| 学科专业评审组： | 工程建设组 | | 项目名称： | 千米复杂富水岩层冻结法凿井关键技术 |
| 提名单位： | 西安市人民政府 |
| 提名等级： | 二等奖 |
| 提名单位意见： |
该项目发明双层联合井壁结构，破解了传统井壁厚度过大难题；研制微膨胀高强粘结层材料，研发双层联合井壁施工关键技术，实现了内、外壁联合承载并有效封水；构建富水岩层冻结壁的设计方法，实现了冻结壁的科学设计；研发高地温、大流速条件下孔、裂隙岩层冻结技术，攻克了复杂条件下冻结壁的形成难题。项目成果成功应用于高家堡煤矿西进风井和回风井，解冻后井筒漏水量均小于3立方/小时。取得直接经济效益12679万元，创造岩层冻结深度990m和双层联合井壁支护深度944.6m两项世界纪录，突破了千米复杂富水岩层下固体矿物资源开发的凿井技术瓶颈，应用前景广阔。
成果材料齐全、规范，无知识产权纠纷，人员排序无争议，符合陕西省科学技术进步奖提名条件。 |
| 项目简介： | 
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| 客观评价： | 
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| 应用情况和效益： |  |
| 主要知识产权和标准规范等目录： |  |
| 主要完成人： | - 姓名：张金魁
排名：1
行政职务：副总工程师
技术职称：正高级工程师
工作单位：山东能源集团西北矿业有限公司
对本项目技术创造性贡献：
项目负责人，主持科研方案制定和项目实施，制定总体技术路线与关键试验方案，协调推进理论建模、数值计算、材料研制、工艺研发与工程示范的有机结合，确保技术研发工作系统性开展。同时，组织实施在高家堡煤矿西进风井和回风井的成果应用，指导井筒解冻后漏水量控制及效果检验。
曾获国家科技奖励情况：1. 山东省科学技术一等奖，省部级，2025；
2. 高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)科学技术进步一等奖，省部级，2025；
3. 中国煤炭工业协会科技进步奖二等奖，行业级，2024；
4. 中国安全生产协会科技进步奖三等奖，行业级，2024。 - 姓名：张驰
排名：2
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
项目负责人，制定项目总体研究方案和技术路线，参与井壁水-力耦合建模、微膨胀高强粘结层材料研制、补偿收缩砼防裂技术开发、孔裂隙岩层可视化冻结试验系统搭建等关键研发工作，导推进项目成果在高家堡煤矿西进风井和回风井的工程示范。
曾获国家科技奖励情况：获2017年中国煤炭工业科技进步三等奖1项，第2名；2017年中国煤炭工业科技进步二等奖1项，第6名；2016年江苏省科学技术奖一等奖1项，第5名；2013年江苏省煤炭科学技术进步奖二等奖1项，第4名。 - 姓名：孙文亮
排名：3
行政职务：副总工程师
技术职称：高级工程师
工作单位：山东能源集团西北矿业有限公司
对本项目技术创造性贡献：
负责项目成果在高家堡煤矿西进风井和回风井的工程示范。针对千米级深井复杂富水岩层条件，组织落实双层联合井壁的现场掘砌、粘结层注浆形成及补偿收缩砼防裂施工等关键工序，确保内、外壁联合承载效果在示范工程中的应用。同时，组织实施复杂条件下孔、裂隙岩层冻结技术在现场的工程应用，协调冻结方案执行与过程监测。
曾获国家科技奖励情况：1.《孤岛工作面沿空掘巷围岩结构稳定原理与安全控制技术研究》，煤炭工业协会科技进步二等奖；
2.《高应力区沿空掘巷安全控制技术优化》，山东省煤炭工业协会二等奖；
3.《建下条采保护煤柱矸石置换开采综合技术研究》，淄矿集团公司科技进步特等奖；
4.《高瓦斯易自燃煤层综放开采冲击地压机理与分源防控关键技术》，山东煤炭工业协会科学技术奖三等奖。 - 姓名：杨志江
排名：4
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
针对富水岩层冻结壁设计缺乏科学依据的问题，系统开展基岩冻结壁设计理论研究。揭示富水岩层中冻结壁水力荷载的形成机理和规律，为冻结壁的科学设计提供理论基础。在此基础上，考虑冻结壁内缘卸载的真实工况，建立冻结壁与围岩的水-力耦合作用模型，获得冻结壁与围岩的相互作用规律并构建冻结壁设计方法。
曾获国家科技奖励情况：2016年获江苏省科学技术奖一等奖1项，第2名；2014年获中国煤炭工业科学技术奖一等奖1项，第5名；2010年获江苏省科学技术奖三等奖1项，第3名；2010年获山东省科学技术奖二等奖2项，第6名和第7名。 - 姓名：任邓君
排名：5
行政职务：副总经理
技术职称：高级工程师
工作单位：陕西正通煤业有限责任公司
对本项目技术创造性贡献：
承担井壁结构选型研究工作，围绕深井高水压、高地压条件下井壁厚度过大和裂漏严重的问题，对比分析传统双层复合井壁与新型双层联合井壁的承载机制差异。参与建立井壁-冻结壁-围岩的水-力耦合模型并导出解析解，获取了外壁掘砌、粘结层形成和冻结壁解冻全过程中井壁的受力和变形特性，为选定双层联合井壁结构提供了理论依据。
曾获国家科技奖励情况：2022年，中国煤炭工业科学技术奖三等奖，《采动巨厚洛河组关键层运移规律及其应力扰动效应研究》，位次5。2023年，河南省地质局地质成果奖二等奖，《绿色矿山超大直径排水系统钻井研究报告-以高家堡矿井西区排水系统二期排水钻孔工程为例》，位次4。2024年，中国煤炭工业协会科技进步奖二等奖《黄陇煤田厚层砂岩水害控水机制与治理对策研究》，位次3。 - 姓名：杨维好
排名：6
行政职务：无
技术职称：教授
工作单位：中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
负责和参与基岩冻结壁设计理论与内壁防裂技术研发两方面工作。在基岩冻结壁设计理论方面，参与揭示了富水岩层中冻结壁水力荷载的形成机理与规律，建立冻结壁与围岩水-力耦合作用模型，构建了基于内缘卸载真实工况的冻结壁设计方法。在内壁防裂技术方面，负责研发了补偿收缩砼井壁防裂技术，通过材料与施工工艺协同控制，有效抑制内壁裂缝开展。
曾获国家科技奖励情况：“600m特厚表土层冻结法凿井关键技术”获2009年国家科学技术进步奖二等奖，第1完成人；
“深井冻结法凿井关键技术与提升装备”获2016年江苏省科学技术奖一等奖，第1完成人。 - 姓名：骆汀汀
排名：7
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
围绕孔裂隙岩层冻结技术和井壁结构选型开展研究工作。在孔裂隙岩层冻结技术方面，参与研制了孔、裂隙岩体可视化冻结试验系统，建立孔、裂隙岩层冻结过程的水-热耦合模型，获得渗流和裂隙条件对冻结壁关键发展指标的影响规律。在井壁结构选型方面，参与对比论证了双层联合井壁相较于传统双层复合井壁的承载优势，基于井壁-冻结壁-围岩水-力耦合模型及全受力过程分析结果，为最终选定双层联合井壁结构提供了技术论证支持。
曾获国家科技奖励情况：2025年获中国煤炭工业协会科学技术一等奖“千米复杂富水岩层冻结法凿井关键技术”；2024年获内蒙古自治区科技进步二等奖“208m深厚表土大倾角斜井冻结法凿井关键技术研究”。 - 姓名：侯涛
排名：8
行政职务：总工程师
技术职称：正高级工程师
工作单位：陕西正通煤业有限责任公司
对本项目技术创造性贡献：
在内壁防裂技术方面，参与研发补偿收缩砼井壁防裂技术，通过材料微膨胀特性与施工工艺协同，有效控制内壁在冻结壁解冻过程中的收缩开裂，解决了传统井筒解冻后漏水严重的突出问题。在工程示范方面，参与在高家堡煤矿西进风井和回风井组织开展防裂技术的现场实施。
曾获国家科技奖励情况：1.“力震能水四元多参量冲击危险判识与监测预警技术”获中国煤炭工业协会2023年科学技术二等奖，第3位；
2.“深井多元致灾因子耦合作用下TBM智能化高效掘进与灾变防控技术研究”获中国煤炭工业协会2022年科学技术二等奖，第5位；
3.“巨厚砂岩含水层富水性与裂隙时空演化规律及顶板水害识别方法”获中国安全生产协会2022年科学技术三等奖，第3位。
- 姓名：张雨
排名：9
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与双层联合井壁结构的设计理论研究工作。研究建立了井壁-冻结壁-围岩的水-力耦合模型并导出解析解，揭示了外壁掘砌、粘结层形成和冻结壁解冻全过程中井壁的受力和变形演化规律。基于此，参与构建了双层联合井壁的完整设计方法，明确了内、外壁通过中间粘结层可靠粘结后联合承载的力学机理。
曾获国家科技奖励情况：千米复杂富水岩层冻结法凿井关键技术，中国煤炭工业科学技术奖，一等奖，2025年，排名9/17；
208m深厚表土大倾角斜井冻结法凿井关键技术研究，内蒙古自治区科技进步奖，二等奖，2024年，排名7/15。
- 姓名：张玲
排名：10
行政职务：无
技术职称：工程师
工作单位：山东能源集团西北矿业有限公司
对本项目技术创造性贡献：
参与壁间注浆材料的研发及工程示范应用。在材料研究方面，参与研制出微膨胀、高强度和高工作性能的粘结层浆液材料，为内、外壁可靠粘结和联合承载提供了关键材料基础。在工程示范方面，参与将研发的注浆材料与注浆工艺成果应用于高家堡煤矿西进风井和回风井，实际验证了壁间注浆在千米深井条件下的施工可行性与粘结可靠性，为双层联合井壁结构成功实施提供了核心材料与工艺保障。
曾获国家科技奖励情况：无。
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| 主要完成单位及创新推广贡献： | - 单位名称：山东能源集团西北矿业有限公司
单位贡献：
项目牵头单位，全面负责项目研究方案的具体内容与技术路线。围绕“井壁厚度过大、裂漏严重”和“冻结壁设计不科学、复杂条件下难形成”两大核心难题，统筹实施双层联合井壁结构论证、微膨胀高强粘结层材料研制、富水岩层冻结壁设计方法构建、孔裂隙岩层冻结技术研发等工作，明确了理论建模、材料研发、工艺开发、现场验证的技术路线。在工程示范方面，协调研究成果在高家堡煤矿西进风井和回风井的落地实施，确保双层联合井壁、补偿收缩砼防裂技术、复杂条件冻结技术等创新成果在工程中系统应用。通过研究方案的科学制定与工程示范的统筹推进，支撑项目创造了岩层冻结深度990m和双层联合井壁支护深度944.6m两项世界纪录，实现了千米级复杂富水岩层冻结凿井技术的重大突破。
- 单位名称：中国矿业大学
单位贡献：
承担项目主要创新点的研究与工程示范工作。在科研方面，重点围绕双层联合井壁结构、富水岩层冻结壁设计方法、孔裂隙岩层冻结技术等开展系统研究：参与建立了井壁-冻结壁-围岩的水-力耦合模型并导出解析解，获取了全过程中井壁的受力和变形特性；参与揭示了富水岩层中冻结壁水力荷载的形成机理，建立了冻结壁与围岩水-力耦合作用模型，构建了冻结壁设计方法；参与研制孔裂隙岩体可视化冻结试验系统，建立水-热耦合模型，揭示了大流速条件下温度场发展特征。在工程示范方面，将创新成果应用于高家堡煤矿西进风井和回风井的现场实施，将井壁总厚度减小逾30%、解冻后井筒涌水量小于3立方/小时，实现了创新成果的工程应用。
- 单位名称：陕西正通煤业有限责任公司
单位贡献：
负责项目研究成果在示范工程中的转化应用。将双层联合井壁结构设计方法应用于高家堡煤矿西进风井、回风井，应用补偿收缩砼井壁防裂技术和粘结层注浆形成工艺，有效控制了内壁开裂，使示范井筒解冻后涌水量均小于3立方/小时。同时，将所构建的富水岩层冻结壁设计方法及复杂条件下孔裂隙岩层冻结技术应用于示范工程的冻结方案制定，实现了40℃地温、50m/d地下水流速条件下冻结壁的可靠形成，为项目成果的推广示范提供了工程实证。
- 单位名称：通用技术集团工程设计有限公司
单位贡献：
承担示范工程井壁结构的图纸绘制与设计工作。基于本项目提出的双层联合井壁结构创新方案，将理论设计方法转化为可指导施工的工程图纸。图纸内容涵盖双层联合井壁的厚度取值、内壁与外壁的配筋构造、壁间粘结层注浆孔位布置、粘结层厚度与界面处理方式等关键构造细节，为双层联合井壁结构从理论到现场示范提供了可实施的工程蓝图。
- 单位名称：中煤第一建设有限公司第四十九工程处
单位贡献：
负责高家堡煤矿西进风井和回风井双层联合井壁结构的现场施工工作。施工内容主要包括：外壁掘砌施工；按照粘结层注浆形成工艺要求完成壁间注浆，并通过注浆效果检验装置验证粘结质量；内壁补偿收缩砼浇筑与防裂施工，控制混凝土温度与收缩裂缝。通过精细化施工管理，保证了内、外壁通过粘结层的可靠粘结和联合承载，确保了井壁结构在冻结壁解冻全过程中的完整性与封水效果。
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| 完成人合作关系说明： | 完成人合作关系说明：1
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