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计划任务书(new) 编号类别神华集团科技创新项目计划任务书项目名称急倾斜大段高综放工作面安全开采技术研究项目负责人王宁波来兴平主要承担单位神华公司西安科技大学（盖章）起止时间xx年3月xx年6月31日神华集团公司科技发展部印制 一、国内外概况、水平和发展趋势及专利情况70年代，前苏联在急斜煤层的开采方面进行了一定的研究，研制了应用于急斜煤层的各类综采支架及采煤机，并在此基础上对45以上的急斜煤层开采工艺进行了较系统地研究，基本奠定了急斜煤层开采的科学技术基础。 乌克兰顿涅茨煤矿机械设计院自1986年开始为顿巴斯的龙恩-亚卡矿井和奥尔忠尼基煤管局所属的叶娜基也夫卡娅煤矿设计了急斜煤层采煤机及其相配套的支护设备并装备54个综采工作面。 法国在洛林矿区使用专用的急倾斜采煤机(ANF)和TSA型迈步支架配合工作面防倒防滑装置及措施开采了1590的煤层。 印度以其东北部煤田为基地，研究了应用于急倾斜煤层的柔性支架采煤法、巷柱充填采煤法、掩护支架采煤法、综合机械化及其配套设备。 我国的现代放顶煤技术，实际上是由急斜煤层开始的。 1982年，北京矿务局研制了滑移顶梁液压支架，1983年在木城涧煤矿进行工业试验，1985年通过煤炭工业部鉴定。 而综采放顶煤技术的发展是在学习国外技术基础上研究的。 19801982年，煤炭科学研究总院北京开采所范运策研究员在法国留学期间，详细考察了综合机械化放顶煤采煤法。 1982年5月，起草了以煤炭工业部生产司和煤科院开采所给高扬文部长的报告，申请在我国进行放顶煤采煤方法实验，开始了我国现代放顶煤的进程。 最早进行综采放顶煤试验的是沈阳矿务局蒲河矿缓斜厚煤层。 1984年在蒲河矿首先进行了全部国产设备的缓斜长壁综采放顶煤试验。 由于支架的某些方面存在问题，第一次工业试验没有完全成功。 后经改进重新下井进行工业试验。 直到1986年2月进行技术鉴定。 而在此期间，急斜特厚煤层水平分段综采放顶煤获得成功，先是在窑街二矿，55厚20m煤层采用FY2800-14/28型双输送机插板式放顶煤支架，采2.5m、放7.5m。 后在梅河煤矿三井和乌鲁木齐六道湾矿急斜厚煤层水平分段放顶煤试验，在六道湾煤矿的试验还采用了法国正面截割的采煤机。 最初的试验中，在梅河煤矿三井取得的效果最好，工作面最高年产量达到62.8万吨，工作面最高月产量为6.85万吨。 试验工作面煤层倾角4565，工作面长度74m，水平分段高度17m。 液压支架为FYC400-16/28型，工作阻力4000kN，采煤机为MDY-150型。 显然，梅河煤矿三井之所以在当时的几个试验矿井中成绩突出，工作面长度长（窑街三矿为20m、乌鲁木齐六道湾矿36m）、水平分段高度大（窑街三矿1012m、乌鲁木齐六道湾矿10m），支架工作阻力较大（窑街三矿2800kN、乌鲁木齐六道湾矿3000kN）是其中的一些主要因素。 根据对一些试验工作面的观测，当时采矿界较普遍的看法是急斜水平分段工作面矿山压力显现较为缓和，支架的工作阻力一般采取28003600kN已足够。 急斜特厚煤层水平分段综采放顶煤在我国发展近二十年，目前生产水平最高的是华亭矿区。 华亭煤矿原系地方国有煤矿，是我国较早应用和试验现代放顶煤的矿井。 1986年开始试验滑移顶梁液压支架铺顶网简易放顶煤，1992年试验成功水平分段综采放顶煤，成为我国地方煤矿依靠科技进步改革采煤方法的典型，2000年前工作面最高产量已达120万吨。 xx年该矿又进行以高产高效为目的的工作面技术改革，进行了技术装备的改造，工作面单产超过200万吨。 该矿煤层倾角45左右，煤层厚度33.8668.72m、平均51.15m，试验工作面水平分段（层）高度15m。 设计了适合华亭煤矿开采条件的四连杆重型支架，取代现有支撑力小、支架高度低、易压死、不易放顶的ZFS2400轻型支架。 支架为ZFS4000/16/26大插板低位放顶煤液压支架，采用四柱支撑掩护式反四连杆结构，支架工作阻力为4000kN。 采煤机采用MXQ-350型，并将截深提高到800mm，系统的生产能力也全面提高。 由于煤层倾角为45左右，为了提高采出率，回收靠底板的三角煤，设计制造了专用的可放顶煤的ZFT11000/18/28BM端头支架，xx年最高工作面年产量172.7万吨。 与华亭煤矿相邻的砚北煤矿，xx年急斜水平分段综采放顶煤工作面也达到年产160万吨的高水平。 该矿主采5号煤层，煤层倾角3060、平均45；煤层厚度6.1171.24m、平均46.5m。 90年代采用斜水平分段综采放顶煤。 液压支架为ZF3600/17/28型，工作阻力3600kN。 采煤机为MXG-150/350D交流电牵引采煤机。 乌鲁木齐矿区是我国最早发展急倾斜特厚煤层水平分段综采放顶煤的矿区之一。 1983年11月25日，煤炭科学研究所提出关于开展急倾斜特厚煤层新采煤方法试验的建议，自治区煤炭工业厅以1983新煤字第336号文报告自治区人民政府，请求将这个项目列为国家科研计划项目。 1984年8月，在中国煤炭学会开采专业委员会和煤炭学会于乌鲁木齐联合召开的全国急倾斜煤层开采技术研究会上，与会专家、教授一致建议乌鲁木齐矿区采用“综采放顶煤采煤法”，当年12月，自治区煤炭厅向自治区科委等有关部门呈报了关于申请乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层采煤方法研究课题列为国家科研计划的报告（ （83）新煤字第336号文）。 1984年11月自治区科委向国家科委上报，12月国家科委关于下达一九八四年第二批技术引进计划的通知中列入“边疆开发”项目。 1986年，六道湾煤矿首次在急倾斜特厚煤层中引进了法国的综采设备短机身采煤机，进行了综采放顶煤法的工业试验，1988年3月，通过了部省级鉴定，实现了急倾斜煤层在采煤方法上质的飞跃。 结束了无综采和乌鲁木齐矿务局采煤机械化程度为“零”的历史，该项目获自治区科技进步二等奖。 1988年项目通过鉴定后，虽被煤炭工业部列为“八五”期间煤炭工业重点推广的100个项目之一，但工作面产量一直达不到预期指标，主要是端面顶板破碎，控制“顶板”困难，支架难以运行。 1989年10月，综采放顶煤工作面搬至东二南采区+700回风石门东翼，从开切眼起的120m范围内，属原合并的两个矿井的边界隔离煤柱，形成工作面上方有4555m垂高未被开采的急斜上位顶煤。 乌鲁木齐矿务局又与西安矿业学院合作进行矿山压力显现和顶煤破坏运动放出规律的研究，包括对不同层位顶煤深基点位移的观测。 研究表明，可以把水平分段的高度提高至20m，增加工作面单位推进度的煤炭产量。 由此乌鲁木齐矿区综放水平分段高度大都采用1520m。 经过近20年的发展，依靠科学发展观，不断进行技术改造，综采放顶煤得到较快发展。 特别是“十五”以来，实现了跨越式发展。 各矿的各项技术指标均有大幅提升。 其中，最明显的是全公司煤炭总产量已由“九五”末期的254万吨/年增加至xx年末的850万吨/年；全员工效由“九五”末的2.238吨/工增至xx年末的6.814吨/工；百万吨死亡率由“九五”末的0.857人/百万吨降至“十五”末期的0.16人/百万吨，所发生的几起事故主要是巷道掘进过程的零打碎敲事故，而且实现xx年、xx年和xx年三年无死亡的好成绩，多个矿井荣获煤炭协会颁发的全国特级安全高效矿井称号，特别值得一提的是大洪沟煤矿实现了安全生产十周年；吨煤综合成本由“九五”末的132元/吨降至xx年末的97.24元/吨。 “十五”期间，工人年均工资递增在1500元左右，xx年人均工资接近30000元/年.人。 在此期间，集团公司与西安科技大学合作，进行了“乌鲁木齐矿区急倾斜煤层群安全高效开采关键技术研究”，支持了开采技术的发展。 目前，乌鲁木齐矿区已形成百万吨急斜矿井群，小红沟煤矿综放工作面在工作面长度32m条件下，实现年产107.8万吨，六道湾煤矿正在顺利进行年产200万吨综放面的工业性试验，这些都标志着神华公司开采急斜煤层达到了国际领先水平。 乌鲁木齐矿区从80年代中期应用和研究水平分段放顶煤开采技术，已成功应用近二十年。 合理提高水平分段高度是实现安全高效开采的关键技术之一。 缓斜煤层长壁开采发展高产高效的一条重要经验是在提高工作面装备水平前提下，加大工作面长度，以提高单位推进度的煤炭产量。 急倾斜煤层水平分段放顶煤开采与缓斜煤层长壁开采不同，工作面长度受煤层厚度的限制，因而合理提高水平分段是提高单位推进度的煤炭产量的重要途径。 乌鲁木齐矿区第一个综放试验工作面工业试验的开采研究，由原乌鲁木齐矿务局与北京开采所、煤研所等合作完成，我国现代放顶煤技术的开拓者樊运策研究员参加了研究。 当时水平分段高度确定为10m。 1988年通过鉴定后虽被煤炭工业部列为“八五”期间煤炭工业重点推广的100个项目之一，但工作面产量未达到预期指标，主要是端面顶板破碎，控制“顶板”困难，支架难以运行。 1989年10月，综采放顶煤工作面搬至东二南采区+700回风石门东翼，从开切眼起的120m范围内，属原合并的两个矿井的边界隔离煤柱，形成工作面上方有4555m垂高未被开采的急斜上位顶煤。 乌鲁木齐矿务局委托西安科技大学石平五教授进行矿山压力显现和顶煤破坏运动放出规律的研究，包括对不同层位顶煤深基点位移的观测。 研究表明，可以把水平分段的高度提高到20m左右，增加工作面单位推进度的煤炭产量。 由此，乌鲁木齐矿区综采放顶煤水平分段高度大都采用1820m。 1993年针对大段高放顶煤可能形成的大范围采空区大面积垮落的危险性，石平五教授系统地研究了大段高开采围岩破坏演化规律，发生大范围岩层垮落危险性及适用监测方法。 经过近20年的发展，依靠科学发展观，不断进行技术改造，综采放顶煤得到较快发展。 “十五”期间神新公司各矿的各项技术指标均有大幅提升(见表1表8)。 表1神新公司2000年-xx年主要工业技术经济指标（汇总）时间指标名称年序号计量单位2000xx年xx年xx年xx年xx年xx年1原煤总产量万吨2543203524125066338502工业总产值（现价）万元307263928143042435964903059921914643原煤销售量万吨244327336.4403.8474.9623.68724矿井产量万吨218289313.8371.8492.66288015掘进总进尺米187662541421387xx32569523881339766生产进尺米179712502921387194832515623278337897开拓巷道进尺米45744690297636643276236933258掘进工作面平均月进度米/个/月82.1699.7483100.2286.3784.49111.319原煤生产人员效率吨/工2.2382.4852.9094.0124.935.7636.81410回采工作面效率吨/工10.911.5212.88317.28520.34622.64628.52411掘进工作面效率米/工0.1620.1750.1450.180.210.2240.20912回采工作面平均月产量吨/个/月2194622712253393027332099422985606813回采工作面采煤面积平方米16224419668619581520361224963934164637609314回采工作面每平方米产量吨/平方米12.913.99215.48917.46318.74617.50920.16915回采工作面采煤机械化程度%64.668.1681.3883.989.295.6498.0516掘进装载机械化程度%47.1347.4250.6262.0967.5566.8479.0717生产矿井全部掘进率米/万吨86.0888.0268.1653.8852.1638.0342.1818生产掘进率米/万吨82.4486.4568.1652.451.0737.0742.1819开拓巷道掘进率米/万吨20.9816.249.489.856.653.774.1520成本万元2709136881373344399143984518418018021利润万元326239924056761061-231787722原煤制造总成本万元1540421214216382444622937337994444623原煤制造单位成本元/吨70.6667.0561.4359.2755.0959.861.0324综合单位成本元/吨132119.28120.56118.9994.288197.24表2神新公司2000年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿76.82302.636104.9369.9616.9826522苇湖梁煤矿75.06602.221104.566.6317.1720653碱沟煤矿50.11482.2212.119101.9581.6115.9410664小红沟煤矿23.3725.7572.438110.2181.1413.216955大洪沟煤矿13.3402.014113.0658.7915.185076鉄厂沟煤矿15.501xx8.754777全局254.2170.8572.23813270.8616.579903表3神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿92.600002.484100.9470.5816.8320832苇湖梁煤矿88.416802.327102.0768.1716.2716413碱沟煤矿52.019002.23393.0781.5716.329294小红沟煤矿35.100003.41988.0910013.255675大洪沟煤矿23.960002.93995.9961.7815.134756鉄厂沟煤矿27.6357083.1418.623637全局319.731502.485119.2872.2916.197894表4神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿95.188802.92090.5670.6016.81xx2苇湖梁煤矿83.262602.43495.2967.0117.6416733碱沟煤矿56.300002.51687.3781.6315.799334小红沟煤矿42.041804.54778.4499.2813.815445大洪沟煤矿37.000004.09182.1385.1015.804746鉄厂沟煤矿38.46840091.3715.184137全局352.261602.909120.5676.1616.198404表5神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿100.18000.9983.72687.9669.1117.0919762苇湖梁煤矿84.600002.69495.9569.4719.0715523碱沟煤矿66.262704.35084.1179.9115.719094小红沟煤矿48.455505.17476.2399.8114.115405大洪沟煤矿46.800005.60480.9598.3813.824676鉄厂沟煤矿60.084406.20180.8285.4814.614207金川煤矿6.0935080.008其他矿井9全局412.47610.244.012118.9978.8516.338290表6神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿106.000004.21295.9369.2416.0618182苇湖梁煤矿86.166803.00983.169.1918.1915013碱沟煤矿75.180005.65472.3380.7615.018074小红沟煤矿55.016806.08861.410012.95025大洪沟煤矿60.600007.12967.359913.774516鉄厂沟煤矿71.500006.53068.0980.2115.44867金川煤矿38.443508.78964.148其他矿井13.47209全局506.379104.93094.2878.8815.58106表7神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿123.000004.64191.8169.3016.3716722苇湖梁煤矿91.600003.25273.5870.7415.2713083碱沟煤矿92.60001.086.78882.3390.7813.947694小红沟煤矿72.616807.71565.3299.9013.944835大洪沟煤矿70.651807.87168.6498.2314.034436鉄厂沟煤矿80.068006.9878.1284.1016.785087金川煤矿93.860009.10580.9275.2518.678其他矿井8.82119全局633.21770.165.76381.0081.3615.447829表8神新公司xx年主要工业技术经济指标序号指标名称单位产量（万吨/年）百万吨死亡率（人/百万吨）原煤生产人员工效（吨/工）综合成本（元/吨）回采率（）商品煤灰份（）在岗职工平均人数（人）1六道湾煤矿138.29360.7234.756111.6971.0517.2713672苇湖梁煤矿102.04380.9803.98089.7673.5217.4410383碱沟煤矿107.82810.0006.99289.9290.9215.646274小红沟煤矿108.36680.00011.04367.0399.7916.393865大洪沟煤矿109.81880.0009.92562.6298.5516.743216鉄厂沟煤矿130.87000.0007.65872.9583.4219.794527金川煤矿91.23801.09612.08375.2175.7622.978其他矿井61.54099全局850.00000.3536.81497.2481.7518.257311从统计表看出，乌鲁木齐矿区6对生产矿井从“九五”末的2000年到xx年，产量从254万吨/年增加到530.5万吨/年，提高了108%，百万吨死亡率从0.854减少到0.16，降低了81%，全员工效从2.238吨/工增加到5.763吨/工，提高了157%，综合成本从132元/吨下降到81元，降低了38%，回采率从70.86%增加到81.36%，提高了15%，灰份从16.57%下降到15.44%，降低了7%，职工人数从9903人减少到7829人，降低了21%。 该矿区从xx年开始推广大段高技术，从统计数据表明，段高的合理增加，通过有效的技术手段，并没有导致回采率降低，反而略有增加，没有使商品煤灰份增加，反而略有下降，而且矿井综合成本大幅度下降，企业效益大幅提高，重大安全事故总体得到有效遏制。 装备水平进一步提高，采矿工艺科学管理水平得到进一步提升。 xx年，乌鲁木齐矿区6对生产矿井原煤产量达到697.2万吨，比xx年的530.5万吨，增加了166.7万吨，增加31.5%。 矿区内的6对生产矿井产量均超过百万吨，形成了急斜煤层开采的百万吨矿井群，这在世界上都是绝无仅有的。 小红沟煤矿综放试验工作面，在工作面长度仅有32m条件下，xx年年产量108万吨，达到了急斜煤层开采的国际领先水平，水平分段高度为18m。 乌鲁木齐矿区的6对生产矿井均属于低沼气矿井，随着开采的发展，个别矿井出现瓦斯异常区。 xx年碱沟煤矿+564综放面出现瓦斯异常区，采用采前预抽放、采后采空区抽放，有效控制了瓦斯，实现了安全生产，xx年年产量107万吨。 该区域各矿的工作面配套工艺日趋成熟，具有较大的推广价值。 二、主要研究内容、目标、技术关键及主要技术经济指标2.1研究项目所包含的主要内容顶煤的软化技术和可放性研究急倾斜大段高放顶煤与围岩破坏移动规律及结构分析急倾斜大段高综放工作面矿压显现规律与支架选型大段高综放安全高效开采合理水平分段高度及采出率研究综合分析神华公司乌鲁木齐井田急倾斜大断高综采放顶煤工作面的安全性和经济性，提出急倾斜放顶煤工作面最佳安全生产工艺技术大段高综放防瓦斯、防火和防治水基础研究2.2与现有技术及装备的对比分析本项目在急倾斜煤层合理提高水平分段高度的优点是大幅度降低了掘进成本和百万吨掘进率。 提高单位推进度的煤炭产量，同时也减少在急倾斜煤层反复搬家所带来的巨大困难，并减少相应经济浪费。 以120m阶段垂高为例，工作面采高以2.5m计。 若采用水平分层法开采（见图1），并不计开采过程中煤体损失，共划分48个工作面。 每个工作面布置运输与轨道各两条顺槽，各工作面走向长度以4km计，48个工作面共布置96条顺槽，巷道掘进总长度共计384km。 参照乌鲁木齐矿区各矿实际开采情况，矿区各工作面每米巷道的成巷费用euC基本在2500元/m2700元/m之间，取平均值2600元/m。 48个工作面的成巷总费用t C为984.93840002600?LCCeut亿元准备工作面回风平巷运输平巷图例煤采空区岩层图1水平分层法开采若采用水平分段放顶煤开采（见图2），放煤高度严格按国家煤矿安全规程第68条的13的比例设计，各工作面分段高度为10m，若不计煤柱损失，共划分为12个工作面。 各工作面走向长度以4km计，每个工作面布置运输与轨道各两条顺槽，如此12个工作面的顺槽数为24条，巷道掘进总长度共计96km。 各工作面每米巷道的成巷费用euC取平均值2600元/m。 因此在10m段高情况下，12个工作面的成巷总费用t C为496.2960002600?LCCeut亿元相比于分层开采，可节省费用7.488亿元。 若将段高提升至20m，则要布置6个工作面，少掘12条巷道，如此6个工作面的顺槽数为12条，巷道掘进总长度共计48km。 工作面每米巷道的成巷费用euC取平均值2600元/m。 因此在20m段高情况下，6个工作面的成巷总费用t C为248.1480002600?LCCeut亿元相比于10m段高开采，20m段高开采又可节省费用1.248亿元。 如果经过进一步技术改进，在科学研究基础上，在安全保障前提下，将段高提升至30m，则只需布置4个工作面，相比于10m段高开采，少掘16条巷道。 如此4个工作面的顺槽数为8条，巷道掘进总长度共计32km。 工作面每米巷道的成巷费用euC取平均值2600元/m。 因此在30m段高情况下，4个工作面的成巷总费用t C为8320320002600?LCCeut万元相比于20m段高开采，30m段高开采又可节省费用4160万元。 详细对比情况见表9。 运输顺槽工作面回风顺槽图例煤采空区岩层图2急斜水平分段放顶煤工作面表9开采方案经济比较工作面采高为2.5m开采方案设计分析以120m阶段垂高为例序号开采方案工作面个数工作面走向长度（Km）顺槽数巷道掘进总长度（Km）成巷标准（元/米）成巷总费用（亿元）备注1水平分层120/2.5=4849638426009.984煤柱自然发火，采空区煤自然2分段高度10m120/10=124249626002.4963段高20m120/20=64124826001.2484段高30m120/30=4483226000.8322.3研究目标本项目的总体目标是研究保证大段高安全开采技术基础，使其成为支持乌鲁木齐矿区全面实现急倾斜煤层现代化安全、高产、高效矿区，创新发展急倾斜煤层开拓开采大型化、现代化、本质安全的科学依据。 本项目的终极目标是实现高安全性、高保障性、高产、高效、可持续与跨越式发展。 2.4技术关键技术关键急斜大段高综放工作面安全高效开采能否与如何实现。 本项目的技术特点系统总结神华公司在开发乌鲁木齐急倾斜矿区达到国际先进水平的基本技术经验的基础上，重点研究保证大段高安全开采技术基础，成为支持乌鲁木齐矿区全面实现急倾斜煤层现代化安全、高产、高效矿区，创新发展急倾斜煤层开拓开采大型化、现代化、本质安全的科学依据。 关键技术和关键工艺研究大段高条件下围岩破坏规律、矿山压力显现规律及顶煤放出规律。 研究大段高条件下瓦斯、水、火和煤尘致灾机理，研究有效的防治方法的技术基础，以保证实现本质安全开采。 研究大段高条件下以大采高支持大放高技术可行性，提出急倾斜煤层放顶煤开采技术装备的基本要求。 按照1:3的要求，即使是支架高度提高到4.56.0m，放顶煤一次采全厚才可以达到1824m。 还是达不到30m。 而且过大采高还可能带来工艺实施的新问题。 相配套的采煤机也是技术装备难题。 这些问题的研究到工业性试验，一两年是解决不了的，且投资巨大。 关键的问题是大段高是否能保证安全开采，这是研究的核心技术问题。 适当的提高支架高度以提高开采高度是有利的，因此需要在研究大段高工作面“支架-围岩”关系的基础上，以本质安全开采为目标，研究大段高条件下以大采高支持大放高技术可行性，提出急倾斜煤层放顶煤开采技术装备的基本要求。 2.5主要技术与经济指标主要技术与经济指标包括以下几点实现急倾斜大段高工作面安全生产；分段高度提高到25m以上；工作面禁止放炮，采取其他有效措施使顶煤达到充分破碎，满足放出条件，工作面采出率达到85%以上；工作面年产量达到100150200万吨以上的可持续跨越；探索急倾斜大段高综放工作面煤层、顶底板围岩移动及破坏规律，矿压显现规律，确定围岩的破坏范围；通过对各种支架分析研究，确定大段高综放条件下支架合理工作阻力及支架几何特征参数；采取合理措施减少三角煤的损失，得出工作面矿压显现规律和顶煤放出率的关系；提出急倾斜大段高放顶煤安全开采工艺技术；经济技术指标达到国内煤矿先进水平，国际急斜煤层开采的先进水平，工艺路线先进及设备选型合理。 三、达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用的前景3.1项目完成后所能达到的技术水平本项目完成后主要经济与技术指标达到国内先进水平和国际急斜煤层开采的先进水平，总体上达到国际先进水平。 3.2经济效益形成的单井200万吨的矿井生产能力或急斜煤层大段高综放开采的1000吨矿区（井群）生产能力；优化开采工艺，大幅度降低巷道掘进成本。 3.3社会效益实现急斜煤层大段高综放工作面安全高产高效；促进矿井升级改造，实现可持续与跨越式发展；促进少数民族聚居区和经济安全与政治稳定；促进工业反哺其他产业的发展，促进和谐矿区建设。 3.4推广应用前景本项目的研究成果在神华公司以及神华集团所属同类矿区或同类煤层赋存条件下的安全开采具有推广前景；在全国其他同类矿（井）区（如青海省）或同类煤层赋存条件下的安全开采具有推广前景。 四、采用的研究、实验方法和技术路线4.1研究方法与技术手段现场调查与监测综合理论研究（室内力学实验研究物理相似模拟研究数值计算）现场安全、高产、高效开采。 4.2主要技术路线及工艺流程本研究主要技术路线及工艺流程如下急倾斜大段高综放工作面安全开采技术大段高工作面现场综合调查与监测综合理论研究综合实验研究大段高安全开采工艺及工业化试验开采特征调查与取样数字化矿压力监测智能化AE监测与钻孔窥视顶煤破碎及弱化效果监测现代安全管理与栅栏理论现代数学与工程力学理论计算机与人工智能理论系统工程原理与优化理论综合煤岩石力学性态实验变尺度物理相似模拟实验精细化智能数值追踪计算大段高顶煤弱化试验大段高顶煤高效放出试验支架快速推进与开采试验采空区动力灾害防治试验急倾斜大段高综放工作面安全高产高效开采技术及保障体系 五、现有技术基础及条件5.1现有的技术基础西安科技大学是教育部和陕西省共同建设的综合性大学，是西部从事煤炭矿山安全生产教育与研究的惟一一所大学，现有博士后科研流动站。 学校拥有本项目相关实验室、应用软件和先进的测试仪器。 近年来在采矿工程、安全工程、地应力测量、巷道加固、西部矿山安全开采与灾害控制等方面取得许多科研成果，解决了许多工程实际问题。 近五年来，在采矿工程、岩土工程、安全技术及工程等领域完成了国际合作项目、国家自然科学基金项目、国家重点攻关项目，省(部)级科技攻关项目和自然基金项目及企业委托项目300余项，获国家级奖励4项、省(部)级奖励30余项、为企业创造经济效益10亿多元，具有特色并达到国际先进水平或国内领先水平的主要科研基地教育部西部矿井开采及灾害防治(省部共建)重点实验室。 实验室现有教授10人，副教授3人，高级工程师3人，具有博士学位8人，石平五教授任实验室学术委员会主任，伍永平教授任实验室主任。 实验室不仅是科学研究基地，而且是采矿工程及相关学科硕士、博士等高层次人才的培养基地。 本项目相关研究人员从专业、学历层次、知识结构、科研与创新能力、年龄以及从事现场工作能力及时间等方面均有一定的基础。 5.2现有设备条件现有设备条件包括不同规模和尺度的平面和立体相似模拟实验装置，固液气三相介质耦合作用实验装置系统一套，MTS测试装置系统一套，数字化声发射监测系统一套，瓦斯吸附与解析实验装置系统一套，1.5吨煤自然发火实验台一架，松动圈测试仪器一台，钻孔窥视系统一套，大型多功能立体支架实验装置及系统1套。 另外，还有FLAC3D软件、2DBlock软件，UDEC软件和RFPA软件等。 六、项目实施进度计划及年度目标本项目研究工作从合同签定之日起，一年半时间完成。 计划进度如下xx年5月xx年6月。 总结六道湾煤矿200万吨试验工作面技术经验，形成大段高安全高效开采系统技术体系。 选择2个大段高工作面，进行观测工作的技术准备，并且完成第一个工作面的系统观测。 观测的重点是大段高工作面矿山压力与围岩运动智能化观测，尤其要监测支架与顶煤的动力学特征规律观测仪表拟采用天地科技股份有限公司的CDW-60R观测设备及系统。 xx年5月xx年8月。 以碱沟煤矿瓦斯异常区抽放观测及效果评价与控制为背景。 研究采动应力场及煤岩体裂隙动态时空演化及分布规律，采动过程中煤层瓦斯解吸及渗流规律，采动裂隙场与瓦斯流动场耦合作用规律，这是预测采动影响条件下的瓦斯流动和高效抽采瓦斯的理论基础。 xx年6月xx年12月，煤层可放性现场开采模式与工业化试验。 系统确定开采模式与关键技术参数之后，我们负责现场工业化试验的技术指导，全面进行试验，及时收集资料，反馈开采信息并进行对比分析。 xx年1月xx年6月30日，全面总结安全绩效评价。 与此同时，同步进行实验室实验及相关基础研究xx年5月xx年7月，含水体下急倾斜煤层开采涌水流动规律分析以及不同开采推进速度对裂隙控制作用分析；xx年5月xx年8月，大段高开采模式模拟与合理技术参数确定；xx年7月xx年9月，大段高顶煤放出实验平面和立体物理模拟研究及分析，深入进行支架与顶煤动力学演化特征深入分析计算，寻找其动力学关系特征，为现场开采模式确定和技术参数定量确定奠定科学基础；xx年8月xx年10月，大段高瓦斯流动规律实验及分析。 包括含瓦斯煤岩的物理力学特性及本构关系，井下采动过程中地应力、瓦斯与煤岩体之间相互耦合的煤岩动力灾害演化机制，采动影响下煤岩体的地球物理响应，建立基于多场耦合的煤岩瓦斯动力灾害多信息融合判识模型，是煤岩瓦斯动力灾害监测预警及预防的理论基础；xx年10月xx年12月，完成实验室和现场试验对比基础研究及工程控制对策，包括不同开采推进速度对裂缝演化的控制作用对比、“固-液-气”三相介质渗流-应力-损伤耦合、迁移和流动规律的定量化对比分析等；xx年1月xx年6月30日，全面、系统、综合地分析及总结研究成果，并申请验收和鉴定。 另外，本项目属跨年度项目，年度计划和年度目标如下xx年度，计划完成合同所规定的主要研究内容，包括现场调研与资料收集，监测方案设计与现场监测，室内“固-液-气”三相介质物理相似模拟实验，部分现场开采试验与理论计算及相关研究。 xx年年度目标提交初步研究报告值得说明的是目前我们课题组的邵小平已经设计并铺装的物理相似模拟实验，完成碱沟煤矿、苇湖梁煤矿的岩样和煤样的采集，已运达西安科技大学的重点实验室由苏普正高工负责加工，张嘉凡副教授正在开展注水软化的力学测试实验及分析，柴鑫等正在进行相关数值计算及分析。 另外，还购置了部分监测仪器，一旦合同签订，立即组织监测队伍进驻矿区开展工作。 xx年度，修改、补充，完善研究内容，全面、系统总结研究成果。 xx年度年度目标提交最终研究报告，申请验收或鉴定。 鉴于有些实验需要根据现场实际开采进度与计划进行，上述有关内容的进行时间可能会有相应变动，在此特别予以说明。 总的提交研究总报告的时间，不晚于xx年7月31日。 七、承担单位和主要协作单位及分工7.1主要承担单位情况及承担任务与责任主要承担单位情况项目承担单位神华公司的前身是乌鲁木齐矿业（集团）有限责任公司，依托自治区首府乌鲁木齐市，是一个以煤炭开采加工为主业，兼营发电、供电、建材、机械制造、汽车运输、工程设计施工、房地产开发等产业的跨地区、跨行业的国有控股的企业集团，是自治区直属国有重点煤炭企业和重点煤炭生产基地之一。 神华公司资产总额为22.18亿元，职工人数为7311人。 神新公司现有9对矿井中有6对开采的是急倾斜煤层，分别是六道湾煤矿、苇湖梁煤矿、碱沟煤矿、小红沟煤矿、大洪沟煤矿和铁厂沟煤矿。 本项目承担任务与责任配合与协助协作单位制订研究方案，协助进行现场调研与资料收集，煤和岩石取样与运送，协助进行现场监测，组织并实施现场工业性实验。 7.2主要协作单位情况及承担任务与责任主要承担单位情况项目主要协作单位西安科技大学现有7个学院和11个直属系部；博士学位一级学科1个；博士学位二级学科9个；博士后科研流动站1个；硕士学位学科34个；本科专业35个。 拥有1个国家重点学科4个省(部)重点学科，3个省（部）重点实验室。 现有在校各类学生16000余人，拥有博士生导师35人，正、副教授350人。 近2年来，在采矿工程、安全技术及工程等领域完成了国际合作项目、国家自然科学基金项目、国家重点攻关项目，省(部)级科技攻关项目和自然基金项目及企业委托项目192项，获国家级奖励1项、省（部）级奖励24项，为企业创造经济效益10多亿元，出版专著与教材197部。 本项目承担任务与责任制订研究方案，配合并指导现场监测以及相关培训，室内实验与理论研究，研究报告。 九、项目负责人及项目主要工作人员情况9.1项目负责人依托单位情况本项目负责人依托单位西安科技大学是教育部和陕西省共同建设的综合性大学，是西部从事煤炭矿山安全生产教育与研究的惟一一所大学，现有博士后科研流动站。 学校拥有本项目相关实验室、应用软件和先进的测试仪器。 近年来在采矿工程、安全工程、地应力测量、巷道加固、西部矿山安全开采与灾害控制等方面取得许多科研成果，解决了许多工程实际问题。 近年来在采矿工程、岩土工程、安全技术及工程等领域完成了国际合作项目、国家自然科学基金项目、国家重点攻关项目，省(部)级科技攻关项目和自然基金项目及企业委托项目300余项，获国家级奖励4项、省(部)级奖励30余项、为企业创造经济效益10亿多元，具有特色并达到国际先进水平或国内领先水平的主要科研基地教育部西部矿井开采及灾害防治(省部共建)重点实验室。 研究团队拥有从事煤矿开采研究尤其是急倾斜煤层相关研究的专业技术人员，有较高的理论水平和工程实践能力，有多次承担过煤炭开采研究课题的经历，具备完善的试验、检测手段及设备。 9.2项目依托单位负责人情况来兴平（1971-），男，博士(后)，教授，主要学习与工作经历如下xx.9xx.5，日本九州大学工学部访问学者；xx.7xx.3，北京科技大学采矿重点学科博士后流动站，导师蔡美峰教授；1999.3xx.7，北京科技大学土木工程学院，获博士学位，导师蔡美峰教授；1996.4至今，西安科技大学能源学院和陕西省岩层控制重点实验室；1993.91996.4，包头钢铁学院采矿工程专业，获硕士学位；1989.91993.7，西安矿业学院采矿工程专业，获学士学位。 本项目负责人主要独立承担的项目包括国家自然科学基金(No.10402033），陕西省科技厅、教育厅资助项目（2项）以及多项现场合作工程项目，获省部级奖励4项，出版著作2部，公开发表论文40多篇，多篇被SCI，EI和ISTP收录，获得2项省部级科技进步奖，xx年3月获得霍英东教育基金会第九届高等院校青年教师奖，xx年10月获得国家自然科学基金青年基金资助研究项目，xx年被共青团陕西省委评为陕西省十大杰出青年。 来兴平独立负责的纵向研究项目及相关情况序号1项目名称项目项目批准号10402033执行年限xx-xx西部矿区大采空区煤岩失稳国家自然科学基金委及衍生灾害“S-AE-D”定量化预报基础研究正在进行2西部矿山大尺度采空区动力灾害与预报基础研究陕西省教育厅04JS19xx-xx正在申请鉴定xx-xx已结题3大尺度采空区煤损伤声发射相似模拟实验基础研究陕西省科技厅xxE213来兴平负责横向合作研究项目及相关情况序号省份矿区名称项目名称关键技术问题执行年限1陕西大柳塔煤矿大柳塔煤矿1-2煤6m厚煤层一次采全高开采方法及支架围岩双馈动力学研究华亭矿区衍生环境灾害预测与综合防治研究6m支架支护阻力确定,支架-围岩双馈动力学采空区附近矸石山衍生灾害xx-xx已经验收2甘肃华亭煤矿xx-xx已经验收xx-xx已经提交研究报告xx-xx已经验收华亭煤矿急倾斜特厚煤层开采动力灾害预测及防御技术研究急倾斜特厚煤层动力灾害预计3四川金刚煤矿金刚煤矿综采工作面支护技术研究不停产的前提下矿井升级改造西部高瓦斯矿井构造断层带软岩巷道稳定性监测与支护方案设计破碎围岩动力学冒顶失稳，综合监测，方案设计开采过程中动力灾害防治4宁夏石嘴山一矿深部高应力岩层巷道稳定性控制及支护技术研究xx-xx已经鉴定5宁夏羊场湾煤矿强震区破碎围岩环境下大断面巷道岩层控制综合支护技术研究羊场湾煤矿6.2m大采高综采支架支护阻力研究xx-xx正在进行羊场湾煤矿xx-xx正在进行9.3项目主要工作人员的单位、姓名、职称、职务等情况本项目技术总