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[成果] 1700510180 河南
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:项目针对复杂应力区大断面硐室、破碎围岩巷道及受到动压影响的煤层巷道变形量大、普通支护手段难以奏效的难题,研究了以下内容:根据软岩巷道、大断面硐室工程实例,总结其变形破坏特征,分析其变形破坏的原因,找出大变形巷硐变形破坏失稳的机制。提出再造承载层控制围岩变形理念,并采用相似模拟方法,研究不同的几何特征、强度特征条件下,承载层的力学特性;研究再造承载层控制巷道围岩变形破坏的机制。结合典型的煤矿巷硐地质条件,提出再造承载层的实现途径与方法。提出煤矿巷道围岩层次注浆方法,研制一种双液无机超细水泥注浆材料,研究其物理化学性质和典型的注浆工艺。基于再造承载层控制围岩变形机理,选取“三软”煤层回采巷道、多次动压影响煤层巷道及复杂应力区大断面硐室进行现场工程应用。根据以上研究内容,结合现场实际,提出了围岩再造承载层的巷道变形控制方法和层次注浆加固技术。针对深埋大变形硐室,提出一次“锚杆+锚索钢梁+围岩注浆改性”+二次“双层封闭工字钢棚喷浆”的方案;其实质采用锚网索保证围岩初期稳定,围岩注浆提高锚固效果,形成承载层结构,被动钢架进一步控制围岩变形,保持再造承载层的高效承载,有效克服了围岩的流变,保证了硐室的稳定。采用这种方案对赵固二矿-800泵房进行加固不仅能够确保泵房以后不再进行大的修理,而且从长期投入来看,可节约费用390.74万元。层次注浆加固技术包括新无机注浆材料和新注浆技术体系,主要特点为:材料无毒、无腐蚀,不自燃,对施工工人不存在任何伤害,没有安全隐患;配套的气动注浆系统设备轻便、机动灵活,工人操作方便、劳动强度降低;解决了采动影响巷道,严重底鼓巷道,强烈变形巷道的加固问题,大大改善了井下作业环境,确保了工作面安全高效开采。目前,该项目研究成果已经在晋煤集团成庄矿、永城煤电控股集团有限公司陈四楼煤矿和安阳永安贺驼煤矿有限公司得以广泛应用,已经成为破碎、极破碎围岩,以及大采高工作面注浆加固的必选材料。该项目近三年所产生的利润为5233.94万元,取得了较好的经济技术效益。该项目获得3项发明专利;课题组共发表学术论文8篇,其中EI论文4篇,核心期刊论文4篇。
[成果] 1700510190 河南
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:随着优越煤层开采的逐步枯竭与煤炭资源的减少,三软煤层回采巷道围岩变形大、支护成本高与煤柱尺寸留设不合理等问题成为制约三软煤层开采的技术难题。课题以回采巷道顶板围岩稳定为前提,以屈服煤柱最大承载为原则,合理留设屈服煤柱尺寸,提高巷道围岩稳定性,实现屈服煤柱的最大承载与巷道围岩稳定性控制的协同,为屈服煤柱合理留设与巷道围岩控制提供新的理论支撑与技术途径。1、技术内容:(1)双巷布置巷道围岩的变形特征及失稳机制。包括:双巷布置大断面回采巷道围岩变形破坏特征实测;不同煤柱尺寸下回采巷道围岩变形破坏影响因素分析;斜顶软煤回采巷道围岩变形与失稳机制。(2)不同煤柱尺寸留设与巷道围岩稳定性关系。包括:不同煤柱尺寸条件下巷道围岩应力分布规律;不同煤柱尺寸条件下巷道支架受力特征;不同煤柱尺寸条件下巷道围岩裂隙发展及变形破坏规律。(3)煤柱屈服承载的力学特性及合理尺寸留设。包括:煤柱萌生塑性与最大塑性状态的煤柱尺寸确定;不同尺寸煤柱屈服承载的基本力学特性;基于巷道围岩稳定的合理屈服煤柱尺寸留设。(4)屈服煤柱留设与巷道围岩稳定的协同机理。包括:煤柱屈服承载与顶板强化支护的协同作用机理;屈服煤柱条件下不同支护方式对巷道围岩稳定性的作用机理。(5)双巷布置巷道围岩稳定性控制的实现方法。包括:提出基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制技术;确定基于煤柱屈服承载的巷道围岩控制的实现途径。2、授权专利情况:该项目研究共授权专利10项,均与项目研究内容密切相关,其中6项发明专利,涉及到相似模拟实验装置的研制与实验方法、支护构件的室内试验方法、现场不同地质条件下的回采巷道围岩控制技术等,4项实用新型专利,涉及到巷道围岩地应力的测试、机械式巷道围岩离层监测仪、矿用锚索与相似模拟实验高精度支架等。3、技术经济指标:(1)回采巷道煤柱尺寸进一步减小,煤柱尺寸缩小1倍,甚至更趋于减小,极大地提高了煤炭资源采出率。(2)采用三软煤层回采巷道锚杆(索)+多向可缩异梯形棚与锚杆(索)+再造承载层的围岩控制技术方案,有效地减少了三软煤层回采巷道围岩变形,能够满足回采巷道在服务期内正常使用要求。(3)提高了回采巷道的掘进与支护速度,科学合理三软煤层回采巷道措施,确保了矿井安全高效生产。4、应用推广及效益:(1)该项目技术在河南永华能源有限公司郭村矿12041与12061工作面回采巷道掘进支护中进行推广应用,且在郭村矿其它工作面煤柱有进一步减小的应用(最小煤柱尺寸已小于2m),研究成果已在永华能源有限公司所属矿井进行推广应用。(2)该研究成果可在有相同及类似条件合理煤柱尺寸留设与回采巷道围岩控制中推广应用,由于煤炭资源的逐步枯竭与现代化矿开采的需求,该研究成果将具有广泛的应用范围及技术前景。
[成果] 1700510396 河南
S51 应用技术 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:该项目属于农学技术领域。通过田间、盆栽实验和理论研究相结合方法,分析了冬小麦的根系大小、分布与根系效率、根源信号特征和水分利用的关系,在此基础上,对该省冬小麦节水灌溉和水分高效利用技术进行了攻关,解决了关键技术问题,为该省农田水资源高效利用和农业可持续生产提供了重要技术保障。该项目主要内容如下:1.探明了冬小麦根系大小、分布与根系效率、水分消耗、群体抗旱性及产量形成的关系。研究表明,适当减少小麦上层根系,增加下层根系分布比例,优化了根群结构,也削减了无效分蘖数量,既减少了无效分蘖前期对土壤水分的无效消耗,也增强了作物后期对深层土壤水分的利用,作物水分利用效率和群体抗旱能力显著提高。同时,由于根系的减少,也减少了根系呼吸对光合产物的消耗,而作物产量不降低。因此,作物的根系效率显著提高。2.揭示了根系大小对作物竞争能力、根源信号特征、水分利用效率和耐旱性的影响机理。研究表明,适当减少根系,降低了小麦的对水分的竞争能力,也减少了小麦对水分的过度消耗,同时,适当减少根系,能提高小麦非水力根源信号的敏感性,延缓水力信号出现的时间,降低光合作用对土壤干旱的敏感性,从而提高了作物的水分利用效率、产量和耐旱性。3.提出了基于根系效率的冬小麦节水高效栽培技术。在对根系大小、分布与作物水分利用效率及抗旱生产能力的关系进行分析的基础上,通过适当晚播,增加基本苗数,以扩大初生根群,减少表层次生根群;同时,通过小麦拔节前控水以减少无效分蘖并促进根系下扎,构建了高效低耗的株群结构,实现了作物水、肥利用效率和作物产量的同步提高。4.探明了调亏灌溉对冬小麦的根源信号、光合产物的积累与转移及耐旱性的影响特征。研究表明,适当的水分调亏通过提高非水力根源信号(nHRS)的敏感性,延缓水力信号(HRS)出现的时间,从而提高了作物的水分利用效率和耐旱性;前期的调亏灌溉通过改善花后光合特性和增加花前干物质向籽粒的转移量,提高了作物产量和稳产性。5.研发了基于非水力根源信号特征的调亏灌溉技术。通过将根源信号理论与调亏灌溉相结合,建立了基于根源信号特征的调亏灌溉技术。该技术的应用效果表明,用测得小麦的根源信号特征来指导小麦的调亏灌溉,节约了灌溉用水,小麦的产量和水分利用效率显著提高。该技术有效解决了调亏灌溉在生产上不足之处,从而实现节水灌溉技术创新。该成果为该省乃至全国冬小麦的水分高效、可持续利用及稳定作物生产提供了科学的技术体系,研发的基于根系效率的冬小麦节水高效栽培技术和基于非水力根源信号特征的调亏灌溉技术,节约了灌溉用水,提高了作物产量和水分利用效率。该技术体系在以下方面取得创新:①在理论上:通过研究根系大小、分布对作物根系效率和根源信号行为影响的研究,拓宽当前的抗旱生产的研究范围,实现该领域研究理论创新;②在技术上:通过将根源信号理论与调亏灌溉技术相结合,建立基于冬小麦根源信号行为的的调亏灌溉技术,实现节水灌溉研究技术创新;③在实践上:通过不同栽培措施对冬小麦的根系效率进行调控,提出了有利于冬小麦水肥高效利用的栽培方式。通过该研究成果在修武县、卫辉市和获嘉县部分乡镇约40万亩耕地上的应用,节省了灌溉用水,促进了农业水肥资源的高效利用,同时,有效降低了由于化肥过量投入对环境的污染,并提高了粮食产量,产生了显著的经济效益。示范区共增收粮食1332万公斤,年度经济效益2664万元,每亩节能减投约20元,共减投800万元。该项目共发表高水平学术论文约20多篇,培养硕士生6名。总之,该成果中技术性能指标处于国内领先。对于缓解中国农业水资源供需矛盾和保证农业的持续发展具有重要意义,具有广阔的市场推广前景。
[成果] 1800120536 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:研究了杨村煤矿残留煤量赋存特征,采用轨道大巷重新规划布置、不等长工作面对接技术以及综采综放联合采煤法等综合开采技术,对杨村煤矿大巷保护煤柱、铁路下保护煤柱以及厚煤层分层开采区段煤柱进行了安全高效回收,提高了矿井采出率,延长了矿井服务年限,经济效益和社会效益明显。揭示了易自燃厚煤层保护煤柱工作面,沿空掘巷期间和采面回采期间巷道自然发火规律,提出并建立了以预防为主的火灾防治技术体系,集成了全断面喷浆封闭堵漏,复合胶体快速堵漏,采空区注氮技术,采空区预防性灌浆技术,保持工作面合理推进速度等综合性措施,有效地预防了煤柱工作面回收期间的自然发火。研究了义马矿区巨厚砾岩层下厚煤层综放工作面矿压显现规律。通过对义马矿区杨村煤矿铁路保护煤柱开采时地表移动系统地观测,研究得出了杨村煤矿地表下沉移动变形基本参数,研究成果为义马矿区其他煤矿巨厚砾岩层下厚煤层开采时,地表下沉变形预测和地面建筑物变形破坏治理,提供了技术支撑。
[成果] 1700510184 河南
TD2 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:巷道掘进是煤矿生产工作中最为重要的一个环节,但是在巷道掘进过程中,事故频发,严重影响煤炭生产及安全。因此,有必要研究巷道掘进过程中事故发生的根本原因,为实现快速安全的掘进提供科学依据和技术指导。掘进工作面是一个由人、机、环境所组成的、空间分布复杂的系统,在这一复杂的人机环境系统中,由于人在生理、心理、社会和精神等方面的特点,存在较大的可塑性和难控性,因而造成的事故愈来愈多,人因导致的伤亡事故一般占伤亡事故总数的70%-80%,因而研究掘进工作面作业环境与人因事故关系十分必要和紧迫。该项目主要针对对人因事故发生机理进行研究,分析掘进巷道中复杂环境条件下对人作业的可靠度、失效频率的综合影响,确立发生人因失误时的生理临界点表象特征及生理危险区域。研究人-环耦合及安全关系模型和数理公式,确定不同状态条件下人的行为可靠度和差错率,减少人因差错,避免伤亡事故发生。研究内容:(1)运用以人为主的人环要素相结合的系统分析法,对井下煤巷掘进工作面中人的因素、环境因素系统的分析,并就各种影响因素深入地研究,确定环境与人因失误关系模型,建立多因素环境条件与人因失误关系公式。(2)研究人因失误机理及人的行为量化关系:人-环境系统中,人不仅受环境的制约,还受到人自身知识、经验、生理等因素的影响。人作为一个极其复杂的而又相对高度完美的自适应反馈系统保证了其行为的可靠性,人所具有的功能自由度又导致了不同程度的失误。立项课题应用动作研究科学家吉尔布雷斯“人的17个基本动”作如:抓取、移动等,和动作经济原则,对井下作业人员在从事生产作用中的动作进行分解分类,确定基本动作要素,剔除危险动作,然后科学分析,建立安全可靠的操作顺序。(3)人为失误生理临界点表象特征研究:由于煤矿生产条件的特殊性,如照度、噪声、温度、湿度、风速等微气候都会引起井下作业人员的生理反映,表现为明显的生理特征:眨眼次数、脑电波、皮肤电及肌电等,通过观测生理特征,判定作业人员出现人为事故的生理临界点,构建生理指标危险区域图。(4)确定在不同环境条件下,人S-O-R行为过程的差错率,通过研究井下煤巷掘进工作面这一特定环境条件下人S-O-R行为过程,尤其是随时空变化其可靠度状态的转移量,确定其差错率。研究目标:(1)建立井下作业人员与掘进工作面环境的耦合关系;(2)量化掘进工作面环境下安全行为模式;(3)确定发生人因失误时的生理临界点表象特征;(4)确定不同环境条件下掘进工作面人的差错率。项目获得6项目发明专利,围绕着掘进工作面的环境、加固、钻进、效率等方面进行技术创新。在平煤、焦煤、郑煤等矿区或集团进行了推广应用。采用该项技术掘进效率提高50%,缩短掘进时间,采煤工作面提前出煤,累计增加销售额48700万元,增加利润12120万元。
[成果] 1700510191 河南
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:近年来,随着煤矿开采技术及采掘装备的发展,巷道或硐室断面不断加大。潞安矿区传统巷道断面主要以10-15m2为主,目前巷道断面已经达到20m2以上,一些大断面硐室达到50-70m2以上,最大硐室断面达到96m2。随着硐室断面的增大,硐室底鼓问题突出,大断面硐室底鼓控制已成为亟待解决的技术难题。王庄煤矿支架换装硐室主要用于起吊、组装、维护7.0m的大采高支架。该硐室掘进断面宽×高为9.8×10.8m,断面积96m2;硐室围岩多为泥岩、砂质泥岩等软弱围岩。由于初期支护未考虑底板控制,致使硐室底鼓量达到1000mm以上,顶板和两帮也出现了不同程度的破坏。为此,项目针对支架换装硐室底板变形控制难题,系统开展了超大断面硐室底板变形控制技术研究。主要技术内容:(1)建立了超大断面硐室围岩稳定性分析力学模型和数值计算模型,分析了硐室稳定性的影响因素和影响规律,揭示了超大断面硐室底板变形破坏机理。硐室断面增大,临界埋深减小,超大断面硐室埋深超过300m即出现严重变形破坏;硐室底鼓量、底板破坏深度与其断面积呈负指数关系,随着硐室断面增大,底板变形量及其破坏深度显著增大;顶板与两帮的破坏加剧了底板破坏,加大了底板变形控制难度。(2)提出了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制原理及方法。顶板及两帮的分层耦合支护可有效控制顶、帮的变形破坏,并有助于减轻底鼓;增大底板控制深度、改善围岩力学性能可显著减小底鼓,通过采用“顶板及两帮分层耦合支护”与“底板锚索群注浆加固”技术,形成“顶帮底联控”的耦合圈层,可有效控制底板的变形破坏。(3)研发了超大断面硐室圈层耦合底板变形控制技术,形成了“锚杆锚索分层耦合支护、分区注浆加固、底板锚索群注浆加固”技术体系,实现了支护结构与围岩力学特性的耦合,创新了底鼓控制方法,有效控制了96m2超大断面支架换装硐室底鼓,为大采高综采工作面的顺利投产提供了保障。(4)项目研究成果在王庄煤矿96m2支架换装硐室、66m2胶带机头硐室和山西煤炭进出口集团鑫顺煤矿86m2煤仓上部卸载硐室成功开展了应用,为煤矿安全生产以及大型机械装备的应用提供了保障,取得了显著的经济效益和社会效益。项目研究成果在《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》等核心期刊发表论文4篇,授权专利3项,并在第12次全国软岩工程与深部灾害控制学术会议上作了学术报告。经过中国煤炭工业协会鉴定,项目成果达到国际先进水平。近年来,随着采掘设备高度机械化、大型化,井下大断面巷道和硐室越来越多,项目研究成果具有广阔应用前景。
[成果] 1700510251 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:中国80%以上的煤层都是高瓦斯低透气性煤层,大多数煤矿区瓦斯赋存具有低渗透压、低渗透率、低饱和度及非均质性强的“三低一强”的特性,在深部高地应力、高围压条件下,煤岩层透气性更差,低透气性有利于瓦斯封存,造成瓦斯含量高、压力增大,瓦斯抽采难度增加。项目针对中国当前千米深井突出煤层开采过程中渗透率低、瓦斯抽采难度大、采动影响下围岩变形严重的问题,以平顶山矿区为试验区域,针对上述问题进行研究,研究形成了深井突出煤层一面多巷立体瓦斯治理体系,保证了矿井抽-掘-采的有机平衡,成功解决了低透气性煤层安全开采的巷道布置问题及瓦斯治理成套技术。主要技术内容:1)构建了突出煤层长工作面基于低位钻孔、顺层钻孔、卸压增透及高抽巷协调立体抽采的成套技术,确立了立体瓦斯治理成套技术体系,实现了矿井安全高效生产。2)详细分析了千米深井长工作面采动覆岩的结构与运动转化特征、采空区瓦斯分布及运移规律,并基于此提出了深井突出煤层长工作面的高抽巷位置确定方法。3)建立了千米深井单一突出煤层基于围岩条件、抽采钻孔工程及抽采效果为基础的底抽巷位置评价指标体系及评价方法,优化了采掘工程部署,实现了矿井生产的安全高效,并在平顶山矿区进行了充分的工业性应用。授权专利情况:依托该项目共获得国家授权实用新型专利3项,发表学术论文6篇,其中中文核心论文3篇,科技核心3篇。该项目经中国煤炭工业协会鉴定,研究成果达到国际先进水平。技术经济指标:该项目紧密结合中国当前低透气性煤层开采条件,以平顶山矿区戊己煤层开采为工程背景,确立了立体瓦斯治理成套技术体系,实现了矿井安全高效生产,大大提升了矿井安全等级。瓦斯抽采率及瓦斯发电量大幅提升,全年利用瓦斯560.5万m3,发电840.75万度。煤炭成本降低15%,杜绝了伤亡事故与动力灾害事故,为矿井安全高产高效生产提供有力保障。应用推广及效益情况:项目关键技术参数在平顶山矿区成功推广应用,取得了显著的社会与经济效益。瓦斯抽采率及瓦斯发电量大幅提升,煤炭成本显著降低,为矿井安全高产高效生产提供有力保障,已累计新增销售额54374.685万元,新增利润19409.833万元。
[成果] 1700510403 河南
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2017
成果简介:测试是科学研究的基础,测试云是基于云计算提出的一种新的测试技术,研究分布式测试资源的集成和共享,解决远程协同测试问题。项目基于云计算实现分布式测试资源的集成、共享和调度,解决远程测试中分布实时协同信息融合问题。针对将测试设备纳入云资源的虚拟化,以及嵌入式云基础设施的构建尚无完备解决方案的问题,提出基于SOA和虚拟机技术把物理测试资源虚拟化为web服务的新理论模型和利用实时发布/订阅算法构建嵌入式云基础设施模型;提出了一种面向云测试的异类传感器系统中信息获取和智能传感器无线化实现方法;基于时间序列建模、卡尔曼和粒子预测滤波协同预测的新理论算法;提出了一种新的文化基因粒子群优化(CGPSO)算法。利用云强大的并行运算能力,采用多算法、多源数据融合,实时和事后相结合的方法来提高信息融合精度,得到新的远程分布信息融合新模型。该项目主要创新性成果有:1.提出了一种基于云计算的嵌入式测试云基础设施的构建和实现方法,通过把物理测试设备虚拟化,屏蔽物理测试设备的异构型,通过共享物理资源及对资源细粒度的划分和调度,利用云计算有效提高资源的利用率;2.提出一种具有网络时延和丢包特性的多传感器数据融合算法,提出了采用事后多源数据融合修正实时数据融合算法参数,及网络时延和丢包的补偿方法;3.提出了一种面向云测试的异类传感器系统中信息获取和智能传感器无线化实现方法,项目设计和实现了基于对拉曼光谱医学传感器、声表面波压力气体传感器、微电子器件可靠性测试平台等多种异构传感器或者仪器的无线化和云平台化,并成功在工业现场使用,取得了明显效果;4.提出了一种新的文化基因粒子群优化(CGPSO)算法,该算法将规范的PSO与混沌的和高斯局部的搜索过程相结合。在最初的进化阶段,CGPSO通过混沌局部搜索探索了一个广泛的搜索空间,以避免过早的收敛。然后在接下来的运行阶段中,CGPSO通过高斯优化细化解决方案。结果表明,对于13维非线性可伸缩基准函数而言,相比对于标准的PSO,CGPSO更有效,更快地收敛,并且对函数维度不敏感。基于该项目成果或该项目后续成果共发表SCI索引论文6篇,其中中科院JCR二区论文2篇,三区论文2篇,四区论文2篇。另外发表核心论文7篇,获得授权发明专利1项,登记软件著作权1项,编写学术专著2部。该项目成果或该项目后续成果已经成功应用于实际生产中,2014-2016年,已经成功应用于河南慧百科技有限公司、郑州斯倍思机电有限公司、河南优德医疗股份有限公司,提高了这些公司的产品合格率及生产效率,设备运行稳定,操作设备简单,并且减轻了工人劳动强度。共创造了4000万左右的经济效益。
[成果] 1700510147 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:该项目属于矿山安全领域,是国家自然基金项目“采动作用下岩溶陷落柱突水机理的试验研究”(编号:51104058)、教育部高校博士点新教师项目“岩溶陷落柱采动活化突水的试验研究”(编号:20114116120005)、河南省科技攻关项目“矿井特殊地质构造带突水动力学特征及防治技术研究”(编号:102102210208)的共同研究成果。主要获得以下成果:(1)通过采用钻孔窥视仪、三维地震探测等现场观测手段,研究了华北型岩溶陷落柱的空间发育规律和空间几何特征,陷落柱内部垮落物的胶结情况,并通过RMT150-B岩石力学试验台研究了陷落柱内部垮落物的岩石力学性能。(2)通过采用Y-2000射线衍射仪测试了陷落柱内部充填物的成分组成,并研究了颗粒物的粒径分布特征;在此基础上研制了陷落柱变质量渗透试验系统,开展了陷落柱变质量突水机理,即充填物颗粒迁移作用下破碎岩体的渗透性变化可分为三个阶段,即渗流缓变阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段。(3)基于多孔介质渗流理论,研究了陷落柱内部垮落物在冲蚀作用下双重孔隙介质的变质量渗透问题,得到了冲蚀作用下陷落柱裂隙/孔隙演化方程,建立了陷落柱变质量渗流的力学模型,研究了冲蚀作用下陷落柱在不同时间段的变质量渗流特性及突水通道演化规律。(4)研制了采动影响下陷落柱突水渗流-应力耦合相似材料模拟试验系统,可以获得采动应力场、水均衡场、岩体视电阻率、采动突水量等参数;该系统可以实现采动影响下矿山压力和承压水共同作用下的底板突水规律试验以及模拟不同特征陷落柱条件下采动陷落柱的突水问题。(5)以尖点突变理论和非线性理论为基础,研究了陷落柱顶端突水的机理,建立了陷落柱顶端突水的尖点突变模型,提出了陷落柱顶端突水判别条件。以渗水井理论以及弹塑性力学理论为基础,首次综合考虑了充水陷落柱柱体周边破坏区(R0)、陷落柱周边渗透区(x)以及采动引起的岩层破坏(L)等影响因素,提出了煤矿底板充水隐伏陷落柱在采动诱导下的侧壁突水模型及判别准则。(6)针对不同特征陷落柱,提出相应的注浆方案。对合理的注浆参数进行了研究,研制出不同的复合型注浆材料,重点研究了粘土水泥浆合理参数,并在双柳煤矿工作面开采中得到了成功应用。根据中国煤炭工业协会组织的项目鉴定委员会鉴定认为,该项目成果在煤矿陷落柱突水防治理论方面达到了国际先进水平。课题申请发明专利5项,实用新型专利5项,发表高水平学术论文24篇,其中SCI检索3篇,EI检索14篇,CSCD核心及一般核心期刊论文7篇,出版专著1部。研究成果在山西汾西矿业有限责任公司双柳煤矿、保利金煤业公司和潞安集团司马煤矿得到了很好的应用,近三年共产生直接经济效益17243万元。
[成果] 1700510182 河南
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:1.项目研究背景:项目属于采矿科学技术领域。巷道围岩控制是煤炭安全高效开采的基础,近年来随着中国白垩系、第三系煤炭资源的开发,地质条件变得越来越复杂,煤岩体主要表现为“松、散、软、弱”四大特征,巷道围岩控制问题日益显著。国内外矿井多采用棚式支护,但受强烈的底鼓因素导致巷道围岩大变形;其次,松软煤岩体锚网支护时,正常的锚网支护锚固性能差,尤其动压作用下,锚固力衰减较快,造成巷道围岩整体失稳破坏,严重制约中国松软煤层安全高效开采。2.项目主要技术内容:项目研究成果包括:揭示3个机理,提出3个方法,形成3套实用技术。(1)3个机理:揭示了软弱、松散煤岩体巷道围岩锚固力衰减机理。确定了松软煤岩体巷道顶板岩层类型和厚度的判别指标,形成了松软煤岩体巷道顶板沉积岩体特征识别理论体系。揭示了软弱煤岩体锚固孔孔底扩大以增强锚固性能及抑制锚固力衰减的机理。(2)3个方法:提出了松软煤岩体巷道顶板岩层组合特征实时动态识别方法。提出了锚固孔底倒楔形扩孔锚固提高软弱煤岩体锚固性能的方法。提出了松散煤岩体钻封注一体化分次注浆锚固控制方法。(3)3套实用技术:研制了单翼倒楔形锚固孔孔底扩大装置,形成了软弱煤岩体巷道锚固孔底扩孔锚固技术。研发了高强自钻式锚杆、高强水泥基全长封孔材料、高强度无机注浆煤岩体加固材料,形成了松散煤岩体巷道钻封注一体化分次注浆锚固技术。研发了锚网握勾装置,实现了锚网无弱点连接,形成了松软煤岩体巷道围岩高预紧力无弱点连网的锚网支护技术。3.知识产权情况:项目实施过程中,取得国家授权专利10项,其中授权发明专利8项,授权实用新型专利2项,发表代表性论文8篇,其中SCI收录3篇,EI收录4篇,CSCD收录1篇。4.技术经济指标:(1)研制了Ø26mm小孔径锚固孔底倒楔形扩孔装置,扩孔段长度为120mm、最大扩孔直径Ø58mm、楔形角度为7°,锚固性能提高2倍以上,且未出现衰减现象;与棚式支护相比巷道掘进成本及维护成本降低65%以上。(2)开发了高强自钻式中空锚杆,其锚杆直径Ø25mm,极限抗拉强度为179KN,外形为右旋双螺旋凸台结构,螺旋角为32°,台高1.5mm,台宽3mm。(3)研发了高强水泥基全长封孔材料,体积膨胀系数达到3倍以上,单轴抗压强度63.4MPa,封孔锚固力120KN;与棚式支护相比巷道掘进及维护成本降低40%以上。(4)研发了高强锚网握勾装置,单人握勾2-5S/次,握勾效率提高80%以上。5.应用推广及效益情况:研究成果在新郑煤电、安福煤矿等8个矿区进行了推广应用,对于保障松软煤岩体巷道安全、降低支护成本具有显著效果。据不完全统计,近3年应用该项目研究成果的矿井累计施工巷道36.11Km,取得直接经济效益1.59亿元,经济社会效益显著,同时促进了矿井技术进步,在矿山、隧道、交通、水利等领域具有广阔的应用前景。
[成果] 1700510187 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:该项目围绕单一低渗高突厚煤层瓦斯治理难题,以建立适合单一低渗高突厚煤层瓦斯综合治理成套技术为研究中心,以瓦斯地质理论为指导,以采动卸压增透抽采、井下水力致裂卸压增透抽采、地面钻井卸压增透开发为关键环节,以采动卸压带瓦斯抽采方式优化布局、钻孔高压密封、成套压裂装备研发、水力压裂强化控制、水力压裂安全保障体系建立、井上下联合煤与煤层气共采工艺创新为核心技术,形成了多措并举的瓦斯综合治理模式。在对海量瓦斯地质资料收集、整理、统计、分析的基础上,揭示了区域构造演化对河南省瓦斯特征的控制机理。总体上受区域地质构造控制,河南省全省瓦斯地质规律呈现三个高突瓦斯带和一个低瓦斯带特征,即分别是秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突瓦斯带,豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带,太行山造山带东缘高突瓦斯带和鲁西南豫东断隆低瓦斯带。根据瓦斯突出前采掘巷绝对瓦斯涌出量频谱特征,发现了瓦斯涌出量呈现的“N”形波特征,提出将“N”形波作为瓦斯突出自动监测预警的理想临界值。研究开发了针对煤矿作业环境和条件的井下煤层水力压裂卸压增透安全施工成套技术及装备。整套技术理论体系由压裂施工单元,监测监控单元和安全保障单元三大部分组成,压裂施工单元包括高压力大流量压裂泵、供液系统、高压(耐压60MPa)管路、封孔器材及工艺;监测监控单元由地面远程监测监控系统和基于WIFI技术的井下无线传输系统组成;安全保障单元包括“五位一体”标准化安全施工规范和安全避灾系统。相关核心技术的攻克,使压裂成功率达到90%以上,实现了各项参数、信息的实时监测、远程控制,最大限度的提高了井下压裂作业的安全保障能力。提出了“双孔(多孔)均匀压裂、定向钻进控制压裂、水力喷射辅助压裂、预先水力割缝导向压裂、开楔形环槽定向水力压裂”5种水力压裂优化工艺。在开展井下水力压裂成套技术研究的同时,对采动卸压瓦斯抽采和地面钻井卸压增透开采进行了针对性研究。在采动卸压带提出并应用矿压观测和钻孔流量法对采掘工作面卸压带宽度进行了确定,对卸压带瓦斯抽采工艺进行了优化布局,抽采效率提高20%以上。为从根本上消除煤矿瓦斯灾害,避免井下近距离治理瓦斯面临的各种危险,在煤层气(瓦斯)地面开采方面进行了积极探索,发明了井上下联合施工煤与煤层气共采的瓦斯治理新方法及工艺。项目成功研究实施以来,获得授权专利5项,发表论文15篇,制定企业标准5项(1项获行业标准立项)。在河南省焦作、鹤壁、义马、平顶山以及安徽淮北矿业、贵州六枝工矿集团等突出矿井进行了广泛的试验应用,尤其进行水力压裂后煤层气透气性提高百倍以上,单孔瓦斯抽采量最高可达820m3/d,有效消除或降低了采掘工作面煤与瓦斯突出危险性,累计直接经济效益3000多万元。
[成果] 1700510250 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:平顶山矿区属华北石炭—二叠岩溶型煤田,普遍受煤层底板太原组薄层灰岩和寒武系灰岩岩溶承压水的突水危险,同时存在地表水、松散层孔隙水和灰岩承压水的充水影响,这些矿井水文地质条件复杂,水害威胁严重,矿井涌水量大,严重影响矿井安全生产。项目在全面收集并分析平顶山矿区历年来地质和水文地质资料的基础上,采用水文地质调查、同位素、CFC测年、数值模拟、突水危险性评价等综合手段,深入研究了各矿岩溶水水文地质条件,总结了岩溶发育规律。采用GIS层次分析型脆弱性指数法和突水系数法,定量评价了研究矿井灰岩水害危险程度,划分突水危险性分区。结合采掘接替规划及各区灰岩水害威胁程度,提出了以区域联合防治灰岩水害的方法,经实践验证效果明显。主要研究内容为:(1)针对平顶山矿区受寒武系灰岩岩溶承压水威胁严重的矿井,全面收集并分析了历年来地质和水文地质资料,采用水文地质调查、三维地震、瞬变电磁物探、水文钻探、水质化验、同位素、CFC测年、FLAC3D数值模拟等综合手段,探查和研究了寒武系灰岩水文地质条件,确定了岩溶水补给来源、补给通道、充水规律等,总结了岩溶发育规律。(2)利用地下水中2H、18O稳定同位素、氟利昂(CFC)含量确定了矿井岩溶水的补给来源。(3)将熵权法和模糊层次分析法综合赋权的方法运用到煤层底板突水危险性评价中,将主、客观赋权有效地结合了起来,在考虑主观赋权法的权重确定主观性和容易忽略专家思维模糊性的同时,解决了客观赋权法中权重确定与实际不符的情况。(4)针对各矿灰岩水文地质条件,制定了“疏水降压、疏堵结合、浅部截流、局部注浆”等区域治理措施,包括:加强水文地质补充勘探、帷幕注浆截流、各矿联合疏放灰岩水、局部注浆加固、完善排水系统等。2.获得成果:项目研究成果发表核心论文11篇,其中中文核心论文9篇、中国科技核心2篇,出版专著1本。3.技术经济指标:项目提出的“利用综合水文地质勘探手段探查灰岩水害”、“利用水化学成分和稳定同位素及氟利昂判断矿井水补给来源和通道方法”,为探查矿井水害提供了新的途径。项目成果先后在中国平煤神马能源化工集团有限责任公司下属矿井进行了应用,累计新增销售额37800万元,新增利润10080万元,取得了良好的经济效益。4.应用推广及效益:“复杂水文地质条件煤矿灰岩水害探查防治技术”的成功实施,对深受灰岩水害威胁的矿井安全生产具有重要的意义,也为今后类似水文地质条件煤矿水害治理提供了有效途径,具有较高的推广应用价值,社会效益显著。根据项目的技术成果和创新特点,该项目在全国范围内同类技术条件下的矿区有广阔的推广应用空间。
[成果] 1700480106 内蒙古
TG1 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:项目属于稀土功能材料冶炼与制作领域。以内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司现有低成本系列合金作为研究对象,重点通过成本更低的合金(BFe, VFe、LaCe合金等)取代产品中的贵金属Ni、Cu和混合稀土,研究其最佳代替量和不同化学计量比以及热处理工艺对合金影响,在降低成本的基础上开发出电化学性能更加优越的产品,最后实现批量产业化。该项目的创新点和先进性就在于:由于Fe和Co是同一周期相邻元素,物理化学性质近似。同时Fe资源多,价格低,用Fe替代AB5型合金中的Co具有实际意义,但Fe对贮氢合金的活化性能和循环寿命有不利影响,而B和V添加到AB5型合金中有利于合金的活化和高倍率性能,所以采用成本更低的FeB或FeV合金代替原有合金中的贵金属Ni和Co,对降低合金成本具有兼得的意义,也保证合金具有较好的活化性能和高倍率放电性能。同时,商业化的FeB和FeV比纯Fe、B和V的价格和熔点低。当用于AB5型合金时,其价格低,可以降低合金成本;其熔点低,可以降低合金的熔炼温度,减小合金偏析,容易得到成分均匀化的合金,减少生产成本,有望改善合金的综合电化学贮氢性能。另外一个创新点是:在2011年初开始,国内稀土价格飞涨,对于稀土功能材料之一的贮氢合金,传统采用电池级富铈混合稀土作为原料,其中含有20%左右贵重元素Pr和Nd,而混合稀土又占贮氢材料原料的30%多,所以相当于贵重Pr和Nd占据贮氢合金原料的6%之多,当时的PrNd价格达到1600元/kg,所以降低Pr和Nd含量实际上是降低贮氢合金成本很有效的办法,而稀土元素中,La、Ce、Pr、Nd化学性能接近,所以采用La和Ce来代替Pr和Nd成为课题组研究的技术创新点,具有降低成本和资源优化的双重意义。项目达到的技术指标:放电容量:在常温条件下0.2C放电容量大于280mAh/g;-20℃至50℃条件下的0.2C容量大于常温容量的80%;高倍率放电性能:常温条件下5C时放电容量大于常温容量的80%;循环寿命大于150次;该项目的成果是在保证现有合金电化学性能的基础上将进一步降低合金的成本,使产品在市场同类产品中更具竞争力。该项目的成果已经转化为该公司的低钴无钴产品,产品性能稳定,得到了客户的一致认可。自2013年2月开始量产量销以来,到15年底,实现销售合金共158.8吨,其中TL7A销售112.3吨,TL8A销售46.5吨,实现销售收入共1334.53万元,实现利润132.67万元,新增税收33.18万元。
[成果] 1700300080 山东
TD8 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:山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿是中国唯一海下开采的黄金矿山,受上部海水影响,其开采特点既不同于海下采煤,也不同于陆地开采。随着矿床进一步往西南翼开采,矿体破碎且离陆岸充填站越来越远,充填料浆输送距离远。采矿方法、结构参数、地压管理与空区处理等因素的任何不合理,均可能导致上覆岩层破裂造成海水溃井。这种现象已经成为企业发展的瓶颈,严重制约着企业的发展。鉴于此,三山岛金矿与中南大学、重庆大学等高等院校开展科技攻关,紧密围绕上述海下开采中出现的一系列难题,开展了系统的研究与实践。 该项目主要研究内容及创新成果如下:海下破碎矿床总体开采模式规划及采矿方法研究。发明了海底厚大金属矿护顶下中腰双向式充填采矿法,为中国安全开采海下资源提出一种全新的模式;发明了海下金属矿床采场交替上升无房柱连续采矿新技术,突破了国际传统的金属矿房柱式开采工艺,实现无房柱连续开采,解决了海下金属矿床开采安全性差、损失贫化大、效率低的重大技术难题;发明了一种改进式散体下厚大破碎顶底柱进路回采方法,实现了顶底残矿资源安全经济回收;海下破碎矿床采场顶板支护技术研究。发明了一种下向短锚索连续、多层预支护方法,防止了采场顶板冒落;发明了一种扩大矿房回采面积的工程方法,增大采场跨度即回采面积;发明了一种冒落松散岩体内成巷时顶板超前支护的支承装置,解决了冒落松散岩体的顶板支护难题;西南翼海下破碎矿床充填开采料浆高倍线强阻力输送技术研究。发明了一种矿山充填搅拌站及一种可反复使用的井下充填管道及非焊接快速连接装置,采用往复式泥浆泵泵送充填,尾砂充填平均质量浓度达73%,实现了海下大型破碎矿床充填料浆高倍线长距离经济输送。海下破碎矿床框架式结构参数优化及最小隔离层厚度计算。通过岩石力学试验、节理调查、地应力测试等研究,确定了岩体力学参数与岩体质量分级,应用数值计算得出采场合理结构参数和开采顺序,并通过理论计算与相似模拟,得到合理的最小保护层厚度;海下破碎矿床强化开采安全保障技术研究。为保障海下破碎矿床安全开采,建立了新立矿区水化学离子动态监测安全预警系统,对裂隙水不间断取样分析,得出水的成因、来源、运动及演化过程。同时,布置了安全防水门、紧急避灾硐室、供水施救及紧急通信联络系统等设施,制定了因海下开采而引发突水的应急响应预案,确保了矿山安全开采。 该项目已获授权发明专利7项,授权实用新型专利2项,主持制定代表性黄金行业标准1项,在国内外权威期刊上发表代表性科技论文10篇并全部被SCI检索。研究成果通过了山东省科技厅组织的专家组鉴定,鉴定组长刘宝琛院士等专家一致认为,成果整体上达到了国际领先水平。研究成果在三山岛金矿推广应用3年,实现了海下破碎资源大规模与零事故开采,累计开采矿石371.25万t,创直接经济效益36553.85万元,成为世界上第一个成功安全高效开采海下破碎金矿资源的典范矿山。
[成果] 1700320583 江苏
TD7 应用技术 天然原油和天然气开采 公布年份:2016
成果简介:该项目研究煤矿井下瓦斯抽采技术,涉及矿山安全、采矿工程等学科领域。瓦斯抽采是灾害治理的首要措施,也是瓦斯资源化利用的有效途径。中国煤层瓦斯含量大、压力高,但煤层透气性极低、煤质松软,导致瓦斯抽采效率低和浓度低,可能诱发煤矿重大瓦斯灾害事故,且造成了巨大的能源浪费。瓦斯安全高效抽采一直是国内外广泛关注、亟待攻克的重大难题。长期以来,井下瓦斯抽采普遍存在工程设计依赖经验、抽采钻孔“钻不深、易塌孔、封不严”、抽采管网“联管乱、易漏气、欠调控”等重大共性难题。为此,该项目从瓦斯流动与致灾机理、钻-护-封-联一体化技术、成套装备及工程示范等方面开展了系统深入的研究,创新成果如下:首次定义了瓦斯抽采效率准则和安全准则,发展了煤体应力场、裂隙场、瓦斯-空气混流场和能量传输场等瓦斯抽采多场耦合模型,开发了瓦斯抽采工程设计优化的计算软件,实现了瓦斯抽采效率、安全度和抽采达标时间的定量计算与评价,从根本上改变了瓦斯抽采工程设计完全依赖经验的局面。提出了松软煤层“钻穴”新观点,据此发明了双动力排渣和涡流松透辅助排渣两种钻进排渣新方法,开发了系列新型钻杆;发明了松软煤层协同式钻进-护孔方法,研发了通管钻杆和阶梯式护孔管。成孔、护孔技术既大幅度提高了钻进深度,又保证了已塌钻孔瓦斯流动通道的畅通。揭示了钻孔周边裂隙场空气渗流诱发抽采浓度衰减的内在机理,研发了系列囊袋式注浆封孔技术、固相颗粒裂隙封堵技术及其配套装备,并开发了注浆封孔材料和微细膨胀粉料,实现了孔内空间和孔外漏气裂隙的区域性密封,大幅提高了瓦斯抽采浓度。该项技术改变了传统单一封孔的理念,实现了封孔与堵漏一体化,为瓦斯利用提供了源头支持。以瓦斯浓度和能效比为约束条件,建立了瓦斯抽采管网的多目标约束优化模型,确定了合理抽采浓度和能效比下管网的最佳流量和负压参数;发明了多变可调、可复用的标准化联孔装置和抽采参数自动调控系统,既提高了管网联接的可靠性和气密性,又实现了管网抽采参数的自动优化,促进了管道瓦斯抽采浓度和抽采效率的稳定和提高。该项目成果是瓦斯抽采和灾害防治领域的重大技术集成创新,深刻揭示了提升瓦斯抽采效率和安全度的科学内涵,对煤矿瓦斯抽采工程实践从理论、技术和方法上带来了观念上的突破,并形成了国内首创的“钻-护-封(堵)-联”一体化技术与装备。该项目历经近十年的系统研究,授权发明专利30件,软件著作权2项,发表论文88篇(SCI检索34篇),获省部级科技进步一等奖3项。成果依托煤矿瓦斯治理国家工程研究中心成功实现了技术转移,并在安徽、山西、贵州、河南等省区上百座煤矿推广应用。近3年,部分应用单位同比新增安全煤量414.10万吨、瓦斯利用量3.33亿m<'3>,新增销售额24.01亿元,取得了显著的经济效益,并有力保障了矿井安全生产,推动了煤炭工业灾害防治的科技进步。
[成果] 1600180246 河南
TD4 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2015
成果简介:该项目主要是根据煤粉中碳质和无机矿物质之间的磁性差异,采用干法高梯度磁选机进行分选,去除煤中顺磁性的硫分和灰分矿物质,不仅从源头上控制燃煤过程中二氧化硫的排放量,同时回收了中国短缺的硫资源,具有良好的环境和社会意义;此外由于采用干法分选避免了传统洗选加工过程中大量的水耗,因此,该技术的应用与推广对中国西北部主要产煤区的煤炭资源的洁净利用具有重大意义。该项目的主要研究内容包括:深入研究煤中硫分、灰分矿物质的解离特性和分布规律,进一步探讨煤及煤系黄铁矿的磁性特征和影响因素,为干法磁选脱硫、降灰提供基础依据;模拟磁性粒子在高梯度磁场中的受力运动轨迹,并建立磁性粒子在高梯度磁场中分离的数学模型;通过对磁系的数值模拟及优化组合设计,自行研发、加工多台用于弱磁性粉体分选的高梯度永磁强磁选机;模拟火电站煤粉制备系统,以热空气作为输送介质建立干法磁选的小型风路分选试验系统。对煤等弱磁性矿物进行系统的分选实验得到最佳的工艺参数和相关的入料和排料收集系统,以提出煤粉磁选可选性评价方法。该项目已授权相关发明专利7项。技术经济指标明显:经干法磁选精煤灰分由原煤的12.43%降低到9.74%,脱灰率达到26.45%;精煤硫分由原煤的3.02%降低到1.50%,脱硫率达到53.29%,总的精煤产率为94.03%。该项目建立的磁选分选系统,适用于煤粉的脱硫降灰,尤其是对电厂、钢厂等耗煤大户。该分选系统易于和电厂前期制粉工艺相结合,可以充分利用了制粉创造的矿物解离条件。该项目采用燃前脱硫,相比燃中和燃后脱硫,工艺简单、生产成本低;同时,燃前脱除硫分、灰分等有害物质,能提高燃煤热效率,降低酸性气体对设备的腐蚀破坏,具有广阔的应用前景。该项目研制的磁选机也可以推广应用于高岭石、钾长石等各种弱磁性矿物的分选除杂,废弃物中铁等磁性物的回收领域。该成果已经成功应用在钾长石除杂、磁铁矿石的分选提纯等行业,并取得了良好的经济和环境效益。为了更快更广的推广该研究成果,既要加大推广力度,又需不断改进、完善该研究成果,尤其是要加强和煤炭洗选、电厂、钢厂等企业联合研制和推广。
[成果] 1600180379 河南
TU4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:项目概况:该项目是对岩石类材料损伤断裂本构关系及其工程应用的研究,总体上包括三部分内容:首先在大量实验和材料观测的基础上建立统一模式的岩石弹塑性本构模型,开发损伤不可逆演化的迭代算法和编制相应的计算程序。然后将其应用于岩石工程结构的断裂-损伤数值模拟,揭示出损伤演化诱致结构灾变的时空演化特征和规律。项目成果在理论模型方面,提出弹塑性损伤模型的统一模式;可测内变量的损伤演化模型;内生裂缝尺度增长预测模型;岩石块度形成的分形演化模型;损伤演化的全场隐式迭代算法和多场耦合算法。在工程应用方面,用于地下长壁回采、岩爆、水力压裂、岩石块度以及边坡稳定性预测。在其他领域的推广,用于混凝土细观结构破坏机理、FRP加固以及金属微孔洞热力耦合效应研究。项目发表论文30余篇,授权中国国家发明专利2项,参编专著1部,2009年该项目部分内容获得中国煤炭协会科技进步三等奖1项,河南省教育厅科技成果二等奖1项。2014年11月,该项目成果经河南省科技厅专家会议鉴定为国际先进水平(豫科鉴2014第73号),2015年度获河南省教育厅科技成果一等奖。成果推广情况:项目已经用于:长壁回采围岩裂隙场演化、顶板变形以及工作面灾变演化预测(平煤集团六矿、焦煤集团演马庄矿)。该项目2010年获河南省教育厅科技成果二等奖,已获2项国家发明专利。隧道岩爆多尺度演化机理及预测(中铁十一局第一工程公司)。该项目创新之处在于揭示了隧道岩爆演化过程的“V”形剪切带模型,以及岩爆应变能释放的“楔形体”模型。该成果获2010年中国煤炭协会科技进步奖三等奖。水力压裂裂缝扩展形态自动识别预测(河南方舟新能源股份有限公司)。该项目成功地指导了新疆阜康矿区、沁水盆地低渗透煤层气储层的压裂改造,渗透性提高了50-90倍,现在至少有48口试验井正常抽采,近三年已创造效益900余万元。露天边坡潜在滑移带尺度增长预测(河北钢铁龙烟矿山公司)。利用该项目提出的潜在滑动面尺度增长模型并辅以微震监测,对边坡危险性进行合理评估,并采取相应加固和减载技术,保证了矿石的安全、高效回采,三年累计节约和增收效益6494万元。岩石崩落采矿的块度预测(甘肃金川有色金属公司龙首矿)。该项目建立了块度分布分形维数-岩石损伤以及最小块度尺度之间的定量函数关系,与现场实测一致。社会效益项目的重要意义在于直观地揭示了损伤演化诱致结构灾变的机理,这是固体力学特别是准脆性材料(岩石、混凝土)结构动力学灾害演化的共性问题,对于理解地质灾害特别是地震震源机理,有重要科学意义,对于防灾减灾、环境保护具有指导意义。
[成果] 1600180427 河南
TM7 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2015
成果简介:配电网作为电力系统的重要组成部分,是电力系统中面向广大用户的最后一个环节,它承担着将电力从输电系统分配给广大电力用户的功能,因此,配电网与用户的联系最为紧密,对用户的影响也最为直接。配电技术的发展对保证用户的高效、高质量、高可靠性供电具有重要意义。随着中国加大电网投资和智能电网建设,国内配用电自动化建设正逐步从技术示范、局部地区试点阶段步入大规模建设阶段。根据国家电网公司出台的《国家电网公司“十二五”电网智能化规划》和南方电网的配电环节智能化投资,“十二五”期间,两网合计总投资约为371.13亿元。该项目在河南省教育厅自然科学研究重点项目、河南省控制工程开放实验室项目的资助下,历经5年的科研攻关,提出了基于经验模态分解与信息熵理论相结合的配电网故障区段定位方法,并开发了适合电力系统快速故障定位的系统软件,解决了小电流接地故障的关键技术难题,取得了集理论、技术及装备于一体的系列成果,形成如下3个层次的特色之处:基于经验模态分解与S变换方法开发的故障定位系统,在故障特征信号提取方面,相比较常用的小波(包)方法,其避免了小波基函数、采样率、分解尺度等不同对定位效果的影响。另外,根据EMD理论可知,故障定位系统提取出的IMF1分量为其故障信号的最高频分量,含有丰富的故障信息,对IMF1分量进行分析处理,更有利于实现高精度的故障定位。将信息熵计算理论嵌入到故障定位软件的系统计算中,很好地衡量了信号的复杂程度,且不需要比较瞬时值,只要各检测装置记录的数据中包含完整的故障波形即可,因此,利用信息熵设计的故障定位系统,不需要各检测装置或FTU装置的精确时间同步。采用近似熵的故障定位系统,只需将各区段的IMF1分量近似熵比例因子值上传定位主站即可,不需要传输整个暂态波形数据,传输量小,可减轻通信负担,降低成本。所开发的故障定位软件中采用的FCM计算方法紧紧抓住了故障区段与健全区段必然存在不一致现象这一本质,能够实现高精确故障区段定位,相比较传统阈值判定法在阈值设定、裕度大小等方面存在的不足,采用FCM实现故障定位时,能有效避免在系统振荡等非故障条件下的误判。该项目共申请发明专利9项,获授权2项,发表论文57篇,SCI检索5篇,EI检索13篇。专题成果被鉴定为国内领先水平,所研发的具有自主知识产权的小电流接地故障定位系统已在河南方舟新能源股份有限公司进行了产业化应用及推广,近三年新增销售额1900万元,新增利润1445万元,新增税收608万元,社会经济效益显著,有力促进了配电网保护与控制领域的科技进步,为保障电网安全运行和持续供电,实现智能配电网和分布式能源建设国家发展战略发挥了重要作用。
[成果] 1600180226 河南
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:该项目主要技术内容包括:研究水力冲孔卸压增透理论,建立低渗松软煤层水力冲孔措施的力学模型,理论得出水力冲孔卸压增透的影响范围及该措施合理技术参数。研制适合低渗松软煤层的水力冲孔喷嘴,并选择配套的泵、排水、排煤粉、高压胶管和钻机等设备,形成完备的水力冲孔配套装备系统。分析水力冲孔效果与水压、流量、冲孔时间和不同工艺的关系,并确定不同破坏程度和钻孔条件的合理参数和工艺过程。确定水力冲孔的冲孔半径和有效影响半径,设计水力冲孔卸压增透及防突方案。通过残存瓦斯含量(压力)、预抽率、瓦斯抽采效果等指标,确定水力冲孔总体增透及消突评价的方法和指标。根据以上研究及现场考察结果,确定适合低渗松软煤层条件的水力冲孔技术参数和工艺过程,编制水力冲孔措施技术操作规范、卸压增透效果评价方法和组织管理办法。该项目研究成果主要技术经济指标为:得出了适合单一低渗松软煤层的水力冲孔喷嘴技术参数:喷嘴类型为圆锥带圆柱段出口型(圆锥段收缩角为13°,圆柱段长度为喷嘴出口直径的2.5-3.0倍),喷嘴制造材料为Cr12MoV模具钢,喷嘴直径为1φ1.8+2φ4.0或1φ2.0+2φ3.0型,侧边喷嘴夹角25°。通过对喷头外部流场区域的数值模拟分析,得出喷头体前端喷嘴起到主要破碎煤体作用,两侧的喷嘴射流起到辅助破碎煤体的作用,确定出水力冲孔前端喷嘴射流的靶距为600mm。通过现场试验,确定出了单一低渗松软煤层水力冲孔期间所选用的设备及其型号、冲孔系统和冲孔工艺流程。现场考察出单一低渗松软煤层水力冲孔出煤量在1t/m左右时,水力冲孔有效影响半径为6~10m。制定了单一低渗松软煤层水力冲孔技术在突出煤层底板掩护掘进中技术体系及规范。获得国家专利2项、发表核心期刊论文8篇。该项目成果在平顶山矿区、鹤壁矿区进行了示范应用:通过冲出大量煤体和瓦斯,使冲孔范围内的煤体得到不同程度的卸压,煤体透气性增高,区域抽采效果提高,缩短了区域抽采时间,单个矿井年节约资金平均在260万元左右。抽采量提高的效果显著,抽采总量一般能提高1.5-2.0倍。抽采的瓦斯通过民用、发电等,单个矿井年增加收入平均在320万元左右。使严重突出危险地段煤巷掘进工作面的掘进速度提高,保障矿井采掘平衡,充分发挥现代化矿井的产能,年带来直接经济效益超过了900.0万元。能在整个河南起到示范推广作用,还可推广到同类条件的省份;通过应用可提高矿井的安全生产技术水平,降低煤炭百万吨死亡率,为职工创造良好的工作环境,有利于社会稳定。
[成果] 1600180122 河南
TD7 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2015
成果简介:项目由山西煤矿机械制造有限责任公司委托,河南理工大学研制的高新科技攻关项目,属横向委托项目,项目编号:20114108110109,科技成果登记号:9412014Y1545。成果技术背景和技术内容:煤炭资源是中国经济建设的基础能源和重要工业原料,但由于煤炭开采的特殊性和开采技术的局限性,在开采过程中存在水、火、瓦斯等自然灾害,严重威胁着矿井的安全生产和社会和谐。为了保护煤矿职工生命安全,实现煤炭工业的持续稳定健康发展,国家始终把煤矿安全生产放在非常重要的位置,强调安全才能生产,生产必须安全。基于“以人为本”的安全生产形势,项目在国家安监局、煤监局等主管部门的推动下顺利完成了从研发、中试到推广的一系列环节,并推向市场。作为新型的煤矿井下逃生避难装备,救生舱重在煤矿安全事故防范,当煤矿井下突发灾害紧急情况时,井下的工作人员在不能立即升井逃生脱离危险的紧急情况下,可快速进入救生舱内等待救援,从而改变了以往单纯依赖外部救援的应急救援模式,实现了由被动待援到主动自救与外部救援模式相结合逃生模式,增加了工人的生存指数,使得救援工作科学、有序、有效的进行。主要技术内容及技术经济指标:根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局下发的《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》与《煤矿可移动式硬体救生舱通用技术条件》等系列文件,在广泛征求煤炭生产企业意见的基础上,研制成功具备抗爆、防毒、防火、耐高温等功能,并适应中国复杂的煤矿作业环境的新一代救生舱。主要技术指标有:额定人数:12人;额定防护时间:96h;抗爆炸冲击能力:0.3MPa;瞬间耐高温能力:900℃,3s;持续耐高温能力:55℃、12h,30℃、84h;舱内外压差:+100~+500Pa;舱内O<,2>浓度:18.5%~23%;舱内CO<,2>浓度:≤1%;舱内CO浓度:≤24ppm;舱内体感温度:≤35℃;舱内湿度:≤85%RH;舱体尺寸:9002×1826×2252mm(长×宽×高);重量:19.694t;推荐使用寿命:8年。项目围绕综合防护系统、生命保障系统和网络化综合检测与监测技术开展研究,完成多项独创性技术成果。项目成果情况:项目已获得国家矿用产品安全标志证书,获得2项授权发明专利,1项授权实用新型专利,在行业核心期刊上发表科研论文7篇,顺利完成市场转化,在煤炭企业用户安全生产中发挥了重要作用。项目推广及效益情况:项目为煤矿井下安全生产及应急救援提供了高效的防护救援体系。2011年,成果在太原、北京等地举行的煤矿机械博览会上展出并在国内十多家煤炭企业进行推广,深受业内人士和用户的好评。市场反馈表明,成果的可靠运行可有效地减缓了工人的工作压力,工人的身心健康明显改善,生产效率得到了提高,较大地提高了企业经济和社会效益。
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