实施“一带一路”战略、实现中国煤炭工业可持续发展具有重要意义。经过产学研联合科技攻关，在近直立特厚煤层安全高效开采关键技术研发与应用方面取得了系统性突破，形成了重大创新成果：(1)创建了不同资源禀赋条件下合理水平分段高度阈值判据；确定了近直立特厚煤层采放比1:8的综放安全高效开采水平分段高度；研发了近直立特厚煤层耦合弱化和巷道岩层控制技术；首创大段高水平分段综放开采方法。(2)提出了近直立煤层顶底板岩层空间结构破坏滑移失稳致灾机理；建立了水平分段综放工作面瓦斯涌出量预测方法；发现围岩非对称性塌陷及裂隙贯通漏风特征，形成近直立特厚煤层大段高综放开采冲击地压、瓦斯、自然发火灾害预警与安全保障技术；实现开采安全与环境保护协同。(3)研制了适用于近直立特厚煤层大段高水平分段综放工作面安全开采成套关键装备，确定了适倾适厚防冲击的关键技术参数，实现了开采效率与安全双提升。(4)创建近直立特厚煤层矿井集约开发与快速建设模式，在不停产、不减产、保证产量逐年提升前提下实现矿井资源整合系统重构，建成中国首个近直立特厚煤层千万吨级井工示范矿井。项目成果主要技术经济指标处于国内、国际同期领先；授权发明专利11项，实质审查阶段发明专利5项，软件著作权26项，实用新型专利28项；发表论文100余篇；出版著作4部；获省部级科学技术进步一等奖3项、二等奖3项；为最新《煤矿安全规程》将急倾斜水平分段放顶煤采放比确定为1:8提供了科学支撑，填补了近直立特厚煤层大段高综放开采技术空白，丰富了中国煤炭安全高效开采技术，显著促进行业科技进步。全部成果在新疆乌东煤矿及疆内相似条件矿井应用，创建了中国首个年产300万吨近直立特厚煤层自动化工作面，工效119吨/工；资源整合系统重构解放煤炭储量2.54亿吨，潜在经济效益300亿元；近三年累计产量2124.7万吨，产值32.34亿元，利润4.16亿元；被国土资源部列入“国家级绿色矿山试点单位”。相关成果在新疆、山西、河北等矿区推广应用，经济效益和社会效益显著；列入国家安全生产监督管理总局先进适用技术推广目录，推广应用前景广阔。

成果简介：该项研究基于地面与井下不同来源的矸石等固体废弃物分散式特征，设计开发了固体充填物料地面运输系统、大垂深直接投料输送系统、井下矸石不升井系统；开发了井下煤矸高效分离系统，实现了煤流矸石井下分离；通过优化组合传统综采和固体充填采煤双系统建立了综采工作面固体充填与采煤生产工艺系统；形成了煤矿“综采+煤矸分离+密实充填”多系统集成格局，从而创建了煤矿“采煤-分选-充填-采煤”闭合循环的一体化采煤新技术模式；研究揭示了固体充填采煤覆岩和地表移动规律，建立了固体密实充填采煤采场矿压和岩层控制结构力学模型，提出了基于固体充填采煤地表沉陷预计模型和参数选取方法，建立了建筑物、水体下充填采煤沉陷控制优化设计流程。主要创新点：（1）将井下采煤、井下煤矸分选、井下固体充填有机集成一体。设计了井下动筛跳汰煤矸分离系统，改进了关键装备。（3）研发了能与综合机械化采煤相匹配、采用机械化方式直接将矸石等固体废弃物密实充填采空区的综合机械化固体充填采煤技术。（4）揭示了固体充填采煤岩层移动规律。

成果简介：针对我国煤矿存在的主要水害隐患，通过开展老空区地面高密度三维地震精细探测技术及示范，形成老空区及小窑采掘活动三维地震精细探测技术；通过开展垂向导水通道井下三维电磁探测技术与装备及示范，提出垂向导水通道三维电磁立体成像方法，研发井下三维电磁探测技术与装备；通过开展奥灰顶部利用与注浆改造技术及示范，确定奥灰顶部有效隔水层段以及需要改造的目标层段，建立奥灰顶部注浆改造工艺技术。同时，在冀中能源集团有限责任公司、陕西煤业化工集团有限责任公司等示范区开展技术集成与工程应用。获发明专利2件，实用新型专利2件；发表科技论文25篇；培养博士研究生5名、硕士研究生9名。课题针对我国煤矿存在的老空水、奥灰水及垂向导水通道等重大水害隐患，历时4年，精心组织，奋力攻关，取得了一批创新性科研成果：①开展了基于弹性波波动方程的地震波数值模拟，研发了基于多GPU计算平台的三维三分量（3D3C）弹性波正演模拟软件，降低了三维数值模拟计算的存储问题，极大地提高了三维弹性波数值模拟的计算效率；②开展了十字交叉排列域3DFKK方法的研究，形成了高分辨率地震资料处理流程；③自主研发了专门用于地震监测的矿用节点式地震仪和数据处理软件，可用于小煤窑地面被动震源监测和地面长时被动地震监测；④开发完成了整套井下三维多功能电法仪探测装备，实现了数据的自动采集、收发自主通信、数据自动处理和成像解释等功能，大大提高了煤矿井下的施工效率；⑤开发了井下三维电磁法正演程序，可在较宽频率范围内针对不同电性差异以及复杂电性结构等情况进行正演模拟，程序的收敛速度快、计算效率高；⑥实现了基于三维电阻率反演的垂向导水构造三维电磁立体成像技术，包括任意方向的二维切片、三维异常区域提取等功能，能够满足深部煤炭资源开采防治水工作的需求；⑦在详细分析奥灰顶部岩溶发育程度及富水性影响因素的基础上，对奥灰顶部岩溶富水性评价指标体系作了系统研究，构建了奥灰顶部岩溶富水性评价指标体系，并采用奥灰顶部岩溶富水性评价方法，对澄合董家河矿奥灰顶部岩溶富水性进行了评价；⑧开展了奥灰顶部岩溶发育垂向分带研究，将奥灰顶部风化充填阻水带确定为有效阻水层段，并提出了奥灰顶部注浆改造层位选择准则，确定了待改造的目标层段；⑨在全面分析邢台、韩城、晋城、兖州等六大矿区调研成果的基础上，结合现场工程实践，提出了奥灰顶部岩溶层垂向分带特征；⑩进行了煤矿地面注浆系统优化及自动化控制软件开发，在东庞矿和桑树坪矿分别建立了多功能注浆站；开展了复合注浆材料配比实验研究，研发了奥灰顶部高效注浆改造工艺，优化了注浆材料的配比方案。

成果简介：项目研究成果主要应用于煤矿工作面综合机械化开采。随着中国千万吨综采成套技术和装备已进入国际先进技术水平的行列,但是供液系统技术长期以来严重滞后,存在系统匹配性差、供液不稳定、智能化水平低、关键元部件耐久性低、乳化液配比效果差、介质清洁度保障薄弱等问题,成为制约综采工作面实施自动化开采的瓶颈。该项目针对以上问题开展了技术攻关，提出了适用于智能化开采工艺的自适应供液方法，建立了一套完整的智能集成供液体系，攻克了高压泵脉动控制、智能联动、电磁卸荷、浓度在线检测、可靠性等关键技术，研制出中国首套具有自主知识产权的综采智能高效集成大流量供液系统，解决了供液质量差和无法与工作面用液需求自适应的难题，取得了如下重大创新性成果： 首创了一种以工作面用液需求为目标的压力窄幅波动大流量供液模式，创新提出了一种自适应采煤工艺的乳化液均衡输出控制方法并研制出首套智能供液控制系统，实现系统的闭环智能联动控制； 创新提出了以大偏心距重载曲轴为基础的高效率乳化液泵的设计方法，解决了乳化液泵耐久性低、可靠性不高的难题，研制出国内首套三柱塞结构的400L/min、37.5MPa乳化液泵。 发明了电液双控自动切换本安型电磁卸载阀，填补了国际空白，解决了泵站压力无法实现远程自动控制的难题，保障了供液的稳定性。 发明了一套可靠的综采工作面乳化液质量保障系统，解决了制约行业多年乳化液浓度在线检测、清洁度控制和适应不同水质条件下的乳化液稳定性难题，实现了供液系统的清洁、稳定、高效，保障了工作面采煤的连续运行。 独创了全方位多层级工作面供液安全保证体系，建立了故障诊断和应急保护快速响应机制，保障了综采智能高效集成大流量供液系统的安全运行。项目在伊泰京粤酸刺沟煤矿6上111工作面进行了工业性试验，实现了供液系统的一键启停控制，系统工作压力为36MPa，连续运行时间6个月，年过煤量1100万吨，总节能30%，用液系统相关故障率降低40%。共推广应用100余套，出口俄罗斯3套，市场占有率占到同类系统的60%以上，遍布中国宁东、陕蒙等10余个大型煤炭基地。 项目获得授权发明专利12项、实用新型专利5项，申请受理发明专利3项目，发布能源行业标准2项。项目在供液系统技术与装备方面取得重大突破，形成了中国首套具有自主知识产权的综采智能高效集成大流量供液系统。经鉴定成果总体上达到了国际领先水平，对实现中国综采自动化、信息化、智能化开采和推动煤炭科技进步具有重要作用。

成果简介：该项目首次采用half卧式圆柱形结构形式建造了围压加载与保持装置。该结构理念先进，与箱形结构相比，较好的解决了试验装置刚度问题，有效提高了试验的相似性。项目创新了油罐液压加载方式，实现了静水压力、轴对称、沿模型纵向分段变压力等加载方式，可开展煤矿井巷及其他地下工程大型三轴物理模拟试验研究。项目集成创新了包括模型内部微位移、应变及摄影测量等测试系统，通过原型巷道试验验证，该系统可准确获取试验过程中的有关数据。该成果达到国际先进水平。

成果简介：该项目深入分析了斜井冻结流沙层岩性、冻结围岩稳定、冻结管保护等特点，提出了斜井冻结流沙层段掘砌施工综合方案。项目采用综掘机施工冻结巨厚流沙层斜井，并成功实施综掘机破岩+挖掘机装岩+箕斗运输的挖装运作业线，减少了对围岩的扰动，提高了井筒的稳定性。研究提出了斜井冻结流沙层钻爆方案，合理掏槽形式、优化爆破参数，提高炮孔利用率。并基于理论分析、数值计算和现场测试，分析了爆破动载对冻结壁和冻结管的影响。该项目成果在李家坝煤矿主斜井、副斜井和回风斜井井筒工程中得到成功应用，取得了显著的经济和社会效益。

成果简介：该项目针对张集煤矿井筒建设中深厚钙质粘土层位发生的冻结管断裂现象，提出了厚钙质粘土层冻结壁参数的控制与预测、高性能混凝土配制与砌壁等冻结关键技术。项目首次进行了深井马头门高强钢筋纤维混凝土碹体的大型模型加载试验，获得了其应力、变形和强度特性。在深井马头门支护设计中，为控制后续施工围岩对井壁产生的扰动破坏，提出了适度强支护理念，加长马头门与井筒整体浇筑段长度。项目研究成果在淮南张集煤矿得到成功应用，取得显著的社会经济效益。

成果简介：该项目研发了适用于深部地质异常带极破碎软弱富水围岩巷道的装配式钢板高强混凝土弧板新型支护结构，研发了适用于深部地质异常带极破碎软弱富水围岩巷道的重叠式、圆型断面U型钢支架，提出了高压预浆区域性改造围岩、主被动复合支护技术，在锚、网、喷、索、注初期支护基础上，架设U型钢支架和浇筑钢纤维混凝土反底拱支护形式。项目研究成果在顾桥煤矿得到成功应用，及时保障了顾桥矿井的稳产，取得了显著的经济和社会效益。

成果简介：项目针对淮南潘谢矿区深厚钙质粘土层具有膨胀性强、导热性能差和难冻结等特点，采用多圈孔冻结方式和信息化控制供冷技术，形成了地面预注浆、井筒揭煤以及掘砌装备等立井井筒快速施工配套技术。项目揭示了千米深井马头门等硐室群围岩扰动机理，分析了影响硐室群围岩稳定性的主要因素，获得了其应力场及松动范围的分布规律，提出了马头门等硐室群围岩稳定性控制技术。研究了井巷底部集能装药掏槽爆破技术，形成了系列高效破岩技术，优化了岩巷综掘机械化配套。项目研究成果在淮南朱集东矿得到成功应用，取得了显著的经济和社会效益。

成果简介：该项目研究了走向断层法距、倾角、位置对巷道围岩应力场及支架载荷的影响，得到了约束类型、断面积、跨高比和加载方式等影响因子对U型钢支架弯矩、剪力和轴力的影响规律。分析了U型钢支架在不同偏载形式及偏载程度下的承载能力，揭示了偏载条件下U型钢支架屈曲的力学机理。提出了架型优化、锁棚锚杆（索）等偏载条件下支架变形控制关键技术。该项目成果在顾北矿近距离走向断层群影响巷道得到了成功应用，经济与社会效益显著，具有重要的推广应用价值。

成果简介：该项目研究了巷道围岩局部弱支护理论，推导出弹性围岩稳定分析解析解，丰富了巷道支护分析理论，开展了深立井连接硐室相似模型试验，研究了人为工程因素对深立井连接硐室围岩稳定性影响。项目以张集矿第二副井箕斗装载硐室和主排水泵房为工程背景，数值分析了其各开挖阶段的围岩应力场和位移场的变化规律，提出了优化支护和施工方案。项目研究成果在张集矿得到成功应用，经济和社会效益显著。