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榆神府矿区小煤窑采空区突发性垮塌灾害成套防治技术

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 榆神府矿区小煤窑采空区突发性垮塌灾害成套防治技术

获奖年份: 2014

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 中煤科工集团西安研究院有限公司

主要完成人: 刘天林、徐拴海、刘小平、吴璋、王玉涛、李雄伟、毛旭阁、曹晓毅、王新锋、曹建军、张宝元

成果简介:

一、科学技术领域:上世纪八、九十年代,榆神府矿区地方小煤窑对浅部煤炭资源无序、粗放式开采给矿区环境造成了巨大破坏。据不完全统计,截止到2012年底榆神府矿区小煤窑采空区达165km2。随着陕北地方经济的快速发展,建设用地需求量愈来愈大,使得众多大型工程建设在小煤窑采空区上方。还有众多工程下伏的煤炭资源被地方小煤窑盗采,建(构)筑地基处于不稳定状态。因此,小煤窑采空区已成为威胁榆神府矿区安全的重大地质灾害问题之一,小煤窑采空区灾害防治技术是该矿区社会经济发展的重大技术需求。项目属于矿山灾害防治研究领域。

二、主要科技内容:(1).提出了“在地质及采矿情况调查的基础上,宏观圈定小煤窑采空区的三维空间分布特征,对疑似区采用电磁法、浅层地震法勘探,再对物探异常区和采空区的关键部位布置适量钻孔探查与验证的勘察技术路线”,减少了物探及钻探工程量,取得了良好的勘察效果。(2).研究了小煤窑采空区“整体切冒式破坏”的失稳模式;揭示了“单煤柱破坏触发煤柱群失稳”的致灾机理;提出了利用现场测试的岩体波速值快速估算采动煤(岩)力学强度及变形参数的方法。(3).研发了“以风积沙为主材,粉煤灰、水泥及石膏为辅材”的采空区快速充填低成本注浆材料,创新研发了“浆液为载体、风积沙为主料的孔内混合”注浆投沙施工工艺,解决了堵孔、结实率低、强度不高、浆液损失量大等技术难题。

三、技术经济指标:(1).项目提出的适宜该地区小煤窑采空区的综合勘察技术路线、最优探测方法组合方式,可将小煤窑采空区勘察费用降低40%以上。(2).项目揭示了小煤窑采空区突发性垮塌致灾机理,提出的采空区稳定性预测评价技术可准确定量计算采空区稳定性系数,提高了采空区安全性评价的可靠度。(3).项目开发的采空区新型充填材料及充填工艺,使得注浆体强度由2.5MPa提高至7.3MPa,注浆体结实率由75%提高至90%,注浆单价由240元/m3降低至156元/m3,大幅节省工程成本。

四、促进行业科技进步作用:本项目针对榆神府矿区小煤窑采空区灾害防治中的技术问题,研究了适宜于此类采空区灾害防治的成套技术体系,丰富了采空区隐蔽灾害防治技术理论,解决了小煤窑采空区隐蔽灾害防治的技术难题,大幅降低了采空区灾害治理工程造价,保障了地面建(构)筑物的安全,为矿区废弃土地资源的高效开发利用提供了新途径。

五、应用推广:现场试验和推广应用表明,该套技术可大幅降低小煤窑采空区勘察及治理工程投资,治理后的小煤窑采空区上方可正常进行工程建设,为大型线性工程选线、大型工业园区及新城镇布局优化提供科技支撑。该项技术已应用到云贵等其他矿区或非煤矿山等类似采空区灾害防治中,在水利、交通、市政等各个领域具有良好的推广应用前景。项目成果已在榆林-神木高速公路、榆林-绥德高速公路、锦界工业园区等11个建设项目中进行了推广应用,取得了良好的应用效果,且与陕煤集团等企业已达成合作意向。


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