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矿业工程
国家重点研发计划项目“煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术”(编号:2017YFC0603000)进展摘要
"十三五"国家重点研发计划"煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术"项目(编号:2017YFC0603000)由天地科技股份有限公司牵头,项目负责人康红普院士,该项目自2017年7月立项以来,取得了以下进展:基础研究方面,在示范矿井-口孜东矿121304超长工作面及顺槽开展了矿压测试,包括:采动应力、覆岩结构、离层量、支架工作阻力、锚杆锚索支护体受力、松动圈及巷道围岩位移,基于实测数据,揭示了覆岩结构演化、采动应力场分布、支护体受力及围岩位移演化规律;揭示出水力压裂卸压机理,即一方面产生新压裂裂隙,另一方面激活原生裂隙,在高采动应力作用下,压裂裂隙和激活裂隙发生滑动变形,导致采动应力降低;构建了超长工作面顶板分区破断模型,揭示了顶板动压发生机理;确立了智能开采指标体系、数据采集及处理标准;建立智能开采评价模型,开发了千米深井工作面参数智能优化系统,搭建了基于刚柔耦合的液压支架变刚度冲击动力学模型;开展了液压支架整架动载冲击试验;建立了超长工作面液压支架群组空间位姿及运动学关系统一描述模型,分析了深部超长工作面群组支护原理与承载特性。材料方面,开发出适用于千米深井大变形巷道超高强度、大延伸率、高冲击韧性锚杆支护新材料与构件,锚杆杆体屈服强度700MPa,抗拉强度897MPa,冲击吸收功158J,延伸率21%;开发出用于千米深井高应力低渗透围岩改性的微纳米无机有机复合材料,性能参数:粒径(D95)≤10μm,可渗透至裂隙开度0.02mm低渗透围岩,2h龄期结石体抗压强度≥10MPa。技术及设备方面,开发出千米深井低渗透巷道围岩高压深孔及劈裂注浆改性技术及设备,最大注浆压力达到30MPa;开发出千米深井巷道横、纵切槽定向水力压裂卸压成套技术及设备,可实现在任意位置、方向预制切槽,水压达60MPa。支撑平台方面,研发出深部巷道静动压耦合围岩大变形失稳全过程模型试验系统,模型尺寸1200mm×1200mm×300mm,位移控制加载精度0.1mm/min,加载应力10MPa;研制出深部偏应力真三维动静耦合岩石力学试验系统,实现300MPa偏应力在1ms内完全卸荷;研发出高应力作用下覆岩破断动载冲击模拟实验平台,采集顶板载荷信息频率达100次/s,应力补偿加载≥1MPa;研发出大变形煤岩体变形智能监测系统,测试煤岩体大变形与破坏特征;完成高应力三维水力压裂试验台主体结构设计及安装调试;完成锚杆护表构件试验台结构设计。示范工程方面,确定了示范工作面及巷道:口孜东矿140502工作面、121302工作面胶带顺槽、西翼轨道大巷;华丰煤矿1614下平巷、-1350水平岩石大巷;完成了口孜东矿140502示范工作面三机选型配套及工作面智能控制系统选型设计,确定了三机型号及主要技术参数。
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2018年中国地球科学联合学术年会论文集(四十二)——专题91:地球科学社会责任、专题92:深地资源勘查开采年度进展
2018年

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