587期
资源勘探与绿色开采领域
精选科技成果推荐

本期精选6项资源勘探与绿色开采领域科技成果进行推荐,感兴趣的企业朋友可以识别二维码咨询对接。
项目1:深井强采动巷道时效控制关键技术与矮机身装备研发
项目2:煤矿采选充+X一体化绿色开采技术
项目3:煤炭资源高效保水开采理论与关键技术
项目4:冲击地压风险智能判识与多参量综合监测预警云平台
项目5:深井降温与煤-热共采技术
项目6:小孔径便携式煤矿围岩强度与应力场测试成套装备
项目一:深井强采动巷道时效控制关键技术与矮机身装备研发
围绕深井强采动中厚偏薄煤层巷道围岩治理和高效掘进的目标,探明了高应力掘进工作面及采动影响下围岩应力演化和岩体破坏的速度效应、时间效应及锚杆载荷的增阻效应,建立了围岩稳定性时效控制理论,研发了以跨界长锚固、深锚浅注、锚注一体化为核心的低损伤强化控制技术,开发了柔性锚杆、中空锚索、带肋托盘等高性能支护产品,研制了大功率矮机身掘进机与自移式联排支架,形成了掘-护-锚同步平行快速施工工艺,解决了深井煤巷围岩控制难度大、平行作业掘支效率低、安全保障能力差的行业普遍性难题。

(1)研发了柔性锚杆跨界长锚固技术,锚杆杆体为柔性材质,基础锚固深度突破采动围岩损伤裂隙区,实现了深井围岩结构化承载;
(2)研发了高强中空锚索锚住一体化技术,杆体为无焊接索体结构,破断力达520kN、延伸率7.7%,分别比常规中空锚索高37%和120%,实现了浅部破裂围岩体强度的强化;
(3)研发了硅溶胶基复合梯度改性技术,实现了围岩深层超密实封闭与浅层高增强加固;
(4)创新了掘-护-锚同步平行快速施工工艺,破解了多工序相互干扰、时空约束的卡脖子难题,掘支效率提高30~60%。

该科技成果已应用于上海**能源股份有限公司江苏分公司,巷道变形量降低65%,劣化深度降低至2.2m以内,破解了深 部强采动巷道大变形失稳的难题,实现了采动巷道的安全控制,同时煤巷掘进效率提升49%,有效保障了矿井安全高效生产。之后技术成果在徐州、淮南、淮北、太原、乌海等地的深井煤矿得到成功应用,技术经济效果十分显著。

项目二:煤矿采选充+X一体化绿色开采技术
煤矿采选充+X一体化绿色开采技术是将井下采煤、分选和充填作为一个整体,根据不同矿井不同工程需求,创新形成了“采选充+控”、“采选充+留”、“采选充+抽”、“采选充 +防”、“采选充+保”等为代表的系列“采选充+X”开采技术,创新构建了煤炭采选充+X(控、 留、抽、防、保)协同生产模式,发明了矸石原位充填采煤技术及成套装备,提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充等4种原位充填技术,建立了采选充一体化系统工程 设计方法及工程质量评价体系。研究成果实现了煤炭及伴生资源的安全、高效及绿色开采,解决了煤炭资源开采中井下岩层精准控制、煤矸精确分选和固废高效处置等难题,真正从创新开采方法的源头实现低生态环境损害的煤炭绿色化开采自主创新。

(1)首创采煤-分选-充填三位一体模式,实现了矿井矸石井下全部处置,原煤提升能力提高了20%~45%;发明全采全充、全采局充、局采全充和局采局充4种充填采煤方法;
(2)开发了井下受限环境模块化分选布局方法,建成了三种典型井下高效分选系统布局的示范工程,单模块年分选能力达400万吨;
(3)实现了智能化充填采煤,单套装备年充填能力达150万吨,充填效率提升50%。

自2013年起,在国家重点研发计划项目“深部煤矿井下智能化分选及就地充填关键技术装备研究与示范”等多项国家及企业重大科技攻关项目的资助下,该科技成果已应用于我国新汶、开滦、平顶山等大型煤炭集团的10余个矿井,取得了显著的经济、社会与环境效益,引领了我国煤炭资源绿色安全高效开发新方向,在资源开发、矿山固废处置及生态环境保护方面具有广阔的应用前景。

项目三:煤炭资源高效保水开采理论与关键技术
“绿水青山就是金山银山”,煤炭资源保水开采势在必行。围绕西北生态脆弱矿区水资源保护性开采机理与控制技术关键科学问题,建立了基于等效采高、等效阻水厚度、等效水资源承载力的“三等效”保水采煤理论,研发出弱胶结地层长壁保水采煤技术、极薄阻水层短壁连采连充技术、近距离煤层群长壁高效保水采煤技术和矿井群科学产能布局与开采设计核心技术,攻克了采动覆岩裂隙与水资源精准探测保障技术,创立了西北生态脆弱区高效保水开采理论与技术体系。

(1)发明了煤炭资源高效保水开采基础理论-规划设计-技术工艺-功能材料-监测预警技术体系,填补了本行业国内外空白,实现了保水开采技术系统性突破,实现煤炭产量增加1.5~2.5倍的同时,水资源近零流失;
(2)创立了保水开采“三等效”理论,得到了行业院士和学科带头人的认可,是一种全新的理念与模式,取得了突破性进展;
(3)支撑了国家“资源节约集约循环利用重大工程”——绿色矿山建设,建成国家级绿色矿山、中国最美矿山、全国生态环保型矿井等22座。

该科技成果已应用于**矿务集团有限公司、**煤电(集团)有限责任公司、**新矿煤业有限责任公司等单位的10多个矿区的22个矿山,减少水资源流失60%以上、排水能耗80%以上,取得了显著的经济、社会和生态效益,引领了国际矿山保水开采技术创新水平 。

项目四:冲击地压风险智能判识与多参量综合监测预警云平台
煤矿冲击地压是矿井五大灾害之一,其机理一直是悬而未决的世界性难题。2010年,冲击地压团队就建立了一整套冲击地压危险监测方法和装备体系,并在国家重点研发计划项目和多人横向课题支持下逐步形成了主要面向解决企业冲击地压预警需求的高水平、高显示度的监测预警云平台。目前,该平台已接入矿井70余座,能够实时接收从各个冲击地压矿井发送的各类监测与防治信息,据此构建了冲击地压风险的智能判识与多参量综合监测预警模型,可实时分区分级预测矿井采掘区域冲击危险趋势,预警准确率达到90%以上。该平台集成了多种监测及防治信息,建立了多源异构数据融合的统一数据仓库,具有多参量综合预警、冲击变形能时序预警、震动波CT反演空间预警、防治信息化、多终端访问、多形式预警等特色功能,以及GIS一张图管理和监防互馈的独特优势,能够极大满足煤矿企业对冲击地压灾害监测预警和治理的综合性需求,可有效指导现场精准开展防冲工作,为煤矿安全生产保驾护航。

(1)研究揭示了煤矿动静载作用下,煤岩破裂过程中变形、应力、能量、震动波速等参量的响应规律,构建了变形、应力、能量、震动波速等参量之间的转化关系;
(2)构建了基于多参量指标的冲击风险智能判识理论及模型,模型包括冲击变形能等共15个多参量时序和空间预警指标,并能够基于历史数据智能调整预警指标权重,实时分区、分级计算冲击危险等级;
(3)建立了冲击地压智能预警与监防互馈云平台,接入了微震、钻屑等监测数据和卸压钻机等防治数据,依靠智能预警模型实现了冲击地压实时智能预警和监防互馈分析。
该科技成果已应用于90多个矿井。冲击危险多参量监测预警技术与平台可在时间上准确评估当前时刻的危险状态,对冲击矿压灾害的孕育过程进行监测、追踪和危险性评价,以动态能量、应力云图直观展示采掘工作面附近当前的危险区域及其演化趋势。从而为冲击矿压的危险区域识别、预警和解危措施实施提供有效依据,极大地提高了矿井对冲击矿压灾害的监测、预警和应对能力,减少了监测与治理的盲目性,解决了长期困扰煤矿的冲击地压源头预测与治理难题,促进了行业技术进步与安全保障技术发展,市场需求旺盛,具有显著的竞争优势与广阔的应用前景。

项目五:深井降温与煤-热共采技术
深井降温与煤-热共采技术旨在解决深部矿井热害和煤系伴生清洁地热资源利用问题,创新提出了煤-热共采技术、地热水非常规开采与分布式梯级制冷接力降温等技术,解决了深部高温矿井工作面停产停工频繁、热害治理难度大等问题,实现了将矿井热害治理与地热资源开采的相结合,以“主动采热”代“被动排热”,取得了良好的经济、社会和环境效益。

(1)创新提出了煤-热共采技术,实现了煤炭和地热资源的协同共采,达到了煤炭安全生产、地热高效开采、水资源合理利用和井下温度调控四位一体开发新模式;
(2)首次提出了地热水非常规开采技术,构建了多靶区线形阵列式井下生产井群,实现了矿井岩溶地热水资源化利用;
(3)提出了分布式梯级制冷接力降温技术,降低了冷风沿程冷损,提高了降温效果。

该科技成果已应用于**平煤股份十矿,采掘工作面温度降低了7℃,湿度降低了20%,基本消除了井下中暑现象,扭转了半停工半生产现状;地热水温稳定在50℃左右,实现了工业广场部分建筑供暖及全矿职工的洗浴,每年减少燃煤10327t,减少CO₂排放量2.69×10⁴t,为企业创造693.8万元的经济效益。

项目六:小孔径便携式煤矿围岩强度与应力场测试成套装备
小孔径便携式煤矿围岩强度与应力场测试成套装备以实现煤矿井下煤岩体地质力学参数大规模、快速原位测试为目标,研发了国内首台便携式-风动水压致裂地应力测试装备,创新性采用了倍增常规风压驱动压裂新模式,压裂系统体积小、质量轻,携带方便;发明了小孔径-便携式煤岩体强度测试仪,测试探头尺寸小、加载压力大,创新性增加了探针位移监测及回油复位功能,显著提高了测试探头工作的稳定性与测试结果的准确性;提出了基于钻孔图像的“结构面数字图像+参数标注”围岩裂隙定量化表征方法,开发了巷道围岩结构面智能识别与分类系统。研究成果为特定工程煤岩体提供了可靠的地质力学参数,保障了工程煤岩体设计的合理性和工程措施的有效性。

(1)创新性采用了风动增压模式,突破了由于煤矿井下测试空间及位置受限,测试设备体积大、质量重,测试效率低的技术难题,实现了煤矿井下地应力测试装备的小型化、测试过程的快速化,提高了测试结果的准确性;
(2)保证了工程煤岩体所处地质环境的真实性,克服了室内试验扰动与尺度效应等不足,为工程煤岩体设计提供了更贴近现场实际的强度参数;
(3)突破了煤岩体结构面人工定性分析而未能智能化定量表征的技术难题,实现了钻孔图像输入到裂隙识别结果输出的自动过程,极大提高了原位测试数据处理分析的速度与准确度。

该科技成果已应用于50余对矿井,实现了煤岩体地质力学参数原位测试装备的小型化与测试过程的快速化,提高了测试结果的准确性,为特定工程煤岩体提供了可靠的地质力学参数,保障了工程煤岩体设计的合理性和工程措施的有效性。

声明:综合整理自各高校成果汇编
