项目名称中国矿业大学.docx
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项目名称中国矿业大学.docx
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项目名称中国矿业大学
一、项目名称
复杂条件下约束混凝土支护理论与关键技术及工程应用
二、申报奖种
科技进步奖
三、推荐单位
山东大学
四、项目简介
随着我国煤炭资源的持续开发及基础设施规模的快速增大,越来越多的矿山巷道、交通隧道等工程修建在高应力、极软岩、强采动及断层破碎带等复杂地质条件区域。
传统支护条件下极易产生围岩大变形、冒顶、塌方等工程灾害,成为制约此类工程安全建设的重大难题。
本项目将地面约束混凝土先进结构技术引入到地下工程支护领域,创造性地提出了适用于复杂条件巷(隧)道的约束混凝土高强支护体系。
围绕该支护体系,历经科研攻关和工程实践,研发了系列创新性试验系统,揭示了围岩支护相互作用机理,建立了约束混凝土支护理论与设计方法,形成了成套关键技术、装备及施工工法,攻克了此类工程建设难题,取得如下创新性成果:
1、研发了围岩支护状态探测系统与全比尺拱架力学试验系统,突破了围岩实时测试及现场拱架围岩压力定量施加等关键试验技术,揭示了复杂条件巷(隧)道围岩-支护相互作用全过程演化机理及高强控制机制。
2、基于"高强、完整、让压"耦合支护理念,首创了约束混凝土支护体系,通过系列试验明确了约束混凝土拱架钢混耦合效应及关键部位强化机制,建立了拱架内力与承载能力计算方法,形成了约束混凝土支护理论及设计方法。
3、研发了约束混凝土定量让压拱架、增阻让压锚杆及高效预紧装置等系列关键技术,创建了矿山巷道"内-中-外"支护体系施工工艺,形成了约束混凝土支护体系成套施工工法,攻克了复杂条件围岩控制难题。
研究成果在赵楼煤矿、梁家煤矿及港沟隧道、龙鼎隧道等数十个复杂条件地下工程中成功应用,取得了显著的经济和社会效益。
本项目获得国家发明专利22项,省部级工法3项;发表论文77篇,其中SCI收录18篇,EI收录51篇。
项目技术应用通过了由中国工程院王梦恕院士、杨秀敏院士和任辉启院士为主任的专家组论证,论证结论为:
该体系能够更好的控制围岩变形,是安全、高效、经济的支护体系。
项目成果通过了由蔡美峰院士为主任的科技成果鉴定,鉴定结论为:
总体技术达到国际领先水平。
该项目为解决复杂条件地下工程围岩控制难题提供了理论和技术支撑,促进了地下工程支护技术革新,具有广阔的应用前景。
五、主要完成单位及创新推广贡献
1、山东大学排名:
1
项目负责单位,全面负责项目研究工作。
主要科技贡献包括:
(1)研发了围岩支护状态探测系统与全比尺拱架力学试验系统;
(2)基于围岩承载结构失效机理,创立了约束混凝土高强支护体系;
(3)提出了约束混凝土支护理论及设计方法;
(4)创建了矿山巷道“内-中-外”支护体系施工工艺,形成了约束混凝土支护体系施工工法;
(5)项目总结、分析、撰写研究成果。
主持了研究成果在多个矿山巷道工程及交通隧道工程中的应用和推广工作。
2、济南大学排名:
2
主要科技贡献包括:
(1)开展了隧道约束混凝土拱架1:
1室内试验;
(2)明确了不同类型、不同形式拱架的变形破坏机制与力学特性,得到了拱架承载能力计算方法;
(3)协助第1完成单位研发了让压拱架拼装、核心混凝土灌注等约束混凝土支护体系成套施工技术;
(4)协助第1完成单位明确了复杂条件交通隧道围岩破坏及支护体系失效机理。
3、山东建筑大学排名:
3
主要科技贡献包括:
(1)协助第1完成单位研发了增阻让压锚杆及高效预紧装置等关键技术;
(2)协助第1完成单位明确了复杂条件巷道围岩破坏及支护体系失效机理;
(3)协助第1完成单位研发了约束混凝土支护体系关键技术;
(4)协助第1完成单位建立了约束混凝土支护体系成套施工工艺。
4、山东天勤矿山机械设备有限公司排名:
4
主要科技贡献包括:
(1)协助第1完成单位研发了全比尺拱架力学试验系统,研制了反力装置、荷载施加装置和组合调整垫块等,开展了拱架室内试验;
(2)协助第1完成单位推进了约束混凝土支护体系在矿山和隧道工程的应用;
(3)协助第1完成单位研发了围岩支护状态探测系统。
5、中国矿业大学排名:
5
主要科技贡献包括:
(1)协助第1完成单位明确了约束混凝土支护体系现场设计参数选取依据;
(2)协助第1完成单位推进了研究成果在矿山巷道工程的推广与应用。
6、山东科技大学排名:
6
主要科技贡献包括:
(1)协助第1完成开展了约束混凝土拱架1:
1室内试验,明确了约束混凝土拱架力学性能;
(2)协助第1完成单位建立了约束混凝土拱架内力与承载能力计算方法。
六、推广应用情况
本项目先后在赵楼煤矿、梁家煤矿及港沟隧道、龙鼎隧道等数十个复杂条件地下工程中进行推广应用,解决了复杂条件地下工程围岩的变形和破坏问题,保证了该类工程的施工安全性,提高了施工效率及工程质量。
七、曾获科技奖励情况
获奖项目名称
获奖时间
奖项名称
奖励等级
授奖部门(单位)
高应力软岩巷道方型钢管约束混凝土拱架立体支护体系施工工法
2015年01月
煤炭行业工程建设工法
部级
中国煤炭建设协会
U型钢约束混凝土拱架
巷道支护施工工法
2015年01月
煤炭行业工程建设工法
部级
中国煤炭建设协会
公路隧道方钢约束混凝土
支护体系施工工法
2018年01月
山东省省级工程建设工法
省级
山东省住房和城乡建设厅
八、主要知识产权证明目录
知识产权类别
知识产权
具体名称
国家
(地区)
授权或申请号
授权日期
权利人
发明人
发明专利有效状态
授权发明专利
一种适用于地下隧洞的高强约束混凝土支护体系
中国
ZL201610538204.X
20170531
山东大学
王琦;李术才;秦乾;孙会彬;栾英成;江贝;潘锐;于恒昌;常涛;王雷;高松;鹿伟
专利权有效
授权发明专利
应用于钻机的地质状况实时反映与超前探测系统及方法
中国
ZL201510159253.8
20171208
山东大学
王琦;李术才;高松;江贝;高红科
专利权有效
授权发明专利
适用于地下工程支护拱架的定量让压节点
中国
ZL201210398001.7
20150415
山东大学
王琦;李术才;李为腾;江贝;张波;王富奇;郭念波;张世国;邵行;潘锐;刘文江;阮国强
专利权有效
授权发明专利
一种新型壁后复合充填结构及其施工工艺
中国
ZL201510152646.6
20170419
山东大学
王琦;李术才;平奕炜;杜郁;邵行;江贝;于翔;蒋昕峄;陈江舟;张琪;栾英成;郭宇晶;田旖旎;任尧喜;丁国利;姜作华;邹玉龙;王富奇;郭念波;张世国;刘文江;肖国强;张建;潘锐;
专利权有效
授权发明专利
一种钢管混凝土拱架耦合性能检测及评价方法与检测结构
中国
ZL201510158585.4
20170704
山东大学
王琦;江贝;栾英成;李术才;王春河;何绍衡;平奕炜;王雪亮;邵行;王富奇;郭念波;鹿伟;王雷;李晓亮;曾昭楠;秦乾;于恒昌;高松;陈红宾;高红科;许英东;常涛;张皓杰;潘锐;
专利权有效
授权发明专利
可自动退锚的全螺纹锚杆预紧力施加装置及操作方法
中国
ZL201310596116.1
20150415
山东大学
王琦;李术才;王洪涛;江贝;任尧喜;梁艳红;邵行;潘锐;张波;张开;何绍衡;甘亮
专利权有效
授权发明专利
一种拼装约束混凝土拱架的方法
中国
ZL201510157338.2
20170704
山东大学
王琦;李术才;江贝;周勇;孙会彬;栾英成;田旖旎;张波;王富奇;王春河;高雪池;郭念波;任尧喜;王保齐;邵行;鹿伟;高松;秦乾;于恒昌;许英东;高红科;胥洪彬
专利权有效
授权发明专利
组合可调式约束混凝拱架大型力学试验系统
中国
ZL201410083656.4
20160302
山东大学;山东天勤矿山机械设备有限公司
王琦;李术才;江贝;李为腾;孙会彬;邵行;王培军;王新;曾艳君;王富奇;张波尹;明德;郭念波;秦乾;于恒昌;王雷;高松;栾英成;张若祥;任尧喜;孙广涛;寻传林
专利权有效
授权发明专利
一种含金属网背板的高应力软岩巷道支护体系及施工方法
中国
ZL201510159243.4
20170329
山东大学
李术才;王琦;江贝;郭宇晶;邵行;于翔;任尧喜;王富奇;郭念波;刘文江;肖国强;丁国利;姜作华;栾英成;鹿伟;高松;秦乾;于恒昌;许英东;高红科;胥洪彬
专利权有效
授权发明专利
增阻让压锚杆
中国
ZL201210020742.1
20141210
山东大学
李术才;王琦;李智;李为腾;王德超;王洪涛;王汉鹏;江贝
专利权有效
授权发明专利
一种加强混凝土喷层与拱架间连接性能的结构及方法
中国
ZL201510157330.6
20170419
山东大学
江贝;王琦;李术才;张琪;孙会彬;蒋昕峄;周勇;王富奇;邵行;鹿伟;栾英成;高松;秦乾;于恒昌;许英东;高红科;胥洪彬
专利权有效
授权发明专利
一种钢管混凝土拱架承载力确定方法
中国
ZL201510034072.2
20170616
山东科技大学
李为腾;梅玉春;王书庆;张浩杰;李建伟
专利权有效
九、主要完成人情况表
1、姓名:
王琦排名:
1
工作单位:
山东大学
完成单位:
山东大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)确定了项目整体研究思路,完成了整体研究方案的制定;
(2)研发了围岩支护状态探测系统与全比尺拱架力学试验系统;(3)建立了约束混凝土支护体系;(4)研发了支护体系成套施工技术,主持开展了现场试验及应用推广。
2、姓名:
江贝排名:
2
工作单位:
济南大学
完成单位:
济南大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)完成了约束混凝土构件及拱架室内试验方案制定工作;
(2)创立了隧道约束混凝土体系的设计方法;(3)开展了隧道约束混凝土拱架1:
1室内试验;(4)研发了隧道约束混凝土支护体系关键技术。
3、姓名:
李为腾排名:
3
工作单位:
山东科技大学
完成单位:
山东科技大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)明确了复杂条件地下工程软弱围岩破坏及控制机制;
(2)创立了矿山巷道约束混凝土体系的设计方法;(3)开展了矿山约束混凝土支护的现场试验工作,形成了约束混凝土支护体系现场施工工艺。
4、姓名:
王洪涛排名:
4
工作单位:
山东建筑大学
完成单位:
山东建筑大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)研发了增阻让压锚杆及高效预紧装置;
(2)开展了约束混凝土构件室内试验,明确了约束混凝土构件承载机制;(3)协助第3完成人开展了约束混凝土拱架试验。
5、姓名:
潘锐排名:
5
工作单位:
山东大学
完成单位:
山东大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)开展了原位不同支护条件围岩测试试验及室内岩体测试试验;
(2)协助第1完成人开展了约束混凝土支护的隧道工程现场试验工作;(3)协助第2完成人建立了约束混凝土支护体系设计方法;
6、姓名:
孟庆彬排名:
6
工作单位:
中国矿业大学
完成单位:
中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)进行了复杂条件巷(隧)道约束混凝土支护设计工作,完善了约束混凝土支护设计方法;
(2)协助第2完成人开展了约束混凝土拱架1:
1室内试验,明确了约束混凝土拱架力学性能;(3)协助第1完成人开展了约束混凝土支护的巷道工程现场试验工作;
7、姓名:
鹿伟排名:
7
工作单位:
山东大学
完成单位:
山东大学
对本项目技术创造性贡献:
(1)协助第1完成人建立了约束混凝土支护成套施工工法;
(2)协助第1完成人建立了隧道工程约束混凝土支护体系关键技术;(3)协助第2完成人开展了约束混凝土构件的力学性能试验。
8、姓名:
秦乾排名:
8
工作单位:
山东大
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