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[成果] 1700510515 河南
TD2 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:中国煤矿岩巷掘进普遍采取钻爆施工方法,主要生产环节包括打眼、放炮、扒装、支护、运输等。根据统计资料表明,钻爆扒装工序所占时间占掘进总时间的30%以上,掘进工作面岩石的排矸时间长成为制约掘进速度的技术瓶颈。河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿由于矿井延伸需要,需进行北翼-640m皮带暗斜井和北翼-640m轨道暗斜井掘进,为提高破岩效率和排矸效率,加快掘进速度,减少施工成本,与中国矿业大学合作开展双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术研究,通过改进爆破工艺和巷道布置方式,设计“两平行巷道+联络巷道+共用排矸皮带+排矸装置+矸石仓+矿车”掘进机械化作业线,显著提高了破岩效率和排矸效率,为相同地质条件下岩巷工作面快速掘进提供依据。1.主要技术内容:1)针对巷道岩石硬度大导致难以机械化开拓的问题,提出中深孔光面爆破技术,采用准直眼掏槽眼中间增加1-2列辅助掏槽眼,提出新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构,增加一次爆破岩石量,减少钻眼工序时间,提高破岩效率。2)针对单巷道作业工序多、人员多、投入大的问题,提出双巷道共用排矸系统布置工艺,采用“两平行巷道+共享巷道+共用排矸皮带+抛矸装置+矸石仓+矿车”的配置方法,提高了巷道掘进速度和劳动工效,为类似条件的巷道开拓提供了一种新方法。3)针对矿车装载物料的间断性,在分析矸石仓出料速度的基础上,进行矿车快速运矸系统的设计及稳定性分析,根据矿车控制要求和控制流程,研究传感器组合测量信号的方法、布置方案,构建矿车快速运矸系统,提高运矸效率。2.专利授权情况:该项目已授权发明专利2项,授权实用新型专利8项。3.技术经济指标:采用中深孔光面爆破技术和新型空气柱单封法周边眼、两封法掏槽眼装药结构后,显著提升光面爆破和抛岩效果,光面爆破眼痕率达到85%以上,单循环进尺达到2.4米;双巷道共用排矸系统的应用,大幅提高了排矸、运矸效率,突破了排矸时间长制约快速掘进的技术瓶颈,单进水平达到90米-110米/月,较传统生产工艺提高30%以上,同时单个工作面减少施工人员7人,大大减轻了工人的劳动强度,提高了工效。4.应用推广及效益情况:双岩巷共用排矸系统联合布置及高效施工技术的应用,真正实现了双巷道耙矸、装矸、运矸一体化,有力地保证了采区开拓进度和矿井的正常采掘接替。2014年以来,河南龙宇能源股份有限公司先后在陈四楼煤矿六采区、九采区、二十采区推广应用,直接经济效益达5000多万元;安阳鑫龙煤业(集团)有限公司推广应用后,产生经济效益4000多万元。河南龙宇能源股份有限公司还与中国矿业大学采取校企联合推广模式,在江苏中机矿山设备有限公司进行了产业化推广,至今共生产销售智能化排矸系统20余套,产生效益1000多万元。
[成果] 1700470117 北京
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于煤矿安全技术领域。针对煤矿井下动目标定位技术落后、在用设备故障诊断能力低、矿用产品安标信息管理技术不足等问题,项目开展了煤矿智能管控技术研究,研制了基于物联网的集动目标精确定位、设备健康监测、安标智能管控于一体的煤矿智能安全管控系统,实现了矿井人、机、物的智能管控和信息互联互通,为矿山安全有效运行、防范生产安全事故提供了有效的安全保障。 其创新点有: 矿井动目标实时精确定位技术:在国际上首次建立了基于矿山物联网架构的矿井动目标精确定位方法,开发出多款定位误差稳定小于3m的矿井定位系统,解决了矿井定位系统精度低、稳定性差、适应性能力弱的难题。 机电设备健康监测及预警技术:首次采用多诊断技术融合策略和抗电磁干扰技术,突破了传统故障诊断技术或采用单一故障诊断模式的局限性,提高了诊断可靠性和准确度。 安标信息智能管控技术:首次制定矿用产品信息编码标准,建立了矿用产品安标信息智能管控平台。采用RFID技术实现了标签与智能终端之间非接触条件下的多目标识别,并发识别数量≥10个,响应时间5ms,读写距离≥3m,漏读率为0。 异构网络统一接入支撑技术:采用功控、跳频等手段,解决相近频率无线网络交互覆盖、同频干扰问题,构建了以IP网络为基础,兼容ZigBee、RS485、CAN等各类子系统接入的井下综合通信网络,实现了多协议转换网关、多种异构网络无缝互联互通,其在线管理设备节点≥2048个,设备故障报告延迟≤150ms。 智能安全管控云平台技术:采用B/S架构支持多个监管部门多业务远程监管,实现了煤矿重点设备的“一张图”联网管理。 该成果性能指标处于国际先进水平。成果已在煤炭科学技术研究院有限公司大兴采育基地建立生产线,实现年生产能力100套。 该成果获授权发明专利9项,受理发明专利13项,授权实用新型专利3项,软件著作权3项,专著4部,论文39篇,EI检索10篇,成果已在内蒙、山西、宁夏、江西等省市煤矿投入应用,直接经济效益达2057.58万元。该成果已在王坡煤矿进行了现场应用示范,仅减少检修和延长设备使用寿命两方面,就为其增加效益3868.26万元。 通过课题研究,将形成以煤矿物联网、通信、定位、监控系统为主轴的产业链,促进首都电子信息、煤炭领域安全监控及通信产业的发展,对提高产业结构优化升级和行业技术跨越式进步具有积极的促进作用。
[成果] 1700530014 安徽
TD8 应用技术 铁矿采选 公布年份:2017
成果简介:该项目属于矿山科学技术学科井巷工程与采矿工程交叉领域。该项目以马钢(集团)控股有限公司姑山矿业公司和睦山铁矿无底柱分段崩落采矿法与进路充填采矿法为工程背景,针对和睦山铁矿极软弱矿体中采矿进路围岩控制技术难题,综合采用围岩体物理力学试验、理论分析、数值模拟及工业性试验相结合的方法,对开拓与采矿进路围岩时效性稳定控制问题进行了系统研究,研究成果较好地解决了极软弱矿体中采矿进路围岩稳定控制和支护技术难题。该项目开展的主要研究内容如下:建立了-187.5m、-200m、-212.5m、-235m等多水平的大型三维数值计算模型,揭示了采矿进路开挖与回采过程及回采顺序时围岩变形场、应力场的时空演化规律,确定了合理的采矿结构参数,矿体从中间到两端的开采方式,以及采用隔三采一跳采的回采顺序,确保了采场安全,提高了矿石回收率。基于围岩物理与力学性质和松动圈测试,建立了和睦山铁矿巷道围岩稳定综合分类及围岩力学参数取值建议表,确定了上向水平进路充填采矿法采矿进路的合理断面尺寸;揭示了不同支护形式对采矿进路围岩位移及塑性区的影响规律,建立了和睦山铁矿极软弱矿体中采矿进路时效性控制成套技术。针对采矿进路与开拓巷道围岩变形破坏特点,提出了以初次锚网喷和二次预应力让压锚杆为核心的让压支护体系及深浅孔与高低压耦合注浆技术,解决了软岩采矿进路在矿体回采期间的基本稳定与开拓巷道围岩长期稳定控制难题。该项目研究提出的关键技术方案和参数经工业性试验证明效果良好,在和睦山铁矿巷道工程支护与采矿过程中得到了较好地推广应用,取得了显著的社会与经济效益,具有较好的推广应用前景。开展《极软弱矿体中采矿进路基于时效性稳定机理与控制技术》项目研究,显著提高了极软弱矿体中采矿进路的施工安全性和长期稳定性,降低了巷道施工中的安全事故发生的可能性,减轻了工人的劳动强度,同时提高了施工速度。该项目研究取得的成果,对和睦山铁矿乃至全国金属矿山同类井巷工程建设都会起到很好的辐射效应,可带动井巷支护技术的进一步发展和提高,对于中国金属矿山越来越突出的极复杂工程条件下的井巷支护难题的解决具有重大的意义,由此可产生更大更深远的社会效益,具有较好的推广应用前景。
[成果] 1800120215 江苏
TD8 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2017
成果简介:该项研究基于地面与井下不同来源的矸石等固体废弃物分散式特征,设计开发了固体充填物料地面运输系统、大垂深直接投料输送系统、井下矸石不升井系统;开发了井下煤矸高效分离系统,实现了煤流矸石井下分离;通过优化组合传统综采和固体充填采煤双系统建立了综采工作面固体充填与采煤生产工艺系统;形成了煤矿“综采+煤矸分离+密实充填”多系统集成格局,从而创建了煤矿“采煤-分选-充填-采煤”闭合循环的一体化采煤新技术模式;研究揭示了固体充填采煤覆岩和地表移动规律,建立了固体密实充填采煤采场矿压和岩层控制结构力学模型,提出了基于固体充填采煤地表沉陷预计模型和参数选取方法,建立了建筑物、水体下充填采煤沉陷控制优化设计流程。主要创新点:(1)将井下采煤、井下煤矸分选、井下固体充填有机集成一体。设计了井下动筛跳汰煤矸分离系统,改进了关键装备。(3)研发了能与综合机械化采煤相匹配、采用机械化方式直接将矸石等固体废弃物密实充填采空区的综合机械化固体充填采煤技术。(4)揭示了固体充填采煤岩层移动规律。
[成果] 1700520330 山西
TD3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:项目属于矿山工程技术领域。岩层控制是煤炭地下安全高效开采的核心,如何实现岩层运动的精准可知和科学预控是亟待解决的世界性难题。坚硬顶板特厚煤层开采时,采场空间大,覆岩运移范围广,顶板的破断运移及矿压作用更加复杂。大同矿区是中国典型的坚硬顶板矿区,在侏罗系煤层下部石炭系15~20m特厚煤层开采中支架压死、巷道破坏等强矿压问题突出,通过加强支护已无法解决,对顶板控制提出了新的挑战。对于采场矿压的研究多聚焦于基本顶范围,涉及的空间不足,缺乏覆岩整体运移监测技术以及适用于研究大空间采场的科学方法和理论,难以准确揭示大空间采场坚硬顶板运动规律及强矿压显现机理,更缺少高位坚硬顶板主动控制技术手段,必须在矿压理论、岩层运移监测以及坚硬顶板控制技术上取得突破。为此,大同煤矿集团联合高校院所,在国家技术创新及产业化示范工程、“三晋学者”支撑计划(2050205)的支持下,经过近十年攻关,创建了坚硬顶板大空间采场覆岩结构失稳理论及协同控制技术。主要创新成果:(1)研发了大尺度“三位一体”原位监测技术与装备,构建了大空间采场时-空连续监测体系,为准确揭示大空间采场覆岩结构特征奠定了基础。研发了超大量程内部岩层移动和采空区应力实时监测系统;首创了井下矿压、覆岩运移、地表沉陷的“三位一体”原位监测方法,构建了“多尺度、全覆盖、大数据”的大空间采场覆岩运动时-空四维连续监测体系。(2)提出了大空间采场覆岩结构失稳理论,揭示了远、近场结构失稳的矿压作用机制,建立了强矿压分级预测评价体系,为岩层控制提供了理论依据。明确了大空间采场“悬臂梁+砌体梁+高位结构”的复杂系统结构;揭示了大空间采场覆岩结构失稳的强矿压显现机理以及临空、双系开采条件时的矿压强化作用;建立了以远场结构失稳为核心的强矿压分级预测评价体系。(3)发明了远场地面压裂和近场井下预裂的坚硬岩层弱化技术,构建了坚硬顶板大空间远、近场协同控制技术体系,实现了大空间采场强矿压的有效预防。发明了地面L型钻孔水平分段压裂和垂直孔分层压裂弱化远场坚硬岩层控制强矿压的技术;研发了近场井下特高压水压致裂和承压爆破弱化坚硬岩层技术与装备;构建了远场与近场、岩层弱化与卸压开采协同作用的大空间坚硬顶板预控技术体系。项目成果不仅解决了大同坚硬顶板特厚煤层安全高效开采技术难题,而且在岩层运动的精准可知和科学预控方面取得重大突破,成果达到了国际领先水平。获省部级科学技术一等奖4项、授权发明专利31项,实用新型专利19项,软件著作权4项,发表论文109篇,SCI、EI检索39篇,出版专著3部。研究成果在大同、平朔、兖州等矿区广泛应用,近三年新增利润20.3亿,经济社会效益显著。依托成果建成了安全高效开采国家级科技创新示范工程,打造出了塔山、同忻等国际领先的特大型现代化矿井,示范引领作用巨大。
[成果] 1700510166 河南
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:1.主要技术内容:中国高瓦斯突出矿井占48%,且煤层具有变质程度高、渗透率低、压力小和含气饱和度低等特点,特别是平顶山矿区煤层透气性极低、煤质松软,煤层瓦斯抽采钻孔极易垮塌、闭孔,导致瓦斯抽采效率低和浓度低,瓦斯治理中存在抽采孔钻不深、留不住、增不透、封不严,瓦斯负压抽采管网易堵塞、联不通的问题,该项目以平顶山矿区己15、戊8-9煤层为研究对象,以“松软低透气性煤层瓦斯抽采增效理论与关键技术体系研究”为主线,构建了松软低渗煤层气固耦合损伤本构理论、揭示了煤层增透与瓦斯流动机理、攻克了钻-护-封一体化技术的关键技术、完成了成套装备及工程示范,在原基础上,单孔瓦斯抽采纯量平均提高到2倍以上,瓦斯抽采效果显著。2.专利及论文情况:该项目共获得7项国家发明专利、2项实用新型专利,发表SCI、中文核心论文30篇。3.技术经济指标:(1)定义了考虑瓦斯效应的气固耦合损伤变量,建立了松软低透含瓦斯煤体耦合损伤本构模型,推导了裂隙煤体的扩散-渗流耦合方程,得到了工作面及抽采孔周围煤岩体裂隙网络和增透率的时空演化图谱。(2)研究了松软煤层钻孔蠕变失稳、垮塌的力学机制,研发了钻护一体化技术,开发了具有完全知识产权的关键技术装备,解决了松软煤层瓦斯抽采钻孔钻进难、留不住的难题。(3)研究了瓦斯抽采浓度快速衰减的根本原因,科学定量地优化设计瓦斯抽采钻孔布置及封孔参数,开发了松软煤层钻孔同步封堵技术与装备。(4)研究了松软低透煤层气动抽压交替疲劳增透新技术,研发了气动疲劳增透装备和井下抽压交替抽采系统,探索了压气强度、抽压交替频率对煤层透气性和增透范围的影响规律,解决了水力致裂等常规技术在松软煤层中不适应性难题。4.应用推广及效益情况:该项目通过对“松软低透气性煤层瓦斯抽采增效理论与关键技术体系研究”进行研究及应用,在瓦斯治理工程领域做出了重大技术创新,形成了国内首创的具有完全自主知识产权的松软低渗煤层气动疲劳增透的理论、技术与装备,攻克了松软低透气性煤层钻不深、护不住、封不严、增不透等关键技术难题。成果在平顶山天安煤业股份有限公司八矿、十矿、河南平宝煤业有限公司进行了推广应用,累计经济效益22893.21万元,项目为单一松软低透气性煤层瓦斯高效治理提供了理论和技术指导,具有良好的推广前景。
[成果] 1700650242 安徽
TP2 应用技术 环保、社会公共安全及其他专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:汽车、行走式工程机械、移动机器人等均为移动机械装备,广泛用于港口、建筑、交通运输、制造、医疗等领域,典型用途包括物料搬运、设备牵引和人员输送等。现代化的智能移动机械装备,集成了微电子、计算机、控制、人工智能等技术,内部存在包含机构、传感、控制、监测、执行等要素的多系统干扰、多信息交互和多场耦合作用,严重降低其运动控制精度和安全可靠性。因此,此类复杂机电系统耦合设计与集成技术是国际上该领域的瓶颈性难题。以移动机器人为平台搭建的大射电望远镜馈源运动控制装置,所面临的超大工作空间内高精度动态跟踪运动控制国际性难题亟待解决。该项目在4项国家自然科学基金、1项安徽省科技攻关和大型国企研发项目等资助下,经10余年“产学研用”协同攻关,攻克了集成设计、智能控制、动态监控等核心技术,取得如下创新性成果:(1)面向功能多元化、高集成度和超大空间作业需求,运用模块化集成创新设计方法,完成了汽车底盘等的多系统集成设计,发明了模块化可重构移动机械系列装备,有效扩大了应用场合和作业空间;发明了多种基于电液复合驱动技术的移动机械装备,大幅提升了装卸能力和作业效率。(2)针对超大工作范围内环境变化、外界扰动、强非线性等引起的定位误差偏大问题,建立精密动态运动控制模型,分别提出了智能汽车深度神经网络运动偏离补偿控制方法和多起重机协同吊装自适应迭代学习控制算法,提高了环境适应性和运动精度,实现了三台起重机协同吊装在6m3作业空间内1.5mm以上的高精度运动控制。(3)针对复杂多变环境下监测信息量大、参数不确定性及可靠性降低等问题,攻克了智能路径规划与自主避障技术,发明了参数化实时故障检测、安全运行动态监控方法及系统,实现了复杂环境下大型起重机械、智能汽车、电缆收放机、混凝土喷射机等移动机械装备作业的可视化和智能化监控,有效提高了安全性和可靠性。(4)围绕国家大科学工程、装备制造业及汽车行业迫切需求,研发出以智能移动机械装备为核心的大射电望远镜馈源跟踪运动控制装置50m缩比样机、电液复合驱动多起重机协作吊装平台、智能汽车高级辅助驾驶系统集成控制平台等装备,解决了制约作业效率与精度、适用范围和安全生产等技术难题。项目授权发明专利34项、软件著作权19件、申请PTC专利1项(已进入美国),制定地方标准1项,出版专著4部(其中Springer, Wiley专著各1部),发表SCI期刊论文35篇、EI期刊论文40篇,SCI他引224次(单篇最高SCI他引71次)、论文总他引1080次。ESI高被引论文(前1%)1篇,获ICMRE2016(法国尼斯)国际会议最佳论文奖、全国机器人专利创新创业大赛优秀奖。项目成果在国家大科学工程FAST500m口径大射电望远镜中得到应用,在50m缩比样机上实现馈源舱4mm动态定位精度,为解决FAST馈源精密跟踪运动、风致振动控制等关键技术提供理论和技术支撑;汽车悬架与转向集成系统、底盘集成设计与NVH控制技术应用于江淮汽车公司和悦A30、瑞风S2、S3、A60、iEV4、iEV5等多款车型约45万辆汽车上,提高了汽车功能集成度和行驶舒适度;机器人模块化设计方法和监控技术应用于马鞍山安工大工业技术研究院及其孵化的安徽海思达机器人公司的Delta机器人、SCARA机器人、重载码垛机器人、可重构机器人等系列300余台(套)机器人及生产线,解决了制约产能和安全生产的瓶颈问题。
[成果] 1700440157 浙江
TU4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:通过该课题的研究,取得主要研究成果如下:1.考虑路堤填土等柔性基础一加筋垫层一桩体复合地基一下卧层土体的系统上下部共同作用、应力与变形的耦合;考虑桩土界面之间存在相对滑移且同一水平面上地基土沉降非均匀性,得到了柔性基础下桩体复合地基典型单元体的弹性力学微分方程解答。2.根据路堤下刚性桩复合地基中不同位置桩体受力及破坏模式的不同,将其分为受压区、受弯区、受拉区3个区域。基于极限平衡法基本原理,提出了考虑路堤下刚性桩复合地基不同位置桩体破坏模式差异的稳定分析简化方法。比较分析表明:该法计算结果比传统复合地基稳定分析方法、英国BS8006规范方法和等效抗剪强度法都更为合理。3.采用强度折减法基于正交分析理论对路堤下刚性桩复合地基稳定性的影响因素进行研究表明:路堤填筑高度、桩间土内摩擦角、桩体置换率、桩间土粘聚力、嵌固深度、垫层刚度对路堤稳定安全系数影响的敏感性依次下降;路堤稳定安全系数随置换率、桩间土抗剪强度(粘聚力、内摩擦角)、嵌固深度、垫层刚度提高而增大,随路堤填筑高度的增加而减小;路堤填筑高度、桩间土内摩擦角、桩土置换率和桩间土粘聚力4种对路堤影响较显著因素之间相互影响均较弱,采用正交分析考察因素影响时,无需考虑交互作用。4.以低置换率散体材料桩复合地基为研究对象,给出了其固结度在任意荷载下附加应力沿深度变化的普遍解答;另外给出了考虑其桩体发生侧向变形的地基固结度计算方法。以高置换率散体材料桩复合地基为对象,建立了两种新的固结解析模型来修正以往理论中存在的假设条件相互矛盾的缺陷;通过对两种模型解答的讨论发现,该文两种解析模型更具普遍性,可同时适用于高置换率和低置换率散体材料桩复合地基。5.以工程中各类黏结材料桩为研究对象,给出了不透水黏结材料桩复合地基在单级线性荷载下且附加应力沿深度线性变化时的固结度计算方法。6.针对组合桩复合地基固结,建立了一种新的群桩(井)固结解析模型,该模型的特点主要体现在分析单元含有多个桩体(井),可以将组合桩复合地基中不同的桩型通过不同边界条件引入到统一的分析单元中。经过验证的群桩模型可以被用来分析组合桩复合地基的固结问题,并给出了组合桩复合地基固结度的计算方法。7.分别基于Meyerhof和Terzaghi破坏模式、极限分析上限定理和随机优化算法、圆孔扩张理论,提出了顶部筋箍碎石桩极限承载力及其复合地基承载力的计算方法。8.提出了顶部筋箍碎石桩和全长筋箍碎石桩复合地基沉降计算方法。9.设计并完成了"土工格室+碎石桩"双向增强复合地基模型试验,提出了路堤荷载作用下"土工格室+碎石桩" "土工格室+粘结材料桩"和双向增强复合地基的桩土应力、承载力和沉降计算方法。10.在开展理论研究的同时,积极推进其在工程实践中的应用,由从"基本理论"→"设计和施工指南"→"设计规范"→"工程应用",从而形成了完整的工程应用体系,大大促进复合地基技术在中国工程建设领域中的应用。该项目取得如下创新点:1.提出了考虑路堤(柔性基础)一垫层一复合地基一下卧层土体的上下部共同作用、应力与变形耦合的路堤下复合地基工作性状的解析方法。该方法可以考虑路堤(柔性基础)一垫层一复合地基一下卧层土体的上下部共同作用、桩土之间的相对滑移和桩间土沉降的非均匀性。2.提出了考虑桩体内径向渗流或桩体固结的高置换率散体材料桩复合地基固结分析方法。3.研发了顶部筋箍碎石桩复合地基技术,并提出了相应的设计计算方法和施工方法。该技术与普通不加箍筋碎石桩相比,大幅提高了承载力并降低了沉降,而与国内外全长筋箍碎石桩相比,不仅节约了成本,而且降低了施工难度。4.针对不均匀复杂软弱土地基,提出了强水平加筋垫层与桩体组合的复合地基技术。由于强加筋垫层可提供较高的水平拉力和摩阻力,大大提高了地基的稳定性,并可较好地控制差异沉降。该项目的研究成果已在高速公路、高速铁路、市政道路、水利、港航、建筑等领域得到广泛应用。近年来,先后将研究成果应用于温州绕城高速公路西南线工程、台州湾大桥及接线工程、乐清湾大桥及接线工程、甬台温高速复线灵昆至阁巷段工程、嘉兴至绍兴跨江通道北岸接线工程、嘉兴至绍兴跨江通道南岸接线工程、绍兴至诸暨高速公路、杭州至上海浦东高速公路、湖南省衡阳至桂阳高速公路、湖南省通城至平江高速公路、福建省长乐市滨江路IV标段道路工程等11个项目的地基处理工程中,取得显著的经济效益和社会效益。
[成果] 1800120235 贵州
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:贵州素有“江南煤海”之称,煤炭资源丰富,是西南地区煤炭开发的主战场,但煤层赋存条件复杂,瓦斯灾害严重。贵州以薄及中厚煤层群开采为主(3~20层),煤层瓦斯含量高(10~39.89m3/t),煤层大多具有煤与瓦斯突出危险性。针对贵州煤矿煤层及瓦斯赋存特点,研究中小煤矿瓦斯灾害防治和防突技术体系,有利于解决西南地区的瓦斯治理难题,提升西南地区的瓦斯灾害防治水平。为此,将西南(贵州)地区中小煤矿防突技术及技术体系建设,列为“十二五”国家科技支撑计划课题进行研究。创新点:通过4年多的技术攻关与实践,该项目在瓦斯涌出动态预测可视化、“钻冲割”一体化强化煤层卸压增透成套装备、煤与瓦斯突出声电瓦斯同步监测预警、松软煤层钻进技术及装备、贵州中小煤矿瓦斯抽采、防突技术与管理体系等方面攻克了系列难题,取得了重大创新与突破。(1)建立了瓦斯涌出动态预测模型,开发了基于GIS的瓦斯地质及瓦斯涌出动态预测可视化系统,实现了矿井瓦斯地质动态分析、瓦斯涌出动态预测及超限预警。(2)研究了非稳定赋存环境卸压增透技术和施工工艺,研制了适用于贵州无烟煤的高压射流掏槽关键部件,形成了适用于贵州无烟煤的“钻冲割”一体化强化煤层卸压增透成套装备。(3)开发了KJ838声电瓦斯同步监测系统及自动分析软件,实现了工作面声电瓦斯信号的同步监测、自动趋势分析、突出危险预警与数据异常提示。(4)通过钻进动力学仿真和钻杆轻量化设计,研制了松软煤层L800-118型螺旋钻杆,优化前后钻杆质量减轻29.7%。(5)通过对贵州煤矿区煤层及瓦斯赋存特点、瓦斯事故等进行研究,得到了贵州突出煤层分布规律,找出了贵州瓦斯突出主控因素和突出规律。
[成果] 1700520277 江苏
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:低透气性高瓦斯煤层群的安全高效开采是中国煤炭资源开采过程中长期面临的重大难题,保护层开采是实现高瓦斯煤层群卸压消突与瓦斯高效抽采的根本措施。一般选择无突出危险或突出危险较低的薄煤层或较薄煤层作为保护层进行开采,然而,长期以来,薄煤层开采劳动强度大、自动化程度以及安全系数低、抽采钻孔“易扭曲、易塌孔、易伸缩”、煤层群卸压效果不理想及瓦斯抽采效率低等重大共性难题没有得到有效解决。为此,该项目从“保护层无人工作面首采,邻近层卸压瓦斯高效抽采”的核心理念出发,开展了高瓦斯煤层群无人工作面煤与瓦斯共采关键技术攻关研究。创新成果如下:(1)首次建立了无人工作面系统工程模型,自主构建了无人工作面开采技术体系。开发了无人工作面采煤机自主定位技术与系统,建立了系统误差补偿模型,研发了导航降误与系统误差处理技术,提高了采煤机定位精度。构建了采煤机动力学模型与自动移架约束模型,实现了采煤机姿态的实时检测与支架的自动化跟机,采用回采巷道集中控制技术实现了无人工作面安全高效开采。(2)自主设计并建设完成了煤体吸附瓦斯气体、受载煤体注气驱替瓦斯以及高温三轴孔渗测试系统。揭示了卸压开采过程中瓦斯吸附解吸特性、卸压煤体的应力-裂隙-渗流特性及注气驱替瓦斯机理。建立了煤层群卸压开采流固耦合模型,掌握了卸压开采覆岩渗透率演化规律和瓦斯渗流路径。(3)提出了煤层群多层瓦斯压力协同测定方案,开发了瓦斯压力测定装置;针对瓦斯抽采封孔效果时衰性特征,研发了“密封叠环”式动态封孔技术和装备;针对卸压穿层抽采钻孔易发生扭曲、塌孔及伸缩变形的难题,发明了多层同抽的自适应变形瓦斯抽采管路,强化了穿层钻孔瓦斯高效抽采效果。(4)针对保护层选择的各种煤层瓦斯特征因素,建立了保护层评价指标,开发了保护层优选计算软件。构建了多维网络化抽采系统评价指标体系,利用模糊层次分析法,确立了适用于靶向煤层群的多维网络化瓦斯抽采最优协同实施方案,显著提高了全面高效的卸压瓦斯抽采效果。该项目已获得国家授权发明专利24项,自主研发科研仪器3套,出版专著4部,发表学术论文124篇,其中SCI检索10篇、EI检索25篇,获得国际性论文奖励2项和省部级科技奖励一等奖3项。该项目成果在理论与技术方面均取得重大突破,在山西焦煤下属华晋焦煤沙曲矿率先成功应用,回采工作面作业人员减少50%,薄煤层资源采出率高近100%;高低浓度瓦斯总利用率84.6%,年均利用量超过1.2亿m3,瓦斯超限次数为零,死亡率为零,该项目转化成果获得中国工业领域最高奖项“中国工业大奖”。已在山西焦煤、平煤神马集团、河南神火集团等全国40余个矿井进行了推广应用,仅2014-2016三年就解放出煤炭资源2071万t,抽采纯瓦斯6.78亿m3,新增利润41亿元,实现了煤层群煤与瓦斯安全高效共采,经济与社会效益显著。极大地推动了中国煤矿安全科技进步,该项目成果达到国际领先水平。
[成果] 1800120184 广东
TP7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:建立了地表碳核查技术规程:其主要目的是统一地表碳核查的过程和方法,确保碳核查结果的准确性和一致性,为不同地区、省市之间的碳交易提供技术标准依据。地球表层建模基本定理:课题执行过程中,归纳提炼形成并在国际知名专业期刊发表了地球表层建模基本定理及其关于空间插值、空间尺度转换、数据融合和数据同化的推论,是星空地一体化模拟分析方法的原创性成果。通过卫星获得的光谱数据,对近红外波段采用大气辐射传输模型,调节大气、地表等参数,获得模拟光谱,将卫星观测光谱与模型模拟光谱结合反演获得二氧化碳的柱浓度XCO2。以地基观测数据作为优化控制条件,卫星观测数据作为驱动场,模拟高精度二氧化碳浓度。采用曲面建模的思想,将具有空间连续性的遥感数据与高精度的森林资源清查数据进行融合,以达到提高森林植被碳储量空间分布模拟精度和体现森林碳储量空间分异特征的目的。
[成果] 1700520331 江苏
TD5 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:中国矿山以井工开采为主,井筒是矿井生产咽喉,提升机是矿井人员、物资、矿产品提升运输的大型关键机电装备。提升机控制系统安全可靠性高、调速性能好、能耗低对矿山安全生产与经济运行具有极其重要的意义。长期以来,中国大功率提升机变频控制设备全部依赖进口,同时存在振动大、谐波重、功率因数低、采购及后期维护费用高等问题,成为制约现代化矿山高效安全生产的技术瓶颈。为改变这种状况,项目团队历经多年努力,在多项关键技术难题取得重大技术突破,研制开发出具有完全自主知识产权的“矿山超大功率提升机全系列变频智能控制技术与装备”,性能超越国外同类产品,形成了与国外产品的绝对竞争态势,引领行业科技进步,振兴和发展了民族工业,成果符合中国制造2025、互联网+的发展战略。项目取得的主要创新研究成果:1)提出了变频驱动的大功率同步电机、鼠笼电机、绕线电机非线性控制等关键控制算法,电机控制的动静态性能大幅提高,实现了提升机全系列电机重载平稳起动、宽范围精确调速的目的;在电机效率、调速控制精度、定位精度、噪声和振动抑制等方面优于国外同类产品。2)提出了整流器电网优化接入、低开关频率整流器柔性启动、无损耗抑制谐波最优控制等关键控制方法,解决了网荷间能量快速、高效双向流动问题,具有电能转换效率高、功率因数高、谐波低等优良性能,根除了系统对电网的无功冲击,实现变频器“绿色”电网接入。3)提出了超大功率多电平变流器本体安全架构,研究了全局热源均衡控制、叠层母线设计、电磁兼容设计、电气闭锁保护及单元化、模块化功率增容方案,自主开发出中压超大功率三电平高功率密度系列变频器,容量达24MW。4)提出了提升机容器零速悬停及钢丝绳张力释放控制方法,杜绝了起停车的冲击蠕动、重载倒转和钢丝绳弹性形变引起的容器回弹等安全隐患。5)研发了基于物联网的4M远程故障预测诊断系统,形成了一整套提升机控制系统安全保护及解决方案,为智能矿山和提升机无人化运行提供了技术保障。项目获得科技部企业创新基金重点项目及江苏省科技创新与成果转化重大专项支持。研究成果经过查新,国内外未见内容相同报道。项目申请发明专利66件,已获得授权发明专利32件(国际专利3件);软件著作权16件,发表SCI、EI论文66篇。项目产品适用于矿山提升机交流电动机驱动系统,变频器功率500-24000kW。2010年以来在全国大型矿山推广应用260多套,实现规模化生产和推广,在用数量全国第一,近三年为企业增加产值超过110亿元,节电近6亿度。项目成果引领矿山提升机控制领域发展潮流,多项重要指标超越国外最先进产品,为中国矿山深地开采提供了重要技术储备。超大功率变频智能控制技术也适用于轧机传动、机车牵引、新能源发电和国防等领域,有助于提高工业和国防现代化水平,是“中国制造”在矿山大型机电装备领域的典型代表。
[成果] 1700520327 江苏
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:煤层气开发可提供洁净能源,降低煤矿瓦斯灾害,减少温室气体排放,是中国能源安全战略的重要组成部分。国家制订了《煤层气产业政策》等激励措施,2006年来连续出台三个五年专项规划,持续推动这一新兴产业发展。中国煤层气资源85%赋存在九大盆地。美国本世纪头10年煤层气布井成功率在80%以上,单井日均产气量超过3600m3。相比之下,中国煤层气规模性开发长期局限于沁水、鄂尔多斯两个盆地,滚动开发甜点区不明,单井日均产量不足1000m3。究其原因,主要在于中国煤层气地质条件复杂,区块范围内甜点区煤层气成藏规律主控因素不明,对开发地质动态缺乏了解,开发地质条件评价探测技术体系不完全适合于国情。该项目面向国家重大需求,针对上述“瓶颈”问题攻关研究,从应用基础、评价预测到探测装备层层推进,取得了五项原创性成果。1、创建了以叠置煤层气系统、三孔两渗煤储层动态模型、高产井区地质模式为核心的煤层气开发地质理论,为评价技术创新与关键装备研发提供了支撑理论体系。2篇论文入选中国顶尖期刊论文领跑者F5000,SCI收录76篇。2、首创了储层地质-改造工程因素相结合的中-高阶煤层气甜点区综合评价技术,突破了区块范围甜点区精细评价技术瓶颈。优化部署32个区块煤层气井1310口,提供滚动开发面积150km2,为提交200亿m3探明储量提供关键依据。3、首创了叠置煤层气系统合采兼容性预测技术,解决了多产层煤层气合采井布置和产层优化设计的技术难题。优化部署14个区块合采井328口,单井最高日均产气量提高2.4倍,避免了2.51亿元勘探损失,释放难采煤层气资源2.97万亿m3,为黔西、准南2个开发战略接替基地的形成做出了突出贡献。4、研制成功以“三孔两渗”模型、气压/水压动态模型等为核心的煤储层开发动态地质评价软件系统(大型软件包),实现了煤储层开发地质动态数值分析技术的重大突破。提交煤层气探明储量93亿m3,新增商业性开发区块1个,并为中国煤层气井生产提供了首套地质动态诊断与管理优化决策工具。5、发明了以煤层气直井流体参数探测仪等为核心的煤储层开发动态物理模拟和现场探测系列关键装备,解决了多煤层煤层气井气液两相流动态无法实时准确监测与诊断的技术难理。应用于264口合采井,单井日均产气量提高42%。该项目获授权中国发明专利26件,实用新型专利9件,软件著作权9件。发表论文286篇(SCI76篇,EI134篇),出版专著8部。研制并颁布实施国家标准1项。培养研究生241名(博士生62名)。成果推广应用到国内40余个区块,覆盖了中国最重要的煤层气勘探开发企业及开发、接替基地。先后获中国煤炭工业科学技术一等奖和教育部自然科学二等奖。三年来新增销售额38.99亿元,节约勘探资金2.51亿元,潜在经济效益约1913亿元。该项目成果突破了煤储层地质动态评价与探测装备方面的关键难题,大覆盖面地带动了行业地质保障技术水平的提升,经专家鉴定达到国际领先水平。
[成果] 1700110001 江苏
TD3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:所属科学技术领域:该项目属矿业工程煤炭井工开采技术领域。主要内容:随着西部大开发战略的实施,中国煤炭资源开发重心已向西部转移。西部矿区主要是西北矿区煤层赋存主要特点为埋藏浅、煤层厚、地表冲沟发育,在西北冲沟发育矿区浅埋煤层开采过程中,起伏变化的地表使得采动坡体活动与井下采场矿压的相互影响更为敏感和强烈,导致浅埋煤层工作面矿压显现呈现出新的特征,由此影响矿井安全高效生产的现象普遍存在。该项目以西北冲沟发育矿区地质条件为基础,考虑采动覆岩整体结构特征,从顶板结构稳定性控制的角度出发,分析因开采引起的冲沟采动坡体的活动方式、失稳机理,揭示由采动坡体失稳导致顶板结构失稳的机理并寻求有效的开采设计方法与控制对策。主要研究内容为:(1)系统调研冲沟发育矿区浅埋煤层的赋存特征,依据覆岩赋存结构、冲沟采动坡体的物质组成和结构特征,对浅埋煤层进行系统分类。(2)以典型冲沟采动坡体为对象,系统研究坡体类型、产状及冲沟切割程度、岩层结构类型、工作面采高、推进方向等因素对冲沟采动坡体活动方式及其产生条件的影响机理。(3)依据冲沟毗邻区地质条件,对浅埋煤层采动覆岩活动特征进行系统分析,掌握随覆岩空间结构变化采动覆岩的活动特征;开发系统的覆岩活动探测技术,实测不同空间位置覆岩活动的变化特征。(4)建立冲沟发育矿区浅埋煤层开采结构力学模型,研究采动坡体失稳载荷对顶板结构稳定性的影响,提出合理的支架支护阻力计算方法及有效的控制对策,形成冲沟发育矿区长壁采场支架支护阻力计算体系。(5)针对各类冲沟采动坡体,研究确定合理的工作面布置方式及开采工艺,构建冲沟发育矿区浅埋长壁工作面的开采设计方法与顶板控制技术体系。项目特点:(1)基于西北冲沟发育区典型浅埋煤层的赋存特点,首次揭示并证实了向沟开采时以层状结构顺坡滑移、背沟开采时以“多边块”结构反坡倒转的坡体活动方式;对邻沟区浅埋煤层覆岩结构进行了系统分类,研究了覆岩结构类型对覆岩活动的影响特征。(2)分析了基岩型采动坡体的“多边块”铰接结构和沙土质型采动坡体非对称顶板结构的稳定性及其对工作面矿压显现的影响特征,提出了控制顶板结构滑落失稳的支护阻力计算方法,补充完善了浅埋煤层岩层控制理论。(3)首次采用放射性测量方法探测地下煤炭开采覆岩裂隙的动态发育过程,并成功开发出顶板破断位置地表氡气探测超前预报方法。结合地表氡气探测、覆岩钻孔探测及井下矿压实测,形成了覆岩活动动态特征的“时空三位一体化”综合探测方法,为工作面顶板控制及地表采动坡体活动预报提供了依据。(4)首次基于裂深比、冲沟切割系数及坡角等指标,对冲沟坡体采动敏感性的进行了分类分区,构建了冲沟发育矿区顶板控制技术体系。开发并实施了工作面顶板预裂强制放顶技术、局部注浆充填技术、采高优化技术、短壁开采技术、沿沟开采技术等,通过调整采煤方法、优化开采设计,实现了矿区的安全高效开采。项目研究得到了3项国家自然科学基金的资助,研究成果获国家授权专利7项(发明4项,实用新型2项,受理1项),出版专著3部,发表高水平研究论文30余篇(SCI/EI收录15篇),培养博士5名、硕士5名,被中国煤炭工业协会鉴定为“在浅埋冲沟发育矿区开采技术领域达到国际领先水平”。
[成果] 1700110366 江苏
X70 应用技术 环境治理 公布年份:2016
成果简介:课题来源与背景:煤炭作为主体能源对中国经济的快速发展起了支撑作用,然而,也由此产生了巨大环境压力。2011、2012年全国煤矸石产量约4.22与4.38亿t。据统计,全国历年累计堆放的煤矸石量约55亿t,其中规模较大的矸石山多达1600座,已占用土地约1.5万hm2,而且堆积量每年还以1.5~2.0亿t的速度增加。这些大宗固体废弃物不仅侵占土地,还污染大气、水和土壤环境,甚至产生山体爆炸、滑坡、泥石流等灾害,在不同程度上危及人类的健康与安全。然而,中国煤矸石综合利用率低,不到60%、二次污染严重、矸石山自燃等问题一直未得到有效解决,随着中国城市化发展的加快,土地资源日趋紧张,如何科学处置以煤矿固体废弃物已成为生态矿区建设和经济社会可持续发展的瓶颈问题。因此迫切需要开展煤矿固体废弃物能源化处理与高效清洁利用的相关基础研究,为中国煤矿废弃物能源化高效清洁利用相关技术的开发和大规模工程应用提供科学依据,推动中国煤炭工业的可持续发展。课题来源于省、部委计划,国家自然科学基金。具体有:教育部创新团队-与煤炭开采有关的资源与环境保护(IRT0865);国家自然科学基金-矿山充填复垦场地废弃物料渗透与污染物扩散规律研究(50574095),煤中矿物与有害元素的洗选分配机制(40772102);江苏省自然科学重点基金--煤矿采动岩体液固耦合产生的环境效应及工程应用等课题。研究目的与意义:实际上,煤矸石也是一种自然资源,在建材、化工、冶金和轻工等诸多领域有着广泛的应用。然而,煤矸石的能源化高效清洁利用必须解决2个核心科学问题。首先,从总量来看,中国煤矿固体废弃物资源丰富,尽管能源化利用潜力大,但由于其总量巨大,在建材、化工、冶金等方面应用有限,无法解决其大规模利用的问题;其次,从利用现状来看,由于中国煤矿固体废弃物组分复杂,实施能源化清洁利用过程的相关基础研究比较薄弱,导致综合利用效率低、二次污染严重等问题。该项目针对中国煤矿固体废弃物资源再生利用效率低、工业化利用程度低、污染严重的现实,进行固体物物理、化学、力学特性以及资源化处理与利用研究,目的在于减少山体滑坡、泥石流等灾害,进行废弃物的再生利用和环境保护。《国家中长期科技发展规划纲要》中将"矿产资源高效开发利用"和"综合治污与废弃物循环利用"列入优先发展主题,"煤矿固体废弃物特性与处理利用研究"对中国煤矿固体废弃物的资源开发和综合利用,实现矿区的可持续发展,解决中国资源短缺的难题,保护环境等方面具有重大意义。主要论点与论据:(1)煤矿固体废弃物中复杂组分的化学成分、矿物组成、结构性质等物理化学赋存特征。重点掌握其软化、泥化、渗漏等物理特征,复杂组分的化学结构,重要重金属元素的化学价态、赋存特征及化学反应特性。(2)煤矿固体废弃物中主要污染物的富集表征、交互影响规律及扩散传播途径。揭示煤矸石中铅、汞、镉、砷、铬等重金属有害元素的含量水平、富集成因、交互影响规律及污染特征,追踪它们从原煤转变为煤利用产物以及固体废弃物堆积过程中向大气、地表水与地下水、土壤、植物等介质环境中迁移扩散的途径、环境行为及其地球化学机理。(3)矿山固体废弃物来源划分以及致灾机理。在划分矿山固体废弃物来源的基础上,探索污染物的源头定向分离和控污机制。基于固体废弃物中复杂组分物理化学特性的认知,揭示固体废弃物在化学、物理作用引起的地质环境灾害形成机理。(4)固体废弃物处理与再利用技术的环境适应性。包括煤矸石有益金属元素提取再利用技术,煤矸石与膏体井下采空区充填技术,煤矸石废弃地基质改良技术,煤矸石覆盖-复垦-绿化等治理技术的环境适应性。创见与创新:(1)基于对煤矿固体废弃物的复杂组分物理化学特性的认知,揭示了固体废弃物中污染物的源头控制机制及其地质环境灾害形成机理。(2基于关键污染物的富集成因、迁移扩散规律的认识,建立多阶段多途径污染物排放控制机制。(3)针对大量煤矿固体废弃物处理利用的需要,提出了矸石中有价金属的高效分离富集方法和井下矸石膏体充填处理、地面煤矸石覆盖-复垦-绿化等的环境适应性。研究成果在《Science》、《Environmental Earth Science》、《Int. J. Coal Geol》《Fuel》、《Energy》、《中国科学》、《自然科学进展》、《煤炭学报》、《中国土地科学》等国内外高水平期刊发表,取得了授权发明专利两项。
[成果] 1600420467 安徽
TU8 应用技术 热力生产和供应 公布年份:2016
成果简介:该项目为了替代燃煤锅炉满足煤矿洗浴热水的需求,开展了单独空压机余热回收机组或太阳能热泵机组热水产量不足的问题研究,提出了利用空压机余热-太阳能热泵联合热水系统方案,研究揭示了空压机余热利用系统、太阳能热泵系统、空气源热泵系统性能的影响因素及其规律。项目以空压机余热-太阳能热泵联用为主体,以空气源热泵为补充,构成联合热水系统。该系统每天提供45℃的热水500t,其中空压机余热利用系统提供150t,太阳能热泵提供250t、空气源热泵提供100t。当太阳能不足时,空气源热泵保证每天能提供350t热水。其创造性和先进性在于:提出了空压机余热-太阳能热泵联合热水系统;开发了与空压机余热-太阳能热泵-空气源热泵联合系统相适应的控制系统。项目研究成果在淮北矿业集团袁店二矿得到成功应用,实现了节能减排,总体技术达到国内领先水平。
[成果] 1700480031 内蒙古
TD8 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2016
成果简介:该项目属于煤矿开采、环境以及采矿机械等交叉学科,主要针对含水层下特厚煤层开采条件,解决煤炭采出率低下、资源浪费严重、矸石和粉煤灰等废弃物大量排放、矿井安全生产及水资源保护等一系列问题。中国厚煤层的储量约占所有煤炭资源储量的45%,含水层下厚及特厚煤层安全开采一直是亟待解决的技术难题,不仅威胁矿井生产安全,而且带来了十分严峻的生态环境恶化问题。采用的开采技术,煤炭资源采出率低,控制覆岩移动变形效果差,含水层下特厚煤层开采安全不能保证,且达不到干旱半干旱生态脆弱矿区的保水开采目的。以工业性试验矿井为例,其煤层厚度达21m,上方52.3m处存在26.7m厚的含水层,前期仅开采3m,采出率为10%,造成资源大量浪费,同时矿井涌水威胁生产安全。基于此,以国家科技支撑计划项目"煤矿采选充采一体化关键技术开发与示范"(2012BAB13B03)、国家973计划项目"西部煤炭高强度开采下地质灾害防治与环境保护基础研究"(2013CB227900)为依托,申报单位开发了含水层下特厚煤层上向分层长壁逐巷胶结充填采煤技术,在基础理论、技术创新和工艺设计等方面均取得突出研究成果,成功应用于多个煤矿。主要研究成果如下:提出含水层下特厚煤层上向分层长壁逐巷胶结充填采煤新方法,形成了"掘进成巷,逐巷充填"的工艺流程,实现了含水层下特厚煤层的安全开采。揭示了特厚煤层胶结上向分层充填采场应力演化及覆岩移动变形与裂隙发育规律,提出了含水层下特厚煤层分层胶结充填开采设计方法。研发出了粉煤灰、矸石等废弃物质量比大于85%的新型胶结充填材料,实现了矿山废弃物的规模化处理。经过多年的校企联合攻关,发表学术论文28篇,其中SCI收录10篇,EI收录16篇;获国家授权专利13件,其中发明11件,实用新型2件;制定国家能源行业标准1项。达到的技术经济指标:以矿山废弃物为主料(达85.5%)的胶结充填体28d单轴抗压强度达到2.92MPa;采空区充填率达到98.7%;含水层下特厚煤层采区采出率达91.5%;设计单面生产能力达100万t/a,处理矸石、粉煤灰等固体废弃物150万t/a。该项目以国家能源科技重大需求为基础,密切围绕煤矿安全生产和环境协调发展两大主题,实现了煤矿绿色开采,解决了含水层下特厚煤层开采、矿山废弃物规模化处理及开采环境损害问题,还可推广至其它"三下"煤层开采,具有十分广阔的推广应用前景。项目获得中国科学院何满潮院士及中国工程院康红普院士的肯定与推荐,中国高科技产业化研究会科技成果鉴定为国际领先水平,国家能源局、财政部、国土资源部和环境保护部联合发文在煤矿大力推广充填开采技术,并落实了针对充填采煤矿井的资源税减免政策。截止到2015年底,该项目应用单位共计新增产值141000万元,新增利润79500万元;另外,节省一次性耕地补偿费用、灾害治理费用、排水费用等共计23000万元,取得的经济、社会和环境效益十分显著。
[成果] 1600420013 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目研究了走向断层法距、倾角、位置对巷道围岩应力场及支架载荷的影响,得到了约束类型、断面积、跨高比和加载方式等影响因子对U型钢支架弯矩、剪力和轴力的影响规律。分析了U型钢支架在不同偏载形式及偏载程度下的承载能力,揭示了偏载条件下U型钢支架屈曲的力学机理。提出了架型优化、锁棚锚杆(索)等偏载条件下支架变形控制关键技术。该项目成果在顾北矿近距离走向断层群影响巷道得到了成功应用,经济与社会效益显著,具有重要的推广应用价值。
[成果] 1600420019 安徽
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目提出了深井高瓦斯煤层群留巷超前施工抽采钻孔工程的无煤柱煤与瓦斯共采方法,形成了留巷超前钻孔卸压瓦斯高效抽采模式;提出了瓦斯抽采钻孔全采动稳定性控制理论,得出了钻孔的破断机理及破断判据,并分析了钻孔的布置参数、结构参数及围岩性质对钻孔稳定性的影响;提出了钻孔全采动稳定性维护控制技术,设计开发了用于深井留巷穿层钻孔的特制厚壁套管,研发了套管安装快速施工工艺与装备;优化了保护层工作面外错高位巷穿层钻孔瓦斯抽采技术,实现了卸压瓦斯的高效抽采。项目研究成果整体达到了国际先进水平。
[成果] 1700260171 安徽
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:成果背景材料:中国煤炭已探明储量中约53%埋深超过1000m,其中深部厚煤层储量约占总储量45%,且大部分深部厚煤层瓦斯含量高且低透气性。如安徽淮南新集矿区13煤等煤层,煤质优良且开采成本相对较低,为新集矿区主采煤层。为满足开采要求,该省两淮矿区厚煤层采区巷道广泛采用沿底掘进全煤巷道布置形式。由于煤层赋存瓦斯且透气性差,巷道掘进过程中易产生煤与瓦斯突出;由于深部巷道高地应力(包括构造应力)以及巷道两帮及顶部为松散软弱煤岩,巷道掘进过程中两帮产生大范围破碎以及顶煤与直接顶结构面产生显著分离,易于产生片帮、顶煤冒落等灾害;诸多灾变严重影响巷道掘进速度、安全使用及采掘接替,成为制约深部厚煤层安全高效开采瓶颈,产生极大安全隐患。究其原因,主要由于:缺少煤与瓦斯突出、帮部松散煤岩片帮、顶煤与直接顶结构面分离冒落等灾变预兆识别方法,不能及时判别灾变产生,进而不能及时提供支护阻力及防治措施,造成灾变防治成本显著提高并存在严重安全隐患。两淮矿区围岩分类法对深部复杂高地应力大松动圈松散软岩分类适用性较差,依此分类标准选择支护与工程实际明显不符。常用测试方法对大松动圈厚度及复杂高应力分布测试精度不够,依此指标进行围岩类别量化分级适用性不强。松散煤层注浆是保持深部全煤巷道稳定常用方法。由于煤层渗透性差,注浆工艺难以保证注浆效果,同时缺乏合理注浆效果评判方法。深部全煤巷道顶煤松散破碎且极易冒落,根据顶煤与直接顶分离来判别顶煤冒落灾变预兆是工程常见做法,但缺乏合理工程判据进行及时识别,进而不能及时有效预防灾变发生。针对深部高地应力松散全煤巷道,工程中支架围护结构难以保证支架协同作用,煤岩易于局部失稳而破坏。针对高瓦斯低透气性全煤巷道,缺乏合理工程判剧及增透措施,不能有效预防煤与瓦斯突出。缺乏保持深部全煤巷道稳定的合理支护计算理论,支护形式及参数选择不合理造成巷道失稳。缺乏深部高瓦斯低透气全煤巷道片帮、顶煤冒落及煤与瓦斯突出等灾变监控体系,不能及时预报灾变的发生,进而不能适时采用主动有效的防治措施。2006年以来,针对新集矿区13煤全煤巷道及其他深部松散煤层巷道存在的片帮、顶煤与直接顶分离冒落灾变识别,两淮矿区深部松散煤岩稳定性分类,合理支护选择及低渗透松散煤岩注浆效果评价等问题,国投新集能源股份有限公司与安徽建筑大学全面合作开展该方面研究;针对深部松散低透气煤岩煤与瓦斯突出灾变预兆难有依据评判、深部松散煤岩大松动圈及复杂高地应力难以准确测试等问题,与中国矿业大学合作开展该方面研究;针对深部煤层松散渗透性差及常用注浆工艺注浆效果差、围护结构强度及刚度不足等问题,与淮南市顺辉锚固有限公司合作进行该方面研究。针对应用研究过程中存在共性科学问题,积极开展应用基础研究,承担与该项目有关国家自然科学基金项目有《深井复合顶板层间离层分离及稳定性研究》(50974001)、《突出煤层钻卸法瓦斯抽采增流机理与消突效果检验应用研究》(50744015)、《深部煤岩稳定性量化判别研究》(51374009)、《含瓦斯冲击破坏动力学行为及机制研究》(50744015),安徽省重大科技专项《深部矿压综合治理技术研究》(08010302061),安徽省自然科学基金《深部煤巷帮部预应力锚索形成压缩拱承载机制及合理计算理论研究》(1608085QA23)。与两淮矿区及全国其他矿区合作,积极进行该项目成果推广应用,已完成与该项目有关横向课题十余项,并已将有关研究成果应用于安徽淮南新集矿区13煤、6煤、9煤、11煤等煤层巷道,安徽淮北矿区以及山东兖州、陕西铜川等全国其他矿区煤层巷道灾变预兆识别及防治。研究内容:确定深部高瓦斯低透气全煤巷道煤与瓦斯突出、帮部松散软弱煤岩片帮、顶煤冒落等灾变判据并对灾变预兆及时判别。选择深部松散软弱煤岩大松动圈厚度及复杂高地应力合理测试方法、深部全煤巷道松散软弱煤岩稳定性合理分类方法,确定深部松散软弱全煤巷道合理支护理论。选择深部松散软弱煤岩全煤巷道合理支护形式及参数、煤与瓦斯突出预防措施防止灾变发生。确定深部松散软弱难渗透煤岩全煤巷道合理锚杆(索)注浆工艺并对注浆效果合理评价。选择合理强度及刚度围护结构预防帮部松散煤岩局部失稳保持深部松散软弱全煤巷道稳定。建立深部低透气高瓦斯松散软弱全煤巷道片帮、顶煤冒落以及煤与瓦斯突出灾变现场监控体系。技术经济指标:发明一种基于电磁辐射原理测试松动圈厚度装置,准确测量深部松散煤层松动圈厚度及形状,测量精度达90%以上。发明一种深部高地应力松散煤岩地应力连续测试装置,准确测量深部松散全煤巷道煤岩地应力(包括构造应力)分布。确定两淮矿区高地应力大厚度松动圈深部松散煤岩稳定性分类方法。距巷道中心距离L=0.2B(B为巷道宽度)位置布置多点位移计,通过实测该位置顶煤分离量并与容许临界值比较对顶煤冒落灾变预兆识别,容许临界值取为25.0mm。发明一种新的锚杆及锚索注浆合理工艺提高浆液渗透率并对注浆效果合理评价。发明一种支架拉杆板式拉环使金属支架协同承载以防煤岩局部失稳。发明一种基于电磁辐射原理煤与瓦斯突出预测指标临界值测定方法预防该类巷道瓦斯突出事故产生,与常规方法比较,预防成本降低60%以上。采用深孔间隔装药微差松动爆破显著增加煤岩透气特性,抽采孔瓦斯浓度提高2.2倍、流量提高5倍以上,有效预防煤与瓦斯突出。 项目成果形式:项目成果获发明专利5项,实用新型专利4项,软件著作权2项,发表文章18篇(其中EI收录6篇),获批国家自然科学基金4项,省级重大科技专项1项,省级自然科学基金1项。推广应用及经济效益:项目研究成果已成功应用于安徽新集矿区13煤全煤巷道以及6煤、9煤、11煤等其它煤层巷道煤与瓦斯突出、帮部松散破碎片帮及顶煤冒落等灾变预防,并已在安徽两淮矿区、山东兖州矿区、陕西铜川矿区等部分煤层全煤巷道及其他煤层巷道中推广应用,拟在全国其它各大矿区厚煤层全煤巷道及其它煤层巷道中普遍推广。该项目推广使用,可及时预报巷道帮部松散煤岩片帮及顶煤冒落灾变进而降低支护成本,及时预报深部高瓦斯低透气煤层巷道煤与瓦斯突出进而降低煤与瓦斯突出预防成本,提高采煤效率。预计可降低煤巷掘进成本约3000-3500元/米,近3年来获经济效益20802.0万元。同时,保证了多灾源条件下深部厚煤层安全高效开采,取得显著社会效益。
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