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深部煤層地應(yīng)力增大、瓦斯升級、地壓、地溫問題日趨突出，深部礦井瓦斯治理問題已經(jīng)成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)的世界性難題。主要研究內(nèi)容如下：（1 ）深部井 巷揭穿 煤層井 巷 圍 巖應(yīng) 力 分布特征 及 強(qiáng) 化 增透卸 壓 效應(yīng)研究：揭示了深孔預(yù)裂爆破應(yīng)力波在煤層內(nèi)的傳播、應(yīng)力疊加、衰減等傳播過程及爆破產(chǎn)生的裂隙圈形成、發(fā)展和裂隙圈的擴(kuò)展范圍，探索煤層深孔控制爆破強(qiáng)化增透卸壓效應(yīng)。（2 ）新 型強(qiáng) 化 增透 爆破器材 、 工 藝和 成 套設(shè) 備研制：研制出了提高煤層透氣性的專用深孔 I 型和 II 型爆破藥管及成套設(shè)備，創(chuàng)造性的提出了一套適用于各類突出煤層的爆破孔設(shè)計與布置，控制孔的設(shè)計與布置，裝藥、封孔、爆破等技術(shù)規(guī)范與工藝。（3 ） 松 軟 煤 體加 固 技術(shù)：成功的研究出了金屬骨架注漿加固松軟煤體的方法和工藝，在井巷揭煤巷道輪廓線外圈筑起鋼管、混凝土和松軟煤體“三體合一”的保護(hù)圈。（4 ）深井井 巷 安全高效 揭 煤成 套 關(guān)鍵技術(shù)：成功的研究出了微震監(jiān)測、松軟煤層“爆破強(qiáng)化增透”、“松動卸壓煤體加固”、鉆孔“截流抽采”、“先抽后揭”安全高效揭煤成套關(guān)鍵技術(shù)。

本項(xiàng)目揭示了采動影響區(qū)內(nèi)頂板巖層裂隙 的動態(tài)演化規(guī)律和采空區(qū)側(cè)“豎向裂隙發(fā)育區(qū)” 的形成規(guī)律；研制了新型充填材料；創(chuàng)新了無 煤柱快速沿空留巷、Y型通風(fēng)、留巷鉆孔抽采 卸壓瓦斯等關(guān)鍵技術(shù)，解決了煤與瓦斯共采的 關(guān)鍵技術(shù)難題。

在優(yōu)化卸壓開采抽采瓦斯技 術(shù)基礎(chǔ)上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數(shù)，實(shí)現(xiàn) 采動裂隙帶瓦斯高效抽采，有效 解決高瓦斯綜放工作面高產(chǎn)高效 安全生產(chǎn)；根據(jù)首采區(qū)生產(chǎn)時瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應(yīng)范圍廣、預(yù)測結(jié)果可靠的礦井 瓦斯涌出量預(yù)測新方法。

無人工作面煤與瓦斯共采技術(shù)是以中國礦業(yè)大學(xué)多年研究形成的薄煤層無人工作面和煤與瓦斯共采技術(shù)理論為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場高瓦斯近距離煤層群條件下薄煤層保護(hù)層開采，建立起來的難采薄煤層保護(hù)層的安全高效開采技術(shù)。該技術(shù)在安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的保護(hù)下，通過遠(yuǎn)程控制關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備并監(jiān)測其工況，集成利用目前最新的采煤機(jī)自主定位與自動導(dǎo)航技術(shù)、煤巖自動識別技術(shù)、液壓支架電液控制技術(shù)、刮板輸送機(jī)自動推移技術(shù)、工作面自動監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)、井下高速雙向通訊技術(shù)和計算機(jī)集中控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動或半自動割煤、移架、移刮板輸送機(jī)等生產(chǎn)流程，使工作面達(dá)到少人甚至無人的目的；并通過本煤層、頂板裂隙帶、采空區(qū)及被保護(hù)煤層瓦斯抽采體系，有效解決卸壓煤層群高瓦斯涌出對保護(hù)層無人工作面構(gòu)成的威脅。該技術(shù)在充分開采利用難采薄煤層煤炭和瓦斯資源的同時，也實(shí)現(xiàn)對高瓦斯煤層群的卸壓防突。 此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)： （1）充分開采利用薄煤層煤炭及瓦斯資源；（2）實(shí)現(xiàn)難采薄煤層開采工作面生產(chǎn)過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化以及操作的無人化；（3）實(shí)現(xiàn)高瓦斯近距離煤層群的卸壓防突；（4）有效控制保護(hù)層無人工作面瓦斯涌出量。 因此可以有效解決難采薄煤層開采勞動強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、安全系數(shù)低、工作效率低和煤層群高瓦斯涌出的難題，實(shí)現(xiàn)科學(xué)采礦及煤炭資源綠色開采的理念。 薄煤層無人工作面煤與瓦斯共采技術(shù)來源于國家高科技研究發(fā)展計劃（863計劃）、江蘇省優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目，該項(xiàng)目研究成果總體理論與技術(shù)水平將達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

西安科技大學(xué)自 1998 年開始對我國煤與瓦斯共采基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，成果獲陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎，出版專著 2 部，發(fā)表論文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收錄 12 篇， ISTP 收錄 5 篇），獲專利 5 項(xiàng)。研究成果已在山西省天池煤礦等多個高瓦斯礦井進(jìn)行了煤與瓦斯共采技術(shù)驗(yàn)證，有效指導(dǎo)了煤礦現(xiàn)場的瓦斯抽采工作，實(shí)現(xiàn)了礦井的安全生產(chǎn)，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

針對留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術(shù)難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯高抽巷Y型通風(fēng)方法， 有效解決高地壓礦井長距離留巷維護(hù)困 難的問題；提出讓壓型單層套管護(hù)孔結(jié) 構(gòu)、施工工藝和布置方法，實(shí)現(xiàn)外錯高 抽巷內(nèi)抽采鉆孔高效穩(wěn)定抽采采動卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯(lián)合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實(shí)現(xiàn)了深井低透氣性高瓦斯煤層群的煤 與瓦斯安全高效共采。

成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備防腐蝕感應(yīng)熔焊與噴射復(fù)合涂層技術(shù) 成果參與單位：江蘇科環(huán)新材料有限公司、深圳能源環(huán)保股份有限公司、上海康恒環(huán)境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產(chǎn)權(quán)情況：已申請專利87項(xiàng)，其中已授權(quán)發(fā)明專利17項(xiàng)，已授權(quán)實(shí)用新型專利27項(xiàng) 針對我國新能源與環(huán)保科技的重大戰(zhàn)略，以解決垃圾與生物質(zhì)發(fā)電鍋爐高溫防腐的實(shí)際需求為目標(biāo)，本項(xiàng)目擬搭建應(yīng)用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護(hù)的高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，在多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備等受熱面，開發(fā)完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術(shù)體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質(zhì)和垃圾電站的迅猛發(fā)展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù)由于易脫落、孔隙率高而應(yīng)用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發(fā)新型高溫防腐涂層技術(shù)已迫在眉睫。本項(xiàng)目在國家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目的支持下，經(jīng)過十余年的集智攻關(guān)，于2019年初研發(fā)成功了高頻感應(yīng)熔焊高溫腐蝕防護(hù)涂層技術(shù)，取得了系列創(chuàng)新性成果：首次在國內(nèi)構(gòu)建了生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術(shù)體系，解決了城市垃圾與生物質(zhì)電站鍋爐高溫腐蝕防護(hù)的技術(shù)瓶頸，打破了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質(zhì)焚燒發(fā)電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區(qū)的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產(chǎn)生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和受熱面結(jié)焦等，特別是對燃燒器區(qū)域水冷壁管來說，如果沒有防護(hù)涂層只能使用1—2年。傳統(tǒng)的熱噴涂，由于結(jié)合強(qiáng)度低孔隙率高，很少應(yīng)用；普通高頻感應(yīng)熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發(fā)生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現(xiàn)象，非計劃停爐維修給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。針對我國西北地區(qū)高硫高鈉鹽燃煤發(fā)電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項(xiàng)目擬開發(fā)感應(yīng)熔焊與超音速噴射復(fù)合金屬陶瓷涂層技術(shù)，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優(yōu)于堆焊，以期徹底終結(jié)困擾我國燃煤行業(yè)多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴(yán)重腐蝕的防護(hù)難題。 創(chuàng)新點(diǎn) 1、首次在國內(nèi)構(gòu)建垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，自主開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術(shù)體系，打破了發(fā)達(dá)國家對核心技術(shù)的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護(hù)系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發(fā)鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復(fù)合涂層的防護(hù)技術(shù)，發(fā)明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術(shù)，鍋爐的高溫腐蝕防護(hù)性能與服役壽命顯著提升。 3、創(chuàng)新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護(hù)方法，發(fā)明了多項(xiàng)陶瓷高效低成本加工技術(shù)，填補(bǔ)了國際上硬脆材料特種加工技術(shù)的空白，突破了垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機(jī)械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機(jī)理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點(diǎn)堿金屬鹽熔融腐蝕。據(jù)“十三五”規(guī)劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預(yù)計復(fù)合增長率不低于20%，垃圾焚燒規(guī)模呈快速增長態(tài)勢，截至2018年，中國已運(yùn)行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點(diǎn)低、發(fā)展快”，垃圾焚燒發(fā)展極快，2025年行業(yè)總規(guī)模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發(fā)電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規(guī)模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術(shù)不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團(tuán)隊(duì)在農(nóng)機(jī)刀片耐磨、水泥建材行業(yè)耐磨、機(jī)械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層、海上風(fēng)電鹽霧腐蝕、軍工等領(lǐng)域的新產(chǎn)品、新技術(shù)也逐步成熟，走向規(guī)模化應(yīng)用市場。 應(yīng)用案例 深圳能源環(huán)保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發(fā)電廠4號、5號、6號鍋爐項(xiàng)目，工程地址：深圳市寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)老虎坑，業(yè)主單位：深能環(huán)保寶安垃圾焚燒發(fā)電廠。 獲獎情況 2021年中國商業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎 一等獎 2021年河北省科技技術(shù)獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創(chuàng)業(yè)榜樣 2019年第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽 優(yōu)秀企業(yè)獎 2019年第七屆創(chuàng)業(yè)江蘇科技創(chuàng)業(yè)大賽 三等獎 2019年“創(chuàng)客中國”江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)新大賽 優(yōu)勝獎 2019年 淮安市第四屆企業(yè)科技創(chuàng)新大賽 一等獎

各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)要求。與現(xiàn)市場上普遍銷售的聚乙烯礦用管對比，本課題組研制的PVC管材性能大大提高，其中抗靜電、阻燃尤其是無焰燃燒性能大幅度提高，拉伸強(qiáng)度提高3倍以上。 所發(fā)的礦用PVC管材不僅所測各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，而且成本較原產(chǎn)品有較大幅度降低。

成果針對傳統(tǒng)瓦斯報警系統(tǒng)調(diào)校工作量大、維護(hù)成本高、誤報警率高、抗干擾能力差等不足，以 AVR 單片機(jī)為核心研制了一種礦用微型瓦斯報警器，開發(fā)了礦井瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)采集、零點(diǎn)漂移自動校正、傳感器非線性補(bǔ)償、報警控制以及上位通信自動標(biāo)定控制等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了瓦斯報警器的數(shù)字化、智能化和自動化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)性能穩(wěn)定，功耗低，抗干擾性好，標(biāo)定更準(zhǔn)確，調(diào)試簡單，大大降低了其維護(hù)成本，具有廣泛的應(yīng)用推廣前景。該成果已申報實(shí)用新型專利 2 項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文 10 余篇。

公司技術(shù)需求目前有3個： 1、煤礦抽放瓦斯用焊接不銹鋼管，焊縫自動跟蹤難，自動焊接成型難； 2、承插口3PE鋼管生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定； 3、解決煤礦井下用纖維纏繞增強(qiáng)管橫平豎直問題。