[01715954]综合机械化固体废弃物密实充填与采煤一体化技术

该项目属煤矿开采、矿区资源与环境保护以及采矿机械等交叉学科领域。该项技术发明主要解决中国大规模煤炭开采造成十分严重的矿区资源浪费和生态环境破坏问题。该技术能与现代化矿井普遍采用的综合机械化采煤相匹配，用机械化的方法把矿区的矸石、粉煤灰等固体废弃物密实充填采空区，在能满足控制岩层移动目标的同时，采出传统技术无法回收的煤炭资源。如“三下”(建筑物、道路和水体下)压煤、边角煤柱等，也可用于对中国西部煤炭开发中的水资源与环境保护。该技术可实现多重目标：①提高煤炭资源回收率；②充分利用矿区固体废弃物；③保护矿区建(构)筑物、土地、水体和生态环境；④对防治采空区瓦斯、火、水和冲击矿压等重大灾害也有显著成效。该项目的主要发明点为：①发明了能与综合机械化采煤技术相匹配、采用机械化方式直接将矿区矸石、粉煤灰等固体废弃物密实充填采空区的充填与采煤一体化技术，使长期以来的充填采煤技术攻关取得了重大突破性进展；②发明设计出了能掩护综合机械化采煤和固体废弃物密实充填并行作业的双顶粱正四连杆六柱支撑式液压支架，可确保安全高效开采煤炭和充填各项作业工艺的实施；③发明设计出了固体废弃物井上下输送系统、装备与工艺，解决了高产量充填采煤所需大量固体废弃物的大流量输送问题；④发明了基于固体废弃物压实力学性能研究的采空区充实率监测方法与技术，解决了充填体在采空区的压实特性和压实流变特性的监测问题，为采空区充实率设计和岩层移动预计提供了实测依据。该项目经历了多年的产、学、研联合攻关，其中还得到了国家“973”计划和自然科学基金重点项目以及多项企业技术攻关项目的资助。这是一项中国具有完全独立自主知识产权的充填采煤创新技术。已获发明专利11项；编写国家能源行业标准8项(待颁布)；出版著作2部，发表论文被SCI和EI收录40余篇，其论著被他引400余次。该发明已达到的技术指标如下：采空区充实率可达90％，“二下”压煤采出率可达85％，单面年产能力超100万吨；与常规综采比较，直接生产成本每吨煤仅增加约30元人民币左右，与建筑物搬迁开采比较，其直接经济效益十分显著；与条带开采比较，能提高采出率50％左右；全部发明设计的机械装备都实现了批量生产。该项发明技术对各类采矿地质条件适应性强，具有广阔的推广应用前景，已推广到了平顶山、济宁、兖州、皖北、开滦、乌海等10多个矿区，取得了显著的经济、社会和环境效益。发明设计的专用机械装备已授权给郑州四维机电设备制造有限公司等企业，都取得了显著经济效益，有力促进了中国煤机制造业的发展。该项发明技术已获2011年教育部高等学校科学研究优秀成果技术发明奖一等奖。