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[成果] 1800230082 河北
[TD9, X70] 应用技术 [烟煤和无烟煤的开采洗选, 污水处理及其再生利用] 公布年份:2018
成果简介:项目所属科学技术领域:选矿技术。 主要技术内容:为了解决中国湿法选煤厂长期存在的浮选精煤灰分、水分高导致商品精煤灰分、水分偏高,及大量煤泥水外排造成煤炭、水资源严重浪费和对环境破坏两大难题,在科技部科技型中小企业技术创新基金支持下,该项目开展了煤泥级配、两级高效浮选、离心脱水脱泥、煤泥水深度澄清等技术的研究,结合试验室试验和工业性实践,取得多项创新性成果: 1.基于中国湿法选煤厂煤泥多属难浮选或极难浮选等级、煤泥中粒度>0.25mm粒级已在重选得到有效分选、含有大量高灰粘土类杂质等特征,研发成功由粗精煤泥回收,一、二级浮选和一、二段脱水组成的煤泥两级浮选、精煤泥两段脱水新工艺。 2.基于中国湿法选煤厂尾煤泥水的特性,研发成功由一、二段浓缩,一、二段回收组成的洗水深度澄清,粗、细尾煤泥分别浓缩回收的尾煤泥水两段浓缩两段回收新工艺。 3.研发成功利用喷射原理和微泡析出机理的大型FJC(FJCA)型煤用浮选机,基于“网捕、渗滤,加速煤泥沉降”理论的高效煤泥水浓缩机,以及沉降过滤式离心机等煤泥分选及煤泥水处理装备。 4.“2+2”模式湿法选煤厂吨煤水耗0.05~0.07m3、水重复利用率>96%、回用水浓度≤1.0g/L,优于MT/T810《选煤厂洗水闭路循环等级》、GB/T18916《取水定额》指标要求。 技术经济指标:①经实施煤泥两级浮选、精煤泥两段脱水工艺的土城等4座选煤厂测试,浮选精煤灰分、水分分别降低3.09、9.05个百分点,设备投资降低17.0%,劳动定员减少30%;②经实施尾煤泥水两段浓缩两段回收工艺的田陈等4座选煤厂测试,尾煤泥固体回收率达99.5%,回用水浓度≤0.60g/L,吨煤水耗≤0.075m3,实现煤泥全部厂内回收、洗水一级闭路循环、工业用水零排放,较传统工艺装机容量降低25.5%,设备投资减少31.8%;③FJC(FJCA)型浮选机经资兴等7座选煤厂测试,较其它型号浮选机浮选精煤灰分平均降低0.90个百分点,尾煤灰分平均提升11.14个百分点,浮选完善指标平均提高10.04个百分点,处理量平均提高3.05m3/(m3h),电耗平均降低3.5kWh/t;ST型高效浓缩机处理尾煤泥水能力达9.11 m3/(m2h),是现用耙式浓缩机的7倍以上。 推广应用及效益情况:自2009年研发至今,该项目成果已在中国200余座新建、技改湿法选煤厂推广应用,仅2015-2017年,项目完成单位因实施该成果新增销售额1.86亿元。获授权发明专利4项,发表相关科技论文52篇,其中在国际选煤大会发表论文7篇。 推动科技进步作用:该项目成果构成了煤泥回收工艺的主体框架,已在中国湿法选煤厂大面积推广应用,成为中国煤泥分选和尾煤泥水处理首选工艺及装备,为选煤行业节能减排、绿色环保生产提供了技术保障。
[成果] 1800120421 陕西
TD7 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2017
成果简介:针对我国煤矿存在的主要水害隐患,通过开展老空区地面高密度三维地震精细探测技术及示范,形成老空区及小窑采掘活动三维地震精细探测技术;通过开展垂向导水通道井下三维电磁探测技术与装备及示范,提出垂向导水通道三维电磁立体成像方法,研发井下三维电磁探测技术与装备;通过开展奥灰顶部利用与注浆改造技术及示范,确定奥灰顶部有效隔水层段以及需要改造的目标层段,建立奥灰顶部注浆改造工艺技术。同时,在冀中能源集团有限责任公司、陕西煤业化工集团有限责任公司等示范区开展技术集成与工程应用。获发明专利2件,实用新型专利2件;发表科技论文25篇;培养博士研究生5名、硕士研究生9名。课题针对我国煤矿存在的老空水、奥灰水及垂向导水通道等重大水害隐患,历时4年,精心组织,奋力攻关,取得了一批创新性科研成果:①开展了基于弹性波波动方程的地震波数值模拟,研发了基于多GPU计算平台的三维三分量(3D3C)弹性波正演模拟软件,降低了三维数值模拟计算的存储问题,极大地提高了三维弹性波数值模拟的计算效率;②开展了十字交叉排列域3DFKK方法的研究,形成了高分辨率地震资料处理流程;③自主研发了专门用于地震监测的矿用节点式地震仪和数据处理软件,可用于小煤窑地面被动震源监测和地面长时被动地震监测;④开发完成了整套井下三维多功能电法仪探测装备,实现了数据的自动采集、收发自主通信、数据自动处理和成像解释等功能,大大提高了煤矿井下的施工效率;⑤开发了井下三维电磁法正演程序,可在较宽频率范围内针对不同电性差异以及复杂电性结构等情况进行正演模拟,程序的收敛速度快、计算效率高;⑥实现了基于三维电阻率反演的垂向导水构造三维电磁立体成像技术,包括任意方向的二维切片、三维异常区域提取等功能,能够满足深部煤炭资源开采防治水工作的需求;⑦在详细分析奥灰顶部岩溶发育程度及富水性影响因素的基础上,对奥灰顶部岩溶富水性评价指标体系作了系统研究,构建了奥灰顶部岩溶富水性评价指标体系,并采用奥灰顶部岩溶富水性评价方法,对澄合董家河矿奥灰顶部岩溶富水性进行了评价;⑧开展了奥灰顶部岩溶发育垂向分带研究,将奥灰顶部风化充填阻水带确定为有效阻水层段,并提出了奥灰顶部注浆改造层位选择准则,确定了待改造的目标层段;⑨在全面分析邢台、韩城、晋城、兖州等六大矿区调研成果的基础上,结合现场工程实践,提出了奥灰顶部岩溶层垂向分带特征;⑩进行了煤矿地面注浆系统优化及自动化控制软件开发,在东庞矿和桑树坪矿分别建立了多功能注浆站;开展了复合注浆材料配比实验研究,研发了奥灰顶部高效注浆改造工艺,优化了注浆材料的配比方案。
[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] 1700600033 北京
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:项目研究成果主要应用于煤矿工作面综合机械化开采。随着中国千万吨综采成套技术和装备已进入国际先进技术水平的行列,但是供液系统技术长期以来严重滞后,存在系统匹配性差、供液不稳定、智能化水平低、关键元部件耐久性低、乳化液配比效果差、介质清洁度保障薄弱等问题,成为制约综采工作面实施自动化开采的瓶颈。该项目针对以上问题开展了技术攻关,提出了适用于智能化开采工艺的自适应供液方法,建立了一套完整的智能集成供液体系,攻克了高压泵脉动控制、智能联动、电磁卸荷、浓度在线检测、可靠性等关键技术,研制出中国首套具有自主知识产权的综采智能高效集成大流量供液系统,解决了供液质量差和无法与工作面用液需求自适应的难题,取得了如下重大创新性成果: 首创了一种以工作面用液需求为目标的压力窄幅波动大流量供液模式,创新提出了一种自适应采煤工艺的乳化液均衡输出控制方法并研制出首套智能供液控制系统,实现系统的闭环智能联动控制; 创新提出了以大偏心距重载曲轴为基础的高效率乳化液泵的设计方法,解决了乳化液泵耐久性低、可靠性不高的难题,研制出国内首套三柱塞结构的400L/min、37.5MPa乳化液泵。 发明了电液双控自动切换本安型电磁卸载阀,填补了国际空白,解决了泵站压力无法实现远程自动控制的难题,保障了供液的稳定性。 发明了一套可靠的综采工作面乳化液质量保障系统,解决了制约行业多年乳化液浓度在线检测、清洁度控制和适应不同水质条件下的乳化液稳定性难题,实现了供液系统的清洁、稳定、高效,保障了工作面采煤的连续运行。 独创了全方位多层级工作面供液安全保证体系,建立了故障诊断和应急保护快速响应机制,保障了综采智能高效集成大流量供液系统的安全运行。项目在伊泰京粤酸刺沟煤矿6上111工作面进行了工业性试验,实现了供液系统的一键启停控制,系统工作压力为36MPa,连续运行时间6个月,年过煤量1100万吨,总节能30%,用液系统相关故障率降低40%。共推广应用100余套,出口俄罗斯3套,市场占有率占到同类系统的60%以上,遍布中国宁东、陕蒙等10余个大型煤炭基地。 项目获得授权发明专利12项、实用新型专利5项,申请受理发明专利3项目,发布能源行业标准2项。项目在供液系统技术与装备方面取得重大突破,形成了中国首套具有自主知识产权的综采智能高效集成大流量供液系统。经鉴定成果总体上达到了国际领先水平,对实现中国综采自动化、信息化、智能化开采和推动煤炭科技进步具有重要作用。
[成果] 1600380122 宁夏
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:该项目针对梅花井煤矿1102206中厚煤层工作面实施的自动化系统,将采煤机控制、支架电液控制、运输机控制、三机通信控制、泵站控制及供电系统等有机结合,实现了对综合机械化采煤工作面设备的协调管理与集中控制。其中,采煤机以记忆割煤为主、液压支架以跟随采煤机自动序列动作为主、综采运输设备以集中自动化控制为主,人工远程干预为辅,实现了煤矿中厚煤层的安全、经济、高效开采。该项目的应用促进了煤矿开采技术的进步,月原煤产量由原来的28.7万吨,提高到45.6万吨,提高了综采生产效率,采煤工作面减少现场操作人员66%,降低了劳动强度。
[成果] 1600420020 安徽
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:该项目研究了水位冗余检测方法、矿用高速光纤总线、隔爆兼本安分布式数字采集控制、井下光纤视频采集等关键技术及工艺,建立了采区自动化排水系统,实现采区排水的远程监控和无人值守运行。项目创新点有:系统使用矿用光纤总线技术、隔爆兼本安分布式数字采集控制技术,首次在采区实现自动化排水;采用隔爆液位变送器和导波型雷达物位计两种水位传感器,实现水位冗余检测。研究成果在淮南矿业集团潘一矿得到了成功应用,实现了采区排水的远程监控和无人值守运行,取得较好的社会和经济效益,应用前景广阔。
[成果] 1700310008 河北
TD3 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与矿山岩体力学的交叉学科领域。煤炭开采是向大自然索取资源,毋庸置疑,会带来自然环境破坏问题,在村庄密集、水资源严重短缺的河北省表现得尤为突出。近年来,为破解资源开发与生态环境协调发展难题,开展了主动保护生态环境的煤矿充填开采理论研究,取得了重要科学成果并应用于工程实际,有效减轻了煤炭开采对生态环境的破坏。主要科学成果如下:揭示出煤矿充填采场覆岩变形与移动的内在规律,形成了充填开采条件下上覆岩层运移理论体系。充填开采改变了传统采煤顶板控制方法,岩层运动规律发生了根本性变化,由周期性断裂下沉转化为非断裂性弯曲下沉;首次提出充填开采连续曲形梁理论,在充填体、采场围岩共同作用下,顶板岩层经过复杂的应力调整与时空运动,形成具有较强自稳能力的连续岩梁承载结构;阐明了连续岩梁随工作面推进而动态前移并保持几何形态连续和力的传递连续的运动特征,证明了连续曲形梁对上覆岩层沉降变形的控制作用。建立了以等效弹性体为地基的充填开采覆岩变形力学模型,得出了岩层保持连续的边界条件。岩层移动变形过程与充填体密实充填率、上覆岩层及其自身岩性特征密切相关,通过研究不同充填条件下的应力路径对围岩的力学行为影响,获得了不同围压不同加载速率条件下岩石的全应力-应变曲线及岩体宏观破坏模式;根据试验研究结果,提出有效连续和完全连续的概念及相应的边界条件:岩层变形值满足容许沉降、曲率、容许抗拉强度条件时为有效连续,进而满足应变分量相容协调条件时为完全连续,为岩层变形量化控制提供了重要依据。创建了主动保护原岩结构的充填开采岩层控制方法。基于充填体与覆岩力学特性,建立起充填开采岩层控制量化关系计算模型,得出反映本构关系的理论解和用于指导工程实践的工程解,解决了充填开采岩层变形难以量化控制的难题;将理论成果应用于工程实践,建立充填效果判据,主动控制上覆岩层及关键层沉降变形量,达到保护隔(含)水层及地表移动变形的目的。科学价值、同行引用及评价:该项目在充填开采覆岩运移规律及岩层主动保护方面取得了重要创新成果,针对充填开采中的关键科学问题进行了系统研究,实现了理论和方法上的突破,解决了充填开采条件下围岩控制的基础和共性问题,研究成果具有前瞻性和创新性,也可为非煤矿山充填开采围岩控制提供了必要的理论基础;所列8篇代表性论文专著被他引120次,单篇最大他引34次;所列代表性论文和其他重要论文被SCI收录2篇、EI收录11篇;出版著作4部;获批成立国家能源充填采煤技术重点实验室,是国家能源局在充填开采技术领域设立的唯一研发平台;该项理论成果应用于工程实际,突破了矿区生态环境先破坏后治理的传统模式,实现了煤炭开采过程中对水资源和地面环境的主动保护。河北省邯邢矿区应用该成果,减少土地塌陷13500亩,减少矿区地下水资源涌出量650万m<'3>/年,取得了显著的经济社会效益。
[成果] 1700310070 河北
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:所属科学技术领域:该项目属于矿山机电与控制领域。主要研究内容:研究固体充填自动化控制策略与方法,包括直接顶下沉量hb的影响及控制方法,充填体受推力FN与充填密实度kb之间的关系,实际推力T的判定方法,充填材料的影响及控制方法,充填工作面地质条件的影响及控制方法,充填体自由度的影响及控制方法,充填采煤时间性和空间性的研究,以适应各种复杂条件下的自动化充填。研发综合机械化充填采煤系统自动控制系统,包括顺槽主控系统、充填液压支架控制系统、矸石输送系统、液压系统、采煤机运行状态及位置参数控制系统、视频系统和数据传输系统;研发充填液压支架电液控制系统,包括电液控换向阀组、过滤系统及各种传感器;研发自动化充填采煤新工艺,包括单架自动充填、成组自动自动充填、推压密实机构与充填刮板输送机防碰撞技术;研究固体充填采煤自动控制系统应用,包括自动充填和人工充填对比以及充填效果和充填效率对比。推广应用及效益情况:该项目在邢东矿的顺利实施,在国内率先提出并实现了综合机械化充填采煤系统的自动控制技术,很大程度上提高了充填效率和充填质量,弥补了国内外空白,具有较强的实用性和操作性,具有广阔的推广应用前景。综合机械化充填采煤系统自动控制在邢东矿的成功应用,取得了很好的社会和经济效益:1)该项目实现了综合机械化充填采煤系统自动控制的目的,很大程度上提高了煤矿井下工作面充填作业效率,为实现充填工作面高产高效提供保障。2)该项目的研发,能够提高充填质量,有效地保护了地面建筑物和地表生态环境。3)基于装备自动化水平的提高,使职工劳动强度降低,作业条件改善,充填采煤安全性得到提升。4)为“三下”资源回收提供新的技术支撑,将对解放冀中能源集团20亿吨“三下”压煤和全国137.9亿吨”三下”压煤提供了一种新途径,形成新的充填采煤自动控制企业标准,推广应用前景广阔。推动科技进步的作用:该项目成功实验在矿井工作面安全产生上产生巨大的社会和经济效益,不仅提高了充填作业效率和工作面整体推进速度,同时也减轻操作工人的劳动强度,节约了用工成本。实现对充填开采设备运行远程自动化控制及状态监控检测功能,对于充填综采成套设备自动化远程控制有及其重要的应用和推广价值。
[成果] 1700320148 江苏
TD7 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2016
成果简介:煤矿粉尘导致尘肺病和爆炸事故,中国煤矿每年因尘肺病死亡人数已超过各类事故死亡人数总和,煤尘爆炸是煤矿中伤亡最惨重的事故类型,因此,煤矿粉尘防治是煤矿职业健康与安全工作的重中之重。在煤矿井下,掘进工作面粉尘灾害最为严重,85%以上的尘肺病患者为掘进工人,煤尘爆炸事故也多数发生在掘进面。随着综合机械化掘进技术的迅猛发展,综掘工作面产尘量也急剧上升,防治难度进一步加大,国内外现采用的喷雾和除尘风机技术不能满足需求。因此,综掘工作面粉尘防治成为煤矿防尘降尘工作的重点与难点。该项目针对综掘工作面粉尘高效防治的重大需求,在国家自然科学基金重点项目等科技计划的支持下,经过十年的努力,研发出适应综掘作业环境的泡沫除尘技术与装备,取得如下原创性成果:发明了射流汽化吸液及低阻高效产泡方法与装置。提出以压力水射流汽化相变产生的稳定压力差吸入发泡剂的方法,实现了发泡剂低比例(0.3%-0.5%)小流量(1.5L/h-5.0L/h)的稳定添加;研制了螺旋网孔低阻强化产泡装置,发泡倍数达30-50倍,泡沫出口压力为0.1MPa-0.2MPa,既有效降低了泡沫制备成本,又保障了泡沫喷射对出口压力的需求。该发明内部无运动部件,无需外动力,装置体积小,可靠性高,本质安全,实现了综掘面抑尘泡沫的高效制备。发明了环形承压泡沫的喷射技术与装置。研制了弧扇形泡沫喷嘴及可调式安装支架,该喷嘴可形成包裹综掘机截割头抑制尘源的弧扇形泡沫,该支架能调节喷嘴安装位置和泡沫喷射方向与角度,既保证了泡沫高效抑尘,又提高了泡沫的利用率。研制了一种增加泡沫液膜强度的聚合物增强型发泡剂,提高了抑尘泡沫的承压能力、减少了泡沫在喷射中的破裂损失,还降低了发泡剂使用量。该发明解决了环形承压泡沫准确包裹截割尘源的难题,泡沫射程达到3m,抑尘效率达85%-92%,泡沫损失量少,实现了综掘面抑尘泡沫的高效利用。发明了与泡沫技术联用的控风除尘系统。该系统中的三向旋流风幕发生器采用三向分风方式形成隔断巷道全断面的控尘风幕,既消除了高速风流对泡沫喷射轨迹的影响,又提高了除尘风机的收尘率;该系统中的三级旋流除尘风机采用梯级旋流叶片降低工作阻力,提高了净化大流量含尘空气的能力,处理风量可达600m<'3>/min。该系统配合泡沫抑尘技术的综合除尘效率达94%-99%,解决了高产尘和大配风量综掘面粉尘防治的难题。该项目获国家授权专利48项(发明专利26项);出版专著2部,发表论文88篇(SCI、EI收录55篇),获中国煤炭工业协会科学技术一等奖、中国职业安全健康协会科学技术一等奖、国家安全生产科技成果一等奖各1项。项目成果经有关院士和专家鉴定,达到国际领先水平;已在93个国有重点煤矿获成功应用,实现了综掘面的清洁文明生产,社会和经济效益巨大,推动了煤炭行业安全科技进步,并在非煤矿山等行业的尘害治理中也有广阔的应用前景。
[成果] 1700350061 北京
TD7 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2016
成果简介:目的: 透水和突水是煤矿安全生产的重要威胁之一,为保证安全生产,大量疏排地下水成为最主要的预防措施。煤矿生产在花费巨资疏排地下水的同时,破坏了地下水系统和生态环境,造成了土地荒漠化、地表塌陷等一系列生态环境问题。如何最大限度的将水资源保护在地下状态,促进煤炭行业绿色、经济、安全、高效发展成为煤炭产业发展亟待解决的问题。课题针对中国煤矿生产过程中水资源、生态环境保护和煤炭资源集约化开采与煤矿安全生产这一矛盾问题,结合中国华北地区煤矿地质条件,将多分支水平井技术创新应用于煤矿底板加固和水害治理,为保水采煤提供了新的途径和方法,填补了中国多分支水平井地面注浆堵漏技术的空白。为煤炭生产企业安全生产提供保障,解放水灾威胁的煤炭资源,保护地下水资源不受损失,同时也使工农业生产、人民生活用水以及生态环境得到保护。创新点: 非顶驱钻机多分支水平井钻井技术; 奥陶系灰岩中分支水平井钻探技术; 隐伏导水构造高效探查技术; 含水层构造充填浆液控制技术; 煤层底板区域治理的判层技术; 奥灰系底板注浆钻孔水平取芯。成果产生的价值: 该项目成果在冀中能源九龙矿完成后,先后在九龙矿其他工作面全面展开。冀中能源集团多次在实验区召开矿井防治水推广工作会和座谈会,该技术已在冀中能源下属辛安矿、梧桐庄、郭二庄矿、邢东矿进行全面展开,开工钻机近20余台,仅2015年完成产值超亿元。后续工程合同也已陆续签订,将为企业创造产值数亿元。该项目自立项以来,取得了良好的推广效果。该技术已成为国内煤矿水灾治理领域的重要技术,引领全国煤矿水防治技术发展,全面提高了中国煤矿水防治水平。技术推广前景广阔,潜在经济效益和社会效益巨大。
[成果] 1600600956 湖北
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:中国厚大矿体采矿主要运用的方法有房柱法,壁式崩落法,分层、分段充填法等。随着生产技术的发展,综合机械化技术装备、大采高支架的应用,厚度5米以上的煤矿开采技术难题已经得到解决,但对厚度大于5米的缓倾斜磷矿层开采,由于矿石硬度、赋存条件、围岩稳定性等与煤矿差异较大,尚无成熟、可借鉴的采矿方法。为此杉树垭磷矿对此类矿体的开采进行了专门技术研究。杉树垭矿区西北部的401-2盘区矿层厚度达8m以上,矿层倾角在3-5°。近该区域顶板结构差,不允许后期地表出现塌陷,因此采用分层、分段充填法采矿。该技术采用分阶梯全层降底采矿技术主要解决分层、分段过程中二次降底难题,同时提高施工安全系数,有效保障作业人员生命财产。
[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] 1700300061 山东
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:该项目研究成果属于煤矿开采和矿山安全学科范畴。 中国矿产资源赋存地质条件复杂,煤矿瓦斯等重大灾害事故严重,尤其是在煤炭行业亏损,效益全面塌陷情况下,迫切需要研究解决煤炭资源的安全开采等关键基础问题。项目研究对提高中国煤炭资源开采的安全性,大幅度降低煤炭资源安全开采成本等具有重要的理论意义,符合中国能源中长期发展战略需求。 自2008年起,在国家“973”计划及省部级科技计划等项目的资助下,对煤矿采场覆岩空间结构演化及相关技术应用进行了系统研究,并将研究成果应用到煤炭安全高效开采中,实现了煤矿安全保障从“被动应付型”向“主动保障型”的转变。取得的主要研究成果如下: 系统建立了煤矿采场覆岩事故空间结构力学模型和相关参数指标体系。提出并量化了“内、外应力场”形成机理及演变规律,构建了采动煤(岩)体在采动应力作用下损伤破坏演化模型,搭建了融采场结构力学参数计算、采动动态模拟、危险源预警于一体的煤矿安全开采可视化仿真平台,为研究采场覆岩运动规律,实现围岩灾害的精准预测和定位控制提供了一种全新的技术手段; 提出了以改变致灾动力源为手段的煤矿采场重大事故控制方法技术体系。基于采场覆岩运动和支承压力集中是围岩灾害的根本致因的共识,创新提出了基于吸能原理的“预留变形巷旁充填沿空留巷技术”,并构建了巷旁充填体对覆岩载荷的“给定变形”结构力学模型;研究提出了条带采空区煤柱复采及灾害预控技术,提高采空区煤柱回采率,延长矿井(尤其是衰老矿井)服务年限的同时,消除了诱发采场动力灾害的致因,实现了矿井绿色开采; 量化了矿井构造应力场与采动应力场的叠加作用于底板岩层演化规律及分布特征。突出煤矿采场开采过程中诱发事故的动力特征,提出了鲁西矿区应力场背景及其构造运动演变规律;通过分析构造应力场演化过程;应用应力解除法监测开采过程中采动应力场与构造应力场叠加作用于底板时的显现规律,科学判断底板采动条件下底板破坏深度,基于局部充填技术解放了受底板承压水威胁的煤炭资源; 自主研发了重大灾害孕育过程相关信息的监测实验手段和方法。创新研制了采动应力演化试验系统,实现了对大尺度试件(150mm×150mm×500mm)非均布动态加载,可有效开展采动应力与煤(岩)体损伤破坏相关性研究;研发的采空区覆岩动态监测系列装备,可实时反演采空区覆岩动态,实现采空区稳定性预测。 项目研究成果通过科技部组织的技术验收,验收评价等级为优秀。 项目技术成果已在济宁、滕州、大同等矿区多个煤炭企业得到了推广应用。近三年,安全开采煤炭5.96Mt,同时实现了研发产品产业化,共创产值19.9亿元,创利润3.2亿元,取得显著的经济、社会效益。研究成果已获得国家授权发明专利13项,软件著作权2项,发表相关论文35篇(SCI收录15篇,EI20篇),出版学术专著2部,培育博士研究生8名,硕士研究生16名。研究成果丰富和发展了煤矿安全高效开采理论,有力地推动了中国煤矿安全生产的科技进步。
[成果] 1700320595 北京
TD7 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2016
成果简介:中国有各类矿山10万多座,矿产资源开发导致地面沉陷和边坡失稳等地质灾害非常严重。全国每年新增开采沉陷区30多万公顷,露天边坡随开采降深滑塌更加频繁,因采矿诱发的次生地质灾害累计12366起,直接损失166.3亿元,人员伤亡约4250人。因此开采诱发滑移灾变的识别与预警技术亟待深化研究。通过开展系列国家重大课题研究,创新成果如下:1)创建了露井复合开采边坡风险辨识及其防控体系。针对露天转地下、井工转露天与两者同期开采三种工况及井采区与边坡三种不同相对空间位置关系,首次系统揭示了各工况下边坡滑移机制及其对环境的破坏规律,建立了复合开采下边坡稳定性评价新方法。基于广义极限平衡、有限元和大系统多目标规划理论等,通过构建微小单元体系创建了加固与地震等荷载作用下边坡稳定性精细化评价方法,解决边坡稳定性评价结果非唯一解、延深开采与潜在滑体治理一体化设计问题。提高其计算结果可靠性。研发了用于岩土工程加固多个变截面锚杆的扩孔装置和自动伸缩锚台钢筋结构,建立新型锚杆加固设计与计算理论,其承载力为常规的2-5倍。2)研发了井采诱发覆岩及环境灾变的风险辨识系统。基于模型试验、工程实测及宏细观破坏理论研究,揭示了井采诱发围岩宏细观渐进破断机理和覆岩关键层的动态演化过程,获得了大采出空间覆岩应力场-裂隙场-位移场时空动态演化规律及其充填控制技术。突破了覆岩破断不能连续模拟分析的关键技术,建立了岩体不同尺度破坏力学模型与断层活化的计算理论,开发了可以实时连续模拟采矿过程的分析体系,为覆岩破坏的灾变识别提供了理论基础和分析方法。3)开发了高精度北斗(BDS)智能接收机系统。首次研制出三系统(BDS、GPS、GL0NASS)八频点信号处理与解算系统接收机,该机板卡在多模卫星导航信号接收与处理、单板定姿定态、长距离RTK、动态应用等方面突破了国外技术垄断。基于CORS系统实时精密的星历与钟差以及对流层模型,建立了具有自主知识产权集成体系的中长基线毫米级解算方法,测距比例误差由lppm降到0.5ppm。创建了BDS、GPS、GL0NASS等多星单历元变形计算体系,大幅提高监测精度。4)首次研发了圆弧合成孔径干涉雷达设备。该设备突破了方位向高分辨率与360°扫描的关键技术,采用调频连续波替代步进频体制,扫描速度和范围是国外的1.33倍;采用两步式运动补偿、永久散射体等航空军用技术,建立了二维空变自适应相位补偿计算体系,大幅减小大气影响的测量误差。研发了多基线干涉与保相成像的技术,实现了高精度三维监测及其预警。5)工程应用效果显著。研发的北斗接收机等设备已销售4.7万多套,并在240多家企业或政府部门推广应用。相关研究成果编入国家和地方标准4项;获得国家授权专利47项,其中发明专利15项;获软件著作权64项;出版专(编)著及教材10部,发表论文652篇,其中被SCI、EI收录194篇、他引3404次。获省部级科学技术奖19项,其中一等奖7项,另获国家测绘地理信息领域自主创新十大产品1项,推动了该领域的科技进步和学科发展。
[成果] 1600080005 河北
TD8 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:岩质边坡失稳破坏严重危及着国家财产和人民生命安全,岩质边坡的稳定性评价与安全性控制技术一直是边坡工程研究的重要课题之一,也是岩石力学与工程领域研究的热点和难点。近年来,随着中国社会经济的稳健发展,影响国家经济发展的重大水利水电、采矿和交通土建等工程逐渐往地质、地形条件更为复杂的西部区域扩张,不可避免地面临高陡岩质边坡工程问题,因此,岩质边坡的安全与否成为制约水利水电、采矿、交通等工程建设成败的关键控制因素之一。由于岩石强度较高,爆破开挖是岩质边坡主要的开挖方式。爆炸冲击波瞬间作用于周围岩体,在强大的冲击应力作用下,使岩体发生剪切破坏、拉伸破坏、拉剪破坏和压剪破坏等多种破坏形式,在宏观上表现为边坡岩体的损伤破坏,强度降低极为明显,此外,岩体损伤破坏极易在岩质边坡内部出现无数形态和大小各异的裂缝,严重破坏了岩体的完整性,这些爆破形成的裂缝易成为边坡渗水的通道,进一步增加了岩质边坡失稳破坏的风险。由此可见,深入研究岩体的爆破损伤机理,并以此为基础开展损伤岩体边坡的稳定性评价方法研究,同时,有针对性地研发岩质边坡防水、治水技术,是保障岩质边坡工程安全的重要手段,亦具有较高的理论意义和重要的工程应用价值。该项目从实际工程出发,开发了一整套保障受爆破损伤影响的高陡岩质边坡稳定性评价与安全控制技术,从“参数取值、安全监测、稳定分析、后期防护”四个方面进行了创新。开发了一套岩体参数的原位测试技术,能够快速准确地在原位测试边坡岩体的渗透率、变形参数、强度参数和地应力数据,为边坡的稳定性分析提供必要的资料。同时,开发了一套边坡变形与渗流的监测技术,可用于边坡的地表、深部位移监测和地下水位、渗透压力监测,实时监控岩质边坡的安全状况。另外,从岩质边坡受爆破影响的损伤破坏机理、安全系数的求解和滑动面的刻画三个方面发展了边坡稳定性评价体系:即基于岩体爆破损伤机理,对强度折减法进行了改进,可反映爆破影响下岩体的拉剪破坏以及岩体黏结力和摩擦角不同的衰减程度,还可反映边坡存在安全隐患的次级滑动面;基于矢量和法和人工智能方法开发一种精确刻画边坡滑动面的方法,以准确找出滑动面位置,为边坡的加固治理提供指导;开发了一套岩质边坡的“防、排、堵”水技术,研发了一种半透水排水管网装置,同时,发明了混凝土快速浇筑方法和系统以及高陡岩质边坡绿化方法,以上三种成果结合,可全面实现边坡对水的“防、排、堵”,提高了边坡在运营期的稳定性。该项目的技术在海南矿业北一采场边坡边、海南石碌铁矿枫树下采场南帮边坡等数个项目得到全面应用,同时,在碾子沟煤矿工业广场高边坡治理等数个项目中得到推广应用,产生了显著的经济效益和社会效益,其中产生直接经济效益904万元,产生间接经济效益550万元。该项目成果对提升中国边坡工程的稳定性分析和安全控制技术水平具有重大意义,促进了中国相关领域的科技进步。
[成果] 1600080124 河北
TD8 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:冀中能源邯郸矿业集团自2008年以来一致致力于超高水材料煤矿充填开采的应用和研究,取得了一定的效果。该项目主要解决了以下方面的关键技术:该项目是冀中能源邯郸矿业集团为进一步提高超高水材料充填开采技术的适应性、使充填工作面增产提效、更大规模的有效开发村庄下煤炭资源,在下属亨健公司和陶一煤矿后续推广应用过程中,根据厚煤层开采条件,在应用袋式充填开采工艺技术条件下取得的又一创新成果。项目以超高水材料大采高长壁充填开采工作面围岩活动特征和地表沉降控制为基本出发点和最终落脚点,通过系统掌握超高水材料充填固结体工程力学特性,重点围绕地面大流量充填工艺系统及其自动化、高产高效开采装备及工艺参数、工作面矿压显现规律、充填固结体整体稳定性控制、充填率保障技术、地表沉降规律及控制方法等内容展开研究。取得的主要创新成果有:1)首次成功研究应用了缓倾斜厚煤层长壁综合机械化与超高水材料采空区袋式充填一体化开采技术。有效解决了长壁充填开采设计、“采煤-充填”液压支架选型、充填体整体稳定性控制、大采高长壁充填工艺、“充填体-覆岩-地表”三位一体变形实时监测等技术难题,揭示了井下充填开采参数与顶板破裂动态及地表沉降之间的相关规律,形成了一套超高水材料大采高长壁袋式充填开采技术体系及覆岩变形实时监测监控系统。2)创建了超高水材料长壁袋式充填工作面“采煤-充填”整体力学模型,揭示了“煤壁-支架-充填体”的协调变形与载荷分布规律,确定出工作面充填率、推进速度、充填体初期强度、支架工作阻力等关键影响参数,为充填体稳定性、支架轻型化及采场围岩控制等设计提供了理论依据。3)形成了充填固结体整体稳定性控制技术与方法。首次研究了长壁采空区充填固结体不同胶结形态(纯浆型、胶结混合型、界面混合型)的工程力学特性及不同采深、不同尺度条件下充填固结体的时变特性和尺寸效应,为充填体稳定性控制设计提供了依据;成功开发了基于采空区埋管、顶板离层区钻孔、支架后尾梁厚度减小等“三位一体”的充填率保障技术与补注充填工艺系统,为实现覆岩沉降有效控制提供了重要技术支撑。4)首次将岩层破裂产生的震动场探测与覆岩应力场及地表沉降观测相结合,实现了实时联合监测。系统分析了超高水材料大采高长壁袋式充填开采顶底板破裂特征、采场矿压显现、充填体承载特性及其稳定性;揭示了“井下开采与充填参数”与“顶板破裂动态与地表沉陷规律”的多参量相关关系,实现了“一张图”多参量对比及覆岩沉降预测功能。该项目研究成果在冀中能源邯郸矿业集团亨健公司、陶一煤矿等得到了成功应用,已安全开采村庄下、铁路下煤炭资源110余万吨,创造利润7700余万元,项目研发的超高水材料充填开采技术能够有效控制地表下沉,避免了传统开采技术带来的地面塌陷、水资源破坏等问题,社会效益和环境效益显著。研究成果通过了煤炭工业协会组织的技术鉴定,鉴定专家认为该成果达到国际领先水平。
[成果] 1600080239 河北
TD3 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:项目所属学科技术领域、主要内容、项目特点及应用推广情况:该项目属煤矿绿色开采技术领域,针对冀中能源股份有限公司邢台矿面临的资源枯竭、“三下”压煤量大、土地塌陷、矸石山占地污染等问题,在邢台矿顶分层固体充填开采技术成熟基础上,提出了“充填体顶板下充填开采与地表沉降控制关键技术研究”课题,该项目研发成功,实现了建筑物下运用矿山固体废弃物分层全煤厚进行充填开采,提高了回收率,对进一步解放“三下”压煤,延长矿井寿命和建设绿色矿山具有重要意义。主要研究内容为:研究充填体假顶的物理、力学特性,对充填体的压实特性和流变特性分析。提出了分层充填开采情况下的顶板控制技术,成功的控制了顶板变形,达到了控制顶板移动的目的。设计了充填体顶板下充填开采工艺,提出并完善充填体顶下充填开采工艺及实施。研发了充填体顶板下充填开采适用的关键设备,包括充填体作为充填顶板的带有伸缩梁的专用充填支架、端尾支架及配套设备等。对充填体顶板下充填开采的上覆岩层的力学变化规律进行了研究。揭示了充填体顶板下二次充填过程中上覆岩层的力学变化规律;分别对顶、底分层的矿压变化规律进行了对比分析;建立岩层和地表移动观测站的实测研究,为今后“三下”压煤开采提供可靠的设计依据和技术参数。开发了充填体顶板下充填开采与地表沉降控制关键技术。项目特点:确立了将顶分层固体充填体作为下分层开采再生顶板进行充填开采的技术思路,成功实现了建筑物下运用固体废弃物分层全煤厚进行充填开采,提高了回收率,形成了一整套建下厚煤层分层充填采煤的新技术。研发了充填体作为充填顶板的带有伸缩梁的专用充填支架、端尾支架及配套设备,研发了固体充填体作为下分层开采再生顶板的充填开采工艺,提出并实施了采场范围内全封闭顶板控制技术,实现采、支、充工序的优化。揭示了分层充填开采采场围岩变化规律及矿压显现规律,揭示了分层充填开采对地表变形及建筑物的影响。充填体顶板下分层充填开采与地表沉降控制关键技术研究成功应用于建筑物下采出厚煤层煤炭资源,采空区充填压实率达95%以上,月产达到5万吨以上,地表建筑物变形控制在国家Ⅰ级破坏范围之内,安全高效解放了建下呆滞压煤。应用推广情况:该项目在邢台矿工业广场保护煤柱下进行工业性试验成功后,每年可回收煤炭资源约30万t,处理井上矸石约21.9万t,处理粉煤灰6.6万t,充填于采空区,实现了建筑物下煤炭资源的最大程度回收,延长了矿井服务年限,实现矿井绿色开采,为中国类似条件下“三下”压煤合理回收开创了一条新的技术途径,其科学与工程研究意义十分重大,具有广阔的推广前景。
[成果] 1500520113 山西
TD6 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:用于煤矿井下电气安全系统,是防止违章带电作业引发瓦斯爆炸事故的抗违章技术装备。内容:中国能源消耗的70%来自煤炭,而煤炭生产最大的危害是瓦斯爆炸。孙继平教授研究指出:“电气火源(花)引爆瓦斯最多,为48.1%”。产生电气火花主要原因是违章“带电作业”,带电作业主要表现为“擅自送电、擅自开盖操作”。产生电气火花的主要部位是开关接线盒、电机接线盒、电缆接线盒,直接原因是盖板被擅自打开违章带电作业。尽管《煤矿安全规程》严禁擅自开盖操作、严禁带电作业,但由于不能从技术上保证法规的贯彻落实,擅自开盖操作及违聿带电作业现象时有发生,造成难以计数的事故。该项目首创了一种能安装在机电设备盖板上的开盖传感器,安装后与超前开盖断电系统(包括物联网等)联网运行实现开盖联锁,当要开盖时,在未拧松螺栓致盖板间隙“失爆”前,超前发出声光报警,超前切断该设备上级电源,开盖后,能防止向该设备送电即闭锁,合盖后,能防止无专用工具的非专职人员擅自开盖操作,即“三开一防”(开盖报警、或开盖断电、或开盖闭锁、防止非专职人员擅自开盖操作)。并可在地面监控中心电脑、手机、微信及专用人机界面上监视或监控,实现电气操作风险在线预控。另外,应急状态下还能代替矿灯使用,人员定位系统失灵时,能确定人员位置。专利情况:该项目核心专利“一种超前开盖断电方法及其装置”除获中国发明专利外,还获美国、欧盟、俄罗斯、南非等三十多个个国家地区发明专利授权,具有先进性和创造性。据检索,这是近百年来,中国首次在煤矿安全领域获美国等发达国家专利。该项目还有发明专利“锁定多条螺栓方法及装置”及专利“预防煤矿带电作业及瓦斯爆炸的系统”等。经济技术指标:每产万吨煤约使用50个开盖传感器,全国至少有185亿元的市场,全世界至少有555亿元市场。该产品的推广应用将带动煤矿安全监控系统发展,其国内市场新增190亿元,国外市场新增560亿元。考虑应用在化工等爆炸危险行业,市场更大。安全技术效益:①全国在用电气设备约千万台,该技术产品能在不更换现有设备条件下,实现“三开一防”,与其他技术配合应用,可预防48.1%的瓦斯爆炸事故;从技术装备上保证了国标GB3836系列标准、《煤矿安全规程》及AQ1023-2006等12条法规标准的贯彻落实,有巨大的经济及安全效益。②填补了矿用隔爆设备发明百年来一项国际技术装备上的空白。应用情况:该项目获2014年山西省技术发明二等奖及国家安监总局安全生产科技二等奖,产品已取得防爆合格证、矿用产品安全标志证书和生产许可证书,后经几次延证,至今有效。已列为国家重点新产品,列入安监总局《安全生产科技发展计划》、2010年《安全生产重大事故防治关键技术重点科技项目》,经中国煤炭工业协会的科技成果鉴定,达国际领先。
[成果] 1500520122 北京
TD2 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:反井是指地下采矿连接不同水平巷道的暗竖井,是重要的井巷工程,一般采用由下向上的施工方法,称为反井,反井是施工难度最大、风险最高井下工程,虽然可采用钻机钻进导井,但还需要工人在井筒内复杂条件下进行钻爆刷大作业,经常发生伤亡事故,炸药爆炸向大气中排放大量有毒气体及粉尘。在此背景下项目提出反井钻井的理念,在解决大型反井钻机,坚硬岩石的破岩滚刀以及大直径反井钻井工艺等技术关键基础上,实现了在不同岩石条件下,一次钻成直径达到5m的井筒技术及装备能力,促进地下工程建井技术发展,使坚硬岩石井筒施工实现机械破岩,减少对围岩扰动和破坏、施工速度快、工人不下井作业,具有施工安全性高和工人劳动强度底、工作环境好等突出优点,成为地下工程建设暗井、斜井、隧道建设的髙效、快速、安全、经济的施工方法。该项成果是在多项科技部科研院所技术开发研究专项资金项目、北京市重大科技成果转化落地培育项目支持下取得的,通过研究发明大直径反井钻井技术工艺,大型反井钻机,坚硬岩石的破岩滚刀以及大直径反井钻井施工测控系统,形成了大直径反井钻井新技术及新装备。主要发明成果如下:创造性提出了反井钻机钻凿大直径井筒新技术,研制出一次钻孔直径达到5m,钻进深度600m的大直径系列反井钻机。突破了反井钻机镶齿滚刀破碎坚硬岩石刀具寿命低磨损快的技术瓶颈,使反井钻井能够适应不同类型地下工程的各类岩层;研究提出了多种反井钻井工艺,开发了反井钻井偏斜控制,大直径井帮稳定控制、反井钻井安全控制技术。研制了由多圈滚刀立体优化排列组成的新型组装式大直径扩孔钻头和传递大扭矩、大拉力的新型锯齿形螺纹钻杆,实现了钻具系统稳定运行,解决大直径钻具井下运输和组装难题。该项成果解决了传统大直径反井人工钻爆施工方法存在的塌方、涌水、瓦斯、设备故障等突出问题,建立了直径1.5〜5.0m井筒一次钻成的反井钻井技术体系,可适应沉积岩和坚硬火成岩、变质岩的地下工程,最大钻井深度达到600m、钻孔偏斜不大于0.5%。该项成果获授权发明专利8项,授权实用新型专利6项,制定行业标准3项,发表学术论文100多篇。该项目先后获得2010年、2013年中国煤炭工业科学技术一等奖,2013年度中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖。第三方评价认为,5m大直径井筒反井施工技术达到国际领先水平。该项成果在煤矿、冶金、黄金、核矿、非金属等地下矿山和水电站、抽水蓄能电站、公路、铁路隧道建设等领域广泛应用,经济和社会效益显著。近五年完成大直径反井钻井井筒27个,总深度5361m。其中3.5m以上竖井19个,深度3321m,斜井8个,深度2040m。一次钻成最大直径5.3m、深度近500m的煤矿井筒,钻进破岩面积达23.7m<'2>,在水电站f系数达20的坚硬岩石中,一次钻成直径3.5m通风井。并在中国承担的巴基斯坦、哈萨克斯坦、马来西亚、赞比亚、厄瓜多尔等国外工程中发挥重要作用。
[成果] 1500520548 山西
TD8 应用技术 烟煤和无烟煤的开采洗选 公布年份:2015
成果简介:该项目属于矿山工程技术领域。来源于“十一五”国家科技支撑计划“年产千万吨级矿井大采高综采成套装备及关键技术”与国家能源局科技项目“全国炼焦煤市场分析和预测研究”。炼焦煤的高回采率开采技术与高回收率洗选技术是国内外亟待解决的重大技术难题。炼焦煤是稀缺、不可再生战略资源,山西焦煤集团做为全国最大的炼焦煤生产企业,截止2012年,炼焦煤可采储量95亿吨,若以传统开采方式,仅可采60年,核心煤种焦煤和肥煤仅可采40年。山西焦煤为实现国家提出的炼焦煤开采百年战略目标,项目针对稀缺炼焦煤高回采率开采、难选炼焦煤高回收率洗选、炼焦煤有序平稳生产规划理论等难题进行攻关研究,形成了完整的理论与技术体系,使回采率提高了10个百分点,洗选冋收率提高5.5个百分点,相当于每年节约可采资源2000万吨,有效保护了稀缺资源。主要创新有:首创稀缺炼焦煤高回采率开采关键技术,回采率提高10个百分点首创了近距离易自燃放上覆煤层及残留煤柱综采技术,开发了水、火、瓦斯综合治理技术,高效回收了顶煤及上层残煤,应用开发的煤层间夹矸井下分选新技术,将分离的矸石作为无煤柱开采充填材料,降低了矸石排放与充填成本;研发了综采工作面巷旁板式充填支护技术与成套装备,实现了无煤柱开采;首创了6.5m厚煤层一次采全高综采关键技术与成套装备,开发了渐变及变向综采新技术,实现了煤层一次采全高及不规则煤层陚存区段的高回收率开采,采区回采率提高了12%;研发了螺旋钻采煤机与刨煤机开采薄煤层技术与工艺,实现了0.6m〜1.3m薄煤层的高回收率开采。首创难选炼焦煤高回收率洗选新技术,精煤回收率提高5.5个百分点首创了中煤提质利用技术及装备,研制出细粒级的高效分选与分离成套技术及专用设备,实现了中煤的二次分选回收;首创了高硫煤脱硫技术与装备,使高硫煤入选率达到100%,硫分降低15%;开发了原煤高效分选成套技术与“表面改质+微泡浮选”技术及装备。建立了稀缺炼焦煤有序平稳生产理论与规划在炼焦煤本底调査的基础上,建立了基于有序平稳生产理论的炼焦煤科学产能控制方法;制定了稀缺炼焦煤资源保护性开采百年的规划方案;建立了炼焦煤的多矿区、多煤种、多组分高回收协调配采优化模型。该项目在理论与关键技术方面取得了重大突破,拥有完全自主知识产权,与国内外同类技术相比,技术经济优势明显,项目整体达到国际领先水平。应用以来,累计回收顶煤、残煤及边角煤1.432亿吨,多洗出精煤2214万吨。该项目获省部级科技进步一等奖4项、二等奖10项,授权发明专利10项,实用新型专利38项,制定企业技术标准2项,发表论文36篇,培养博士6名。研究成果被国家发改委采纳并制定相关政策1项,在冀中能源、沈煤等七个矿区推广应用,均取得成功,实现了山西炼焦煤资源可持续开发百年的目标。
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