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陕西省科学技术进步奖提名书(孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究与应用)

单位:蒲白矿业作者:管理员发布时间:2022-06-30 点击数:343

陕西省科学技术进步奖提名书

(2022年度)

一、项目基本情况

项目名称

孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究与应用

主要完成人

孙龙琦张兴文、雷贯亮、华毅、苏小卫、任万兴李玉鹏、刘平、石晶泰

主要完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司、中国矿业大学、陕西陕煤亚搏手机版官方下载、徐州吉安矿业科技有限公司

 


提名意见(适用于部门、机构提名)

陕西煤业化工集团有限责任公司

提名等级

□一等奖R二等奖及以上□三等奖及以上

提名意见:

针对现有孤岛工作面煤自燃防治技术的不足,该项目研究了孤岛工作面采空区防灭火技术。并取得以下科技创新:

1)研发了泡沫凝胶防灭火材料。该材料结合了泡沫和凝胶的防灭火优点,具有扩散范围大、耐温性能高、稳定性强等特点,适用于面积大、火源隐蔽的采空区煤自燃防治。

2)研发了固化泡沫凝胶防灭火材料。针对工作面上、下隅角封堵需要充填的防灭火区域,能够迅速凝结固化,并与煤岩体紧密结合,实现充填堵漏。

3)研发了塑性封堵材料。该材料初期粘度低、渗透性能好,能有效封堵煤柱的裂隙,后期粘度大幅度提升,可塑性好但不固化,能够随裂隙变化而蠕变,持久保持裂隙的良好密封。

4)研发了包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送和专用钻具的成套注浆装备,保障了注浆钻孔施工的速度和质量,实现了不同比例、不同浓度的液-液、固-液浆体的高效连续混合、发泡、成胶与泵送,提高了防灭火效率。项目研究成果先后在全国多个煤矿进行应用,有效抑制了煤自燃及次生灾害的发生,保障了综放孤岛工作面的安全回采促进了矿井的和谐发展,取得了巨大的经济效益和社会效益。

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:省科学技术奖一、二、三等奖项目,实行按等级标准提名、独立评审表决的机制。提名单者应严格依据省科学技术奖的标准条件,说明提名项目的贡献程度及等级建议。“仅提名一等奖”评审落选项目不再降格参评二等奖,“提名二等奖及以上”的评审落选项目不再降格参评三等奖。提名项目正式提交后,提名等级建议本年度不得变更。

 


三、项目简介

(限2页)

随着煤矿服务年限的增长,开采水平的延深,采区内不可避免的形成孤岛工作面。受地质条件、煤层埋深及赋存条件、采掘技术水平等因素影响,孤岛工作面矿压大,采空区漏风点较多,火源点难定位,火灾治理难度大。目前国内用于煤矿井下的防灭火手段较为丰富,现有的各类防灭火材料、注浆设备在煤层火灾防治中起到了一定的效果,但各项防灭火技术手段的关联性、整体性仍较差,面对综放孤岛工作面采空区漏风及煤自燃的特点与难点,现有的防灭火技术手段较为局限,在现场应用过程中,很难达到良好的治理效果,难以满足采空区大范围火灾治理的需求。

针对现有孤岛工作面采空综合防灭火防治技术的不足,本项目研发了孤岛工作面采空区防灭火关键技术,包括防灭火系列材料、成套制浆和注浆设备及施工钻具等。主要包括:

1)研发了泡沫凝胶防灭火材料。该材料结合了泡沫和凝胶的防灭火优点,具有扩散范围大、耐温性能高、稳定性强等特点,适用于面积大、火源隐蔽的采空区煤自燃防治。

2)研发了固化泡沫凝胶防灭火材料。针对工作面上、下隅角封堵需要充填的防灭火区域,能够迅速凝结固化,并与煤岩体紧密结合,实现充填堵漏。

3)研发了塑性封堵材料。该材料初期粘度低、渗透性能好,能有效封堵煤柱的裂隙,后期粘度大幅度提升,可塑性好但不固化,能够随裂隙变化而蠕变,持久保持裂隙的良好密封。

4)研发了包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送和专用钻具的成套注浆装备,保障了注浆钻孔施工的速度和质量,实现了不同比例、不同浓度的液-液、固-液浆体的高效连续混合、发泡、成胶与泵送,提高了防灭火效率。

本项目创新点经教育部科技查新工作站查证,未见与本课题主要研究成果内容相同的文献报告。研究成果现已获得国家授权发明专利 5 项、实用新型专利 1 项,发表学术论文 5 篇。研究成果经中国煤炭工业协会鉴定,达到国际领先水平。研究成果先后在陕煤集团建庄矿、徐矿集团、宁煤集团等全国 50 多个煤矿进行应用,抑制了煤自燃及次生灾害的发生,保障了综放孤岛工作面的安全回采,促进了矿井

的和谐发展,取得了巨大的经济效益和社会效益


、客观评价

一、成果鉴定:

2020年4月8日,中国煤炭工业协会组织有关专家对本项目进行了科技成果鉴定。鉴定结论认为:“(1)针对不同区域煤自燃防治的特点,研究了采空区垮落带和煤(岩)体裂隙充填封堵的防灭火材料和技术装备。(2)研发出泡沫凝胶和固化泡沫凝胶防灭火材料,有效地实现了充填堵漏和煤炭自燃防治。(3)研发了塑性封堵材料,该材料具有初期粘度低、渗透性能好,裂隙封堵性能强,而后期粘度迅速提升,随裂隙变形的可塑性强的特点。(4)研发出包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送等功能和防卡钻钻具的成套注浆装备提高了钻进及注浆效率。项目研究成果在黄陵建庄煤矿应用,经济与社会效益显著,技术成果达到国际先进水平,建议在类似工程条件下的推广应用。”

二、成果公开报道和宣传:

1、在国际学术会议上的公开报告

2018年9月世界通风大会上做《泡沫凝胶防灭火技术研究与应用》的报告。

2、煤矿企业新闻报告

2018年3月30日,陕西彬长矿业集团有限公司科技创新一栏介绍了泡沫凝胶防灭火技术在大佛寺矿401109工作面防灭火工作中的应用,指出“该技术的应用不仅为工作面正常回采提供了安全基础保障,同时为矿井防灭火工作面吃了“定心丸”。

三、查新结果:

在教育部科技查新工作站G04进行了科技查新,查新题目为:“综放孤岛工作面采空区煤自燃防治关键技术与应用”:在所查范围内国内外公开发表的中外文文献中,除该委托课题组成员发表的文献外,未见有与该课题查新点综合研究内容相同的文献报道。


、应用情况

1.应用情况(限2页)

 

应用单位名称应用技术应用的起止时间单位联系人/电话神华宁夏煤业集团有限公 司石槽村煤矿整套技术2017-4~2017-12陈德胜/13007906934山西平舒煤业有限公司整套技术2017-6~2017-12赵士军/15235322689徐州矿务集团有限公司张 双楼煤矿整套技术2017-7~2017-12姚文宇/151521138491陕西煤业集团黄陵建庄矿 业有限公司整套技术2017-2~2018-1刘平/18791116452神华宁夏煤业集团有限公 司枣泉煤矿整套技术2018-7~2018-8余行贤/18995055001陕西建新煤化有限公司整套技术2017-6~2018-2王贵余/18729812136

 

研究成果已在陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司、陕西建新煤化有限公司、宁煤集团石槽村煤矿、山西平舒煤业有限公司、张双楼煤矿等多个矿井成功进行了推广应用,成功治理多起煤自燃火灾,尤其是利用研发的材料,并配合成套工艺技术进行了多个大型灭火工程项目,保障了工作面的安全生产,挽救了大量煤炭资源和大型采煤设备。典型应用案例如下:

针对黄陵建庄矿业4-2209综放孤岛工作面,采空区遗煤多;煤柱破碎,漏风通道发育;上隅角瓦斯易超限;防灭火治理难度高。黄陵建庄矿业有限公司利用综放孤岛工作面采空区煤自燃防治关键技术,对工作面隅角进行封堵,采空区遗煤地点进行降温处理,破碎煤柱进行封堵,保障了工作面安全回采

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.经济效益和社会效益(限2页)  

1)经济效益

年 份完成单位其他应用单位新增销售额(万元)新增利润(万元)新增销售额(万元)新增利润(万元)2017630025204686018725.820188400336010677 14463.4201930001500180607224累计17700738017169440413.2

经济效益计算依据

完成单位:

①完成单位销售额为建庄煤矿209工作面,解放煤量并开采后销售所得,新增利润为建庄矿扣除人工及材料消耗后利润。(依据见附件应用证明)

②其他应用单位新增销售额与新增利润,为统计其他5家应用单位数据所得。(依据见附件应用及经济效益证明)

2)社会效益

本项目针对孤岛工作面采空区防灭火治理,通过在大量矿区的成功应用,产生了显著的社会效益,主要体现在以下几个方面。

①消除工作面煤层自燃产生大量有毒有害气体,工人在相对安全的环境下工作,保障了其人身安全,预防了大事故的发生,从而保证了矿区的稳定及发展;

②通过本项目的实施,提高了矿井职工的安全意识,也提高了全体员工对防治煤层自燃方面的意识,从而有助于构建安全和谐矿井,稳定矿井职工队伍和井下生产主力军,有效遏制事故的发生,也避免了因为事故带来的家庭、子女一系列社会问题,给广大井下工人的家庭带来了和睦与幸福,树立了企业良好的社会形象,促进了这些矿井的和谐发展、科学发展。

③孤岛工作面综合防灭火技术的研究与成功应用,有利于其他矿井面临类似情况发生时,及时的采取正确的方法和措施,避免因煤层自燃而引起安全事故,促进了煤矿安全生产技术的进步。

④随着煤炭行业的发展,多年开釆的煤矿都逐渐步入中老年,井下环境也从初始煤层开采的简单条件变得愈加复杂,本项目研究成果的推广与运用可以解放因技术不到位而丢失煤炭储量。

5)本项目进过立项、研发、应用一系列过程,加强了高校与企业的紧密合作,做到产学研相结合;提高了应用企业职工的技术理论水平,为企业培养了防灭火治理项目的专业人才,增强了企业的核心竞争力。

 


六、主要知识产权和标准规范等目录(限10条)

序号

知识产权类    

知识产权

具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

1

发明专利

一种用于煤炭自燃治理的泡沫凝胶制备方法及装置

中国

ZL201310

470099.7

2015年12月23日

187968

中国矿业大学

任万兴;郭庆;左兵召

2

发明专利

一种矿用泡沫凝胶防灭火装

中国

ZL201410

082355.X

2016年08月24日

2199862

中国矿业大学

任万兴;郭庆;左兵召;朱成潞

3

发明专利

一种用于矿井防灭火的泡沫凝胶制备装置

中国

ZL201310

514578.4

2016年08月17日

2182900

中国矿业大学

任万兴;郭庆;王振峰

4

发明专利

一种防治煤炭自燃的泡沫凝胶备装置

中国

ZL201510

678131.X

2018年05月31日

3094265

中国矿业大学

任万兴;郭庆;左兵召

5

发明专利

防治矿井火灾的氮气阻化细水雾制备系统及其防灭火方法

中国

ZL201310

290170.3

2016年01月06日

1912476

中国矿业大学

任万兴;王德明;韩方伟;郭庆;左兵召

6

实用新型专利

煤矿防灭火注浆用钻具

中国

ZL201520

967826.5

2016年07月06日

5349217

徐州吉安矿业科技有限公司

任万兴;王士华;郭庆

7

实用新型专利

煤矿巷道认知模拟矿压实测装置

中国

ZL202120

303345.X

20211026

14488879

北京富力通讯信息技术有限公司

闫嘉平;张文;马国庆;李小分

8

实用新型专利

一种防止堵塞的煤矿开采用破碎装置

中国

ZL202023

088511.3

20211008

14331603

北京富力通讯信息技术有限公司

雷贯亮;李振乾;党飞飞;张丽斌 

9

实用新型专利

一种煤矿地质溺水报警装置

中国

ZL202023

022672.2

20211008

14340967

北京富力通讯信息技术有限公司

苏小卫;闫嘉平;刘峰波;王引弟

10

实用新型专利

一种煤矿采矿用破碎机

中国

ZL202021

690812.0

20211026

14488815

北京富力通讯信息技术有限公司

张英杰;党飞飞;康行;王彦红


七、主要完成人情况表

 

   

孙龙倚

   

第一位

行政职务

副总经理

技术职称

教授级高工

工作单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

参加项目关键技术的研究,数据分析,项目的组织协调。

主要旁证材料:1.科技成果鉴定证书1项。

 

 

   

张兴文

   

第二位

行政职务

处长

技术职称

教授级高工

工作单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

参加项目关键技术的研究,数据分析,项目的组织协调。

主要旁证材料:1.科技成果鉴定证书1项。

 

 

   

雷贯亮

   

第三位

行政职务

董事长

技术职称

高级工程师

工作单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

作为项目应用的主要现场负责人之一,参加现场试验和考察工作,为项目在现场的应用,提供了保障。 

 

 

   

华毅

   

第四位

行政职务

总工程师

技术职称

高级工程师

工作单位

陕西陕煤亚搏手机版官方下载

完成单位

陕西陕煤亚搏手机版官方下载

对本项目主要学术贡献:

参加项目关键技术的研究,数据分析,项目的组织协调。

主要旁证材料:1.科技成果鉴定证书1项。

 

   

苏小卫

   

第五位

行政职务

总经理

技术职称

工程师

工作单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

对作为项目应用的主要现场技术负责人之一,参与制定了209综放孤岛工作面采空区煤自燃防治技术方案。

主要旁证资料:1. 项目鉴定证书1项。

 

   

任万兴

   

第六位

行政职务

教师

技术职称

教授

工作单位

中国矿业大学

完成单位

中国矿业大学

对本项目主要学术贡献:

项目关键技术研究,提出了综放孤岛工作面采空区煤自燃综合防灭火技术;研发了泡沫凝胶材料,该材料具有耐高温、稳定性强的优点;研发了易扩散封堵漏风材料,该材料能过在裂隙内扩散,凝固后具有较高的凝结性,封堵漏风性能优;研发了防灭火专用钻具,该钻具提高了钻孔效率,提高了注浆量。

主要旁证材料:1.发明专利6项;2.学术论文5篇项;3.成果鉴定证书1项。

 

   

李玉鹏

   

第七位

行政职务

部长

技术职称

工程师

工作单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

负责项目的具体组织,现场施工负责人。

主要旁证资料:1. 项目鉴定证书1项。

 

   

刘平

   

第八位

行政职务

业务主管

技术职称

工程师

工作单位

中国陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

完成单位

中国陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献:

对项目成果现场应用进行了现场协调组织。主要旁证材料:1.鉴定证书1项

 

   

石晶泰

   

第九位

行政职务


技术职称


工作单位

中国矿业大学

完成单位

中国矿业大学

参加项目关键技术的研究,数据分析,项目的组织协调。

 

 


、主要完成单位情况表

 

单位名称

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司

对本项目主要学术贡献: 

项目主要完成单位,积极推广项目成果在209综放孤岛工作面的应用工作,为项目的开展提供资金及人员保障。

 

 

 

 

单位名称

中国矿业大学

对本项目主要学术贡献: 

项目的主要完成单位,负责项目的调研、立项和指导工作,为该项目的顺利实施提供了技术指导。负责综放孤岛工作面采空区煤自燃防治技术理论分析,综合治理技术指导,现场技术应用的方案设计和优化,以及后期方案与材料的改进工作。

 

 

 

单位名称

陕西陕煤亚搏手机版官方下载

对本项目主要学术贡献: 

项目主要完成单位,主要负责项目的关键技术研究,数据分析,以及项目整体的组织协调,为项目的开展提供技术和资金的支持。

 

 

 

单位名称

徐州吉安矿业科技有限公司

对本项目主要学术贡献: 

项目的主要完成单位,研发提供了孤岛工作面采空区综合防灭火防治材料与装备,包括泡沫凝胶防灭火材料、固化泡沫凝胶防灭火材料、成套注浆装备及施工钻具等,推动了项目研究成果的推广与应用。 

 

 

 


完成人合作关系说明

项目实施期间,项目完成人孙龙倚、张兴文、雷贯亮、华毅、苏小卫、任万兴、李玉鹏、刘平、石晶泰合作参与项目的研究与实施应用工作。

1陕西陕煤亚搏手机版官方下载负责项目的关键技术研究,数据分析,以及项目整体的组织协调

2陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司积极推广项目成果在209综放孤岛工作面的应用工作,为项目的开展提供资金及人员保障

3中国矿业大学负责项目的调研、立项和指导工作,为该项目的顺利实施提供了技术指导。负责综放孤岛工作面采空区煤自燃防治技术理论分析,综合治理技术指导,现场技术应用的方案设计和优化,以及后期方案与材料的改进工作。

4徐州吉安矿业科技有限公司研发提供了孤岛工作面采空区综合防灭火防治材料与装备,包括泡沫凝胶防灭火材料、固化泡沫凝胶防灭火材料、成套注浆装备及施工钻具等,推动了项目研究成果的推广与应用。