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[成果] 1800290170 河南
TQ517 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:“人车争粮”的产业模式、高成本的生物质原料及其转化技术是制约生物液体燃料快速发展的两大瓶颈。因此,开发质优价廉的非粮生物质原料及其高效、科学的转换技术是实现生物燃料规模化发展的前提基础,同时对于保护生态环境、实现人类社会的可持续发展具有非常重要的现实和长远意义。 热化学转化是制备生物燃料的重要途径之一。生物质通过热化学转化,不仅其脂肪可以转化其蛋白质和碳水化合物亦可一并转化,可尽可能地利用生物质。如将其直接利用,会产生大量氮、硫氧化物,造成环境污染。因此,生物质液化油在使用前须进行改性提质。项目主要是研究生物质的热化学转化以及液化油的改性提质,制备出车用型液态烃燃料。 中国是一个农业大国,每年产生的秸秆类生物质正随着农作物种植技术的进步逐年增加,正确的使用这些废弃资源,不仅减轻了污染,还能创收新的利益。生物质水热处理技术的成功,将会解决化石燃料资源紧张、严重污染的问题及将农林废弃物燃烧,浪费资源并造成污染等问题。而且由于生物油中含有大量的化工方法难于合成的有机成分,若能分离提纯出这些成分并加以应用,余下的液体作为燃料,将改变化工工业依赖化石原料的工业格局,秸秆生物质水热处理后剩余残渣可以作为庄稼田肥料。 项目创新点: ①针对不同类生物质生化成分的差异,采取诸如热解、氢化热解、水热液化以及醇解等不同热化学转化方法,实现生物质有机质的高效转化以及高产率、高品质的生物油;②根据不同生物质所得生物油分子组成的差异,采用不同的加氢改质方法,尽量脱除生物油中的氮、硫和氧元素,获得高产率和高品质的改质油。该改质油主要成分和市售汽柴油成分相似,稳定性好,可和市售汽柴油混合使用亦可单独使用。 取得的成果: 共发表高质量SCI学术论文20多篇,形成发明专利6件。技术研究开发过程获得了国家自然科学基金和部级、省级科技攻关计划以及河南理工大学等多个课题的支持。成果获得河南省科技进步二等奖、河南省教育系统科技成果一等奖等奖励。
[成果] 1800140285 河南
TD712.5 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:1.立项背景:在突出煤层尤其是松软、高地应力、突出煤层中的施工钻孔过程中,常常会从钻孔中喷出大量的煤和瓦斯。钻孔的喷孔现象,是在钻孔施工过程中发生的小型煤与瓦斯突出。喷孔现象发生时喷出大量的煤与瓦斯,直接威胁着施工人员的生命安全,往往造成瓦斯超限事故;同时在有限的作业空间内喷出大量的煤尘,直接影响着作业人员的人身安全和作业环境。 2.技术内容:平煤十三矿属煤与瓦斯突出矿井,煤层松软、地应力高,在钻孔过程中,极易造成煤尘浓度高,瓦斯涌出和瓦斯超限等安全问题。因此,采用深井突出煤层深孔钻进成套技术及设备,有效降低钻孔过程中的煤尘浓度和瓦斯喷孔次数,提高钻进效率,保证安全生产。 该项目利用“负压”抽放的方式进行排渣,即钻杆中利用负压进行排渣,钻杆与钻孔壁之间利用正压进行进气。利用负压作为排渣动力,钻屑是由钻杆内排出孔外,钻杆与煤屑收集箱相连,钻屑直接排到钻屑收集箱里,避免了利用动力、机械和双动力排渣而带来的钻屑外扬,使得打钻过程中粉尘浓度大大降低,改善劳动条件,减少因粉尘带来的职业病;钻杆尾部的负压装置排气孔所排压力为“正压”,这样就可以与抽放管路相连接,在施工煤层钻孔时,钻孔周围煤层中的瓦斯会随着负压管路直接被抽到抽放系统中,这样就避免因打钻而造成的瓦斯超限问题。 该项目采用理论分析、数值模拟与现场考察相结合的研究方法对顺煤层钻孔风力排渣过程进行研究,解决了风力排渣临界风速的影响因素(如钻屑粒径、固气比等)之间的对应关系,从理论上计算出一定钻孔深度所需要的供风压力,研制出负压钻进系统、专用钻头和专用钻杆、集尘箱,并现场试验验证了新型钻进系统,实现煤尘、瓦斯在封闭的系统内运移,达到无尘无瓦斯钻进的目的,完成了理论与试验相互论证,同时针对试验矿井施工地点煤层地质条件和钻孔施工工艺参数,制定了操作工艺和规范。 通过该项目建立了钻屑粒径、固气比对临界风速影响的数学模型和供风压力理论计算模型;实现高瓦斯区域无尘钻进深度不低于100m,成孔率不低于70%,降尘率达到90%以上,单机日成孔不低于2个。
[成果] 1800280201 重庆
P694 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:西南地区是中国发生强烈地震及崩塌、滑坡、岩溶塌陷、地热害等地质灾害的重灾区。大地电磁法在大陆动力学与地质灾害调查等领域具有广泛的应用,但在西南地区,受复杂地形、静态效应等影响较为严重,极大地限制了方法的适用范围和勘探精度。研发适用于西南地区复杂地形条件下的大地电磁探测关键技术,总结推广应用,在工程与地质灾害探测中具有重要的意义。 项目组历时10年,在国家和省部课题支持下,面对复杂地形带来的大地电磁畸变影响、低分辨率等多重制约,致力于“建立复杂地形条件下大地电磁高精度综合处理解释方案”,取得了一系列西南地区工程与地质灾害大地电磁探测的关键技术和工程应用成果。 1.主要技术内容和创新点: (1)建立复杂地形条件下大地电磁二三维正反演关键技术。建立国内领先的复杂地形条件下二三维屏幕建模技术,并以此为基础,提出基于二次场方法的直接地形条件下三维正演方法,计算效率和精度得到提高。在常规反演方法的基础上,建立基于模型空间并行的直接地形三维有限内存拟牛顿反演算法。正反演关键技术处于国际领先水平。 (2)构建大地电磁畸变影响与校正技术体系。针对西南地区地形切割严重、浅地表电性不均匀体较为发育,导致大地电磁数据受地形和静态位移畸变影响严重等问题,首创了基于阻抗相位的静态位移因子估算方法,提出了归一化地形校正方案。畸变校正体系整体处于国内领先水平。 (3)集成大地电磁多参数约束综合处理解释平台。利用特定领域软件体系架构,整合正反演子系统;针对大地电磁反演多解性的特点,提出基于先验信息的电性参数约束反演解释模式,将先验信息(地质地球物理前期成果)转换为先验地电模型,集成开发了具有完全自主知识产权的频率域电磁多参数约束综合处理解释平台。 2.知识产权: 授权软件著作权6项,发表SCI论文15篇,EI论文7篇,核心期刊10篇。 3.应用推广及效益: 研究成果得到国际著名地球物理学家Alan Jones教授高度评价,获四川省优秀工程勘察设计奖一等奖和二等奖各一项。成功在西南地区80%的铁路工程、60%的水利工程和多条公路勘察中推广应用,有效地提高了大地电磁法在西南地区的应用效果,实际工点应用钻孔和开挖吻合率普遍达到80%以上,创造直接经济效益6740万元,间接经济效益8220万元。 同时在汶川地震抗震救灾和北川新县城选址中得到应用,为防震减灾和灾区重建工作提供了重要指导,社会效益显著。
[成果] 1900010480 河南
TD712.6 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:该项目属矿山安全学科。煤炭是我国能源结构中占60%以上的主体能源,且突出矿井和高瓦斯矿井占比例高。瓦斯爆炸是我国煤矿事故的头号杀手,其发生造成爆源区域人员直接伤亡,同时因爆炸高温高压燃烧波、冲击波的传播造成邻近区域人员伤亡,并因对通风构筑物和瓦斯抽采管网的破坏,引起通风系统紊乱,致使有害气体扩散而诱发更远区域人员伤亡。煤矿重特大瓦斯爆炸事故的发生与爆源传爆、多次爆炸密切相关。传统抑爆技术存在探测迟缓、响应滞后、误报等问题,无法实现爆炸快速探测与高效抑爆,造成井巷爆炸与管网爆炸相互传播并殃及整个矿井,故迫切需要探测及时、抑爆有效的防灾减灾技术。该项目研发了瓦斯爆炸的探测-抑爆-阻爆-泄爆关键技术及装备,创建了矿井点-线-面一体化的瓦斯爆炸抑爆减灾技术体系。主要科技创新有: (1)发现了多尺度强湍流瓦斯爆炸火焰动态传播规律与状态预测方法 提出了瓦斯爆炸火焰锋面反应进程变量计算方法,建立了三维亚网格尺度湍流-火焰-超压耦合模型,阐明了火焰对湍流的正反馈效应,揭示了多尺度强湍流火焰动态传播规律,定量预测强湍流瓦斯爆炸火焰动态演化过程,为煤矿瓦斯爆炸抑爆减灾关键技术与装备提供理论支撑。 (2)开发了适合井巷和抽采管网的高效抑爆阻爆技术 针对不同抑爆需求,研发了高效铁基化合物超细复合抑爆粉体,解决了传统干粉气化点高、化学抑制效率低问题,使抑爆效果提高10倍:研发出髙效含添加剂细水雾,使抑爆效果提高6倍;开发了适合井巷和抽采管网的高效抑爆技术及成套装备;研发出电液联动蝶阀阻爆技术及装置,实现90ms内阻爆。 (3)发明了瓦斯爆炸火焰双紫外髙速探测技术及主动抑爆装备 研制了紫外传感器阴极材料,发明了瓦斯爆炸火焰高速探测的可靠性控制方法,构建了火焰双紫外髙速脉冲信号处理算法,响应速度提高48.7%,解决了瓦斯爆炸高速响应、高可靠性探测技术难题;研发了主动抑爆系统,其控制器和抑爆器响应速度分别提高66.7%、27.3%,实现了瓦斯爆炸抑爆减灾的探测及时抑爆有效的技术和装备。 (4)创建了矿井瓦斯爆炸灾变的有效控风及快速泄压技术 首创了矿井瓦斯爆炸灾变时期的风门复位有效控风技术,开发了多次爆炸的快速泄压技术,漏风率小于14.95%,复位时间3min以内;实现了灾变时期防爆门及时复位和多次打开泄压,保障矿井正常通风、人员疏散与救援。 该项目在煤矿瓦斯抑爆防灾减灾关键技术与装备方面取得了重大突破,经鉴定达到国际领先水平。项目成果获授权发明专利19项,实用新型专利23项;发表论文98篇,其中SCI、EI收录74篇;获省部级奖励13项,研究成果在80个煤矿推广应用。开出应用证明的8个矿井中,确保矿井安全采出2365万吨煤,新增瓦斯利用139757万m3,产品销售量976套,3年内累计创产值112.86亿元,取得显著的安全、社会和经济效益,为我国矿山安全高效开采做出了突出贡献。
[成果] 1700510396 河南
S512.110.71 基础研究 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] 1700510190 河南
TD353.6 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] 1700510180 河南
TD353 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] 1700510251 河南
TD712.6 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] 1700510191 河南
TD354 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] 1700510184 河南
TD263.3 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] 1700510147 河南
TD743 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] 1700510403 河南
TP316 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] 1800120536 河南
TD752 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] 1700510187 河南
TD712.62 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
TD745 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] 1800070114 河北
P618.11 应用技术 矿产地质勘查 公布年份:2017
成果简介:项目所属科学技术领域:新能源与节能“十一五”期间,针对中国煤层气资源现状,选择沁水盆地高阶煤储层开展煤层气评价及产业化开发,建成了中国最大的煤层气生产基地。但由于高阶煤储层渗透率低、储层结构复杂,开发技术适应性差,造成单井产量低、经济效益差,平均单井日产气仅882方。通过分析认为,存在以下科学问题急需突破:一是富集规律认识不清晰,正向构建的诸多富集模式不能准确圈定富集区;二是制约煤层气产出的主控地质因素不明确,不能精确优选高效建产区;三是开发技术适应性差,不能有效提高单井产量。 针对上述问题,该项目选择将高阶煤煤层气富集理论和控产机理研究作为突破口,通过技术攻关,创立了“四元三素”地质理论,首次将富集和高产分开研究,创建了剔除法富集区和三要素高产区优选技术。基于煤层气开发动力学特征,首次提出煤层气疏导式开发理论,并配套形成了三维地震煤体结构预测技术、定量化工程技术优选方法等。在沁水盆地应用取得了显著效果,为推动中国煤层气的产业化发展发挥了重要作用,同时为京津冀城市群和雄安新区建设提供了绿色环保的能源。 1.创新形成了“四元”富集区优选技术。创立了沉积、热变质、构造、水文地质“四元”富集地质理论,四种主控地质作用“协同演化、互补成藏、建设性和破坏性共存”。基于上述理论,创新形成了剔除法定量化富集选区评价技术:剔除地面露头逸散、断层沟通含水层逸散、断层沟通地表逸散、裂缝高渗区沟通含水层逸散、岩性高渗区沟通含水层逸散等五类非富集区,可精确落实富集区。 2.创新建立了薄煤层多属性三维地震煤体结构定量化预测技术。创新提出利用测井合成记录标定薄煤层地震属性提取的顶底界限,构建三维地震多属性煤体结构综合评价因子,应用统计的方法建立了煤体结构的分类界限,定量化预测煤体结构。 3.创新研发了“三要素”定量化高产区评价技术。基于高阶煤储层流固耦合控产作用机理,首创裂隙控产指数、地应力指数和流动性指数三个评价指标,确立了量化评价指标界限,建立了基于裂隙、地应力和流动性三要素的高产区评价技术,大幅度提高了高效建产选区的精度。 4.创新建立了疏导式开发工程技术优选方法。根据煤层气产出的动力学特征,创建疏导式开发理论:一是减少地层压力抬升;二是形成有效支撑的缝网;三是要求减少外来水用量,并缩短其停留时间、减少滞留量。基于疏导式开发理论创建了应用煤体结构、镜质体反射率、临储比、地应力四个指标定量化选择工程技术的方法。 项目共取得发明专利2件,实用新型专利1件,SCI、EI收录论文7篇,中文核心1篇。累计探明煤层气地质储量556.35亿方,占国内高阶煤层气同期的46.6%,新建煤层气产能5亿方,占国内同期的19.4%。累积增气5.14亿方,新增产值9.05亿元,新增利润0.93亿元。项目经10位知名专家鉴定,整体达到国际领先水平。
[成果] 1700510182 河南
TD353 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] 1700560125 山东
TD712.6 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:该项目主要研究复杂地质构造煤层群采动煤岩破断特征、裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及采动卸压瓦斯高效抽采技术。运用构造地质学、地质力学、断裂力学和渗流力学的基本原理,从瓦斯赋存地质构造控制的力学机制出发,揭示了复杂地质构造条件下煤层群采动煤岩破断特征、裂隙时空演化及煤层渗透性变化规律和瓦斯运移机制等,建立了采动卸压瓦斯高效抽采关键技术体系,并在卸压瓦斯高效抽采及瓦斯灾害防治方面推广与应用。 主要创新成果包括: 1.揭示了瓦斯赋存地质构造控制的力学机制,建立了复杂地质构造煤层瓦斯富集区及采动瓦斯聚集区的辨识准则,创立了瓦斯地质图编制技术,使得煤层群开采瓦斯综合防治更具有针对性,为复杂地质构造条件下采动卸压瓦斯高效抽采奠定了理论基础。 2.揭示了不同加卸载路径下煤岩力学响应特征,获取了煤层群开采覆岩变形-损伤演化过程,阐明了煤层群开采采场覆岩结构形态及破断型式,获取了复杂地质构造条件下不同应力分区内采动裂隙时空演化规律,揭示了采动扰动煤层瓦斯解吸渗流机制。 3.揭示了采动卸压煤层增渗特征和瓦斯运移规律,提出了瓦斯富集渗透区分级方法,使得采动卸压瓦斯的高效抽采更具有针对性,从而显著提高抽采瓦斯的浓度和流量。 4.构建了集水力化卸压增透技术、卸压瓦斯抽采钻孔参数合理确定方法、卸压瓦斯抽采钻孔快速成孔技术、卸压瓦斯抽采钻孔多重有效封孔技术、基于瓦斯含量和煤体膨胀量精准测定的抽采效果评价方法为一体的煤层群开采卸压瓦斯高效抽采关键技术体系,并成功地应用于煤矿瓦斯灾害防治的工程实践中。 该项目共获国家授权发明专利5项,实用新型专利14项;软件著作权1项;编制安全生产行业标准3项;发表相关学术论文48篇,其中SCI检索论文14篇,EI检索论文20篇;出版相关学术专著2部。 该成果在山东能源集团贵州矿业有限公司、山东能源集团肥矿集团梁宝寺能源有限责任公司、平顶山天安煤业股份有限公司五矿、郑煤集团超化煤矿、新汶矿业集团赵官能源有限公司、山西沁和能源集团有限公司等复杂地质构造条件下瓦斯灾害防治及瓦斯高效抽采中得到了推广与应用。应用该成果后,瓦斯抽采效率得到了明显的提升,避免了煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的发生,取得了显著的社会、环境及经济效益,对确保煤矿安全生产和瓦斯资源高效抽采等具有长远的保障与示范意义。
[成果] 1700630211 湖北
TE257 应用技术 与石油和天然气开采有关的服务活动 公布年份:2017
成果简介:所属科学技术领域:油气田勘探与开发。 主要内容: 中国的煤层多属于超低渗储层,具有低压、低渗和低含气饱和度的“三低”特性,。煤层气主要以物理吸附态赋存于煤层中。在钻完井过程中,煤层极易受到外来流体的损害,同时易发生井壁失稳等问题,造成了巨大的经济损失。因此,针对煤层的储层伤害和井壁失稳问题,以开展煤储层渗透率测试新方法的研究、煤层气解吸附损害机理的理论研究为基础,形成了全方位的煤储层渗透率测试与损害评价技术、模拟真实煤层条件的煤层气解吸损害评价技术。在前述研究的基础上,针对煤层气开发中常用钻井液体系存在的储层伤害大、井壁稳定效果差的问题,以研发钻井液体系中的关键化学剂为突破口,最终形成了煤层气高效开发的可循环微泡钻井液技术和密度可调型清水钻井液技术。此外,研究了山西、新疆等地煤层碎软的煤储层特征与井壁不稳定性控制因素,从力学角度评价了煤岩不稳定的影响因素,成功研制出满足不同井下条件的不同尺寸的水平井完井工具。 项目特点: 1、首次以压力穿过岩心的不同曲线形式,进行渗透率测试,即以直线穿过岩心为达西定律稳态法,测试常规岩心渗透率,以正弦波的形式穿过岩心,测试低渗和超低渗岩心渗透率。该项技术是渗透率测试技术的重大突破。 2、首次建立了模拟地层条件下的煤层气解吸率损害程度的评价方法,解决了煤层气在吸附状态下,受到外来流体污染后的孔隙特征变化的技术难题。 3、研制了玻璃钢筛管多功能丢手与专用引鞋,解决了煤层气水平井筛管难以顺利下到位的难题,可以为排采以后通过重复洗井或增产改造以提高产量,同时兼具稳定井壁效果。 4、研究形成了煤层气开发用的可循环微泡钻井液技术和密度可调清水钻井液技术,提升了煤层气井的钻井效率,降低了对煤储层的伤害,增强了稳定井壁效果。 应用推广情况: 研究成果在陕西、山西、新疆等地的煤层气开发区块应用,取得了显著的经济效益,2013-2015年共新增销售额5210.2万元,新增利润863.1万元。
[成果] 1600180335 河南
TU473.11 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2015
成果简介:主要技术内容:高喷插芯组合桩(Jet grouting soil-cement-Pile strengthened Pile,简称JPP桩)是在高压旋喷水泥土中插入预应力管桩作为芯桩而形成的一种新型组合桩。由高压旋喷水泥土桩与强度很高的芯桩两部分组成。高压旋喷桩首先施工,高压水泥浆通过钻杆由喷嘴中喷出,形成喷射流,边旋转边喷射,以此切割土体并与土拌合形成水泥土,在土体中形成大于芯桩直径的水泥土桩,然后插入芯桩,组合成桩。利用旋喷工艺加固桩周土、穿透硬土夹层或对桩端土进行加固,提高桩侧摩阻力和端阻力,芯桩具有足够的桩身截面强度,能满足承载要求,通过高压旋喷水泥土桩和芯桩的有效结合,使单桩承载力显著提高。具有桩体承载力高、工程造价低的优点。JPP桩已在天津、广州、河南等地区的市政工程、工业厂房、油罐区以及工民建工程中得到了成功的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。但作为一项新技术,还没有开展系统的研究,相关的荷载传递机理、设计计算理论、桩体组合构造优化等方面尚未开展系统的、深入的研究,这些成为JPP桩进一步推广的瓶颈之一。所以开展相关的试验及理论研究,既具有理论上的重要意义,同时也具有工程意义。该文通过足尺模型试验、数值模拟以及理论分析等方法对JPP桩荷载传递机理和承载力计算方法进行了较为系统的研究,提出了JPP桩的荷载传递机理,并依据JPP桩自身的特点,提出了JPP桩合理的构造形式;建立了基于传递函数法的JPP单桩性状简化分析方法,并利用该简化方法对影响JPP桩荷载传递的主要因素进行了分析;最后依据JPP桩构造特性,提出了JPP桩承载力简化计算公式,并通过工程实例验证了其合理性。这些研究成果为JPP桩的进一步推广提供试验和理论支持。授权专利情况:授权发明专利1项(ZL201010533421.2),授权实用新型2项(ZL201120407723.5,ZL201120438898.2)。技术经济指标:该成果的主要技术经济指标体现于:提出的JPP桩荷载传递规律清晰、明确,为类似组合桩提供参考。提出JPP桩最优组合型式,指导JPP桩相关设计和施工。建立基于传递函数法的JPP单桩性状简化分析方法,并利用该简化方法对影响JPP桩荷载传递的主要因素进行了分析,进一步优化JPP桩结构设计。提出JPP桩更为合理的承载力简化计算公式,公式计算结果和实际检测结果基本一致。所提出的JPP组合桩足尺模型试验检测方案可操作性、适应性强,合理可靠。所建立的JPP桩数值分析模型正确、可靠,实用性强。与PHC管桩地基加固相比,应用JPP桩后每栋建筑桩数节省10%左右,节约造价近400万元。
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