“十五”“211工程”二期重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(安全技術(shù)及工程學(xué)科)
本文關(guān)鍵詞:災(zāi)害防治理論與技術(shù),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
“十五”“211工程”二期重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(安全技術(shù)及工程學(xué)科)---礦山重大災(zāi)害防治理論與關(guān)鍵技術(shù)
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一、建設(shè)目標(biāo)及建設(shè)任務(wù)完成情況 二、“十五”“211工程”建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)志性成果 三、“十五”“211工程”建設(shè)成效 四、“十五”“211工程”進(jìn)步與突破
1. 總體建設(shè)目標(biāo):
針對(duì)我國礦山安全工程技術(shù)領(lǐng)域存在的急需解決的重大關(guān)鍵技術(shù)問題,研究開發(fā)適于我國礦山條件的高新技術(shù)基礎(chǔ)及其關(guān)鍵技術(shù),解決煤礦瓦斯與火災(zāi)防治中的關(guān)鍵技術(shù)難題,為煤礦安全生產(chǎn)狀況得到根本改善和可持續(xù)發(fā)展提供具有21世紀(jì)國際先進(jìn)水平、有推廣發(fā)展前景的新技術(shù),建立礦業(yè)災(zāi)害防治理論與技術(shù)的研究基地并培養(yǎng)一批安全科技高層次人才,促進(jìn)安全科學(xué)技術(shù)升級(jí)及原始性創(chuàng)新。
2. 主要建設(shè)任務(wù):
(1) 研究層外卸壓高倍數(shù)增加被抽采煤層瓦斯透氣性的理論與關(guān)鍵技術(shù),建設(shè)增加煤層低透氣性的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái),研究適合我國地質(zhì)條件的煤層氣開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù);
(2) 建設(shè)煤巖動(dòng)力災(zāi)害綜合監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)系統(tǒng),形成煤與瓦斯突出等煤巖動(dòng)力災(zāi)害研究及預(yù)報(bào)技術(shù)開發(fā)綜合試驗(yàn)平臺(tái),提高煤巖動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率;
(3) 研究瓦斯爆炸過程的傳播規(guī)律及其控制與預(yù)防技術(shù),研究瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法及理論;
(4) 建立和完善煤炭自燃機(jī)理研究的試驗(yàn)系統(tǒng),研究煤炭自燃傾向性測(cè)定的新方法和新標(biāo)準(zhǔn);建立礦井火災(zāi)防治的新材料與新技術(shù)的試驗(yàn)研究系統(tǒng),開發(fā)出經(jīng)濟(jì)、環(huán)保型防止煤炭自燃的新材料與新技術(shù);
(5) 建立工業(yè)及建筑火災(zāi)防護(hù)、企業(yè)安全評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái),研究這些領(lǐng)域的新理論、技術(shù)及裝備;建立礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、礦塵防治、礦井降溫、礦井通風(fēng)空調(diào)的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)及新技術(shù)及裝備。
(二)“十五”“211工程”建設(shè)任務(wù)完成情況
1. 總體建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)以及具體指標(biāo)完成情況
通過本項(xiàng)目的建設(shè),建設(shè)起了一支高水平的研究隊(duì)伍和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)基地,以該隊(duì)伍骨干人員建成了中國礦業(yè)大學(xué)煤礦重大災(zāi)害防治的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。研制了低透氣性煤層群卸壓瓦斯開發(fā)理論與技術(shù)模擬試驗(yàn)研究平臺(tái),開展了相關(guān)的理論與技術(shù)研究,研究成果在淮南礦區(qū)得到成功應(yīng)用,獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng);開發(fā)了無電力、無壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)的本安輕便型瓦斯鉆孔封孔裝置,該裝置正在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤自燃特性測(cè)試裝置與防治煤炭自燃的新材料與技術(shù),技術(shù)成果已經(jīng)在全國20多個(gè)礦區(qū)得到推廣應(yīng)用,成功地處理了多起煤礦重、特大火災(zāi)。
“十五”“211”建設(shè)期間,項(xiàng)目組共發(fā)表論文206篇,其中SCI收錄2篇,EI收錄32篇,ISTP收錄9篇。獲得國家發(fā)明專利6項(xiàng),實(shí)用新型專利3項(xiàng)。培養(yǎng)博士研究生28人,其中已經(jīng)畢業(yè)20人,培養(yǎng)碩士研究生39 人,其中已畢業(yè)19人。
2. 各子項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)以及具體指標(biāo)完成情況
(1) 低透氣性煤層瓦斯抽放理論與技術(shù)
① 完成了“低透氣性煤層群卸壓瓦斯開發(fā)模擬試驗(yàn)研究平臺(tái)”設(shè)計(jì),已與廠家簽訂了加工合同,目前正在積極實(shí)施。
② 完成了“煤巖在外加電磁場(chǎng)作用下的多種物理信號(hào)多通道測(cè)試系統(tǒng)(型號(hào)LB-IV)” 安裝、調(diào)試和驗(yàn)收等工作,目前該系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
③ 建設(shè)完成了“鉆孔風(fēng)力排渣兩相流模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論為指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)排渣工藝設(shè)備提供了依據(jù),并在祁南煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。依據(jù)模擬試驗(yàn)結(jié)果,在淮北礦區(qū)突出煤層中首次打出80m以上的長鉆孔,為瓦斯抽放創(chuàng)造了有利條件。進(jìn)行了脈動(dòng)風(fēng)壓排渣和鉆桿分風(fēng)排渣等新方法的實(shí)驗(yàn)研究。
④ 研制出無電力、無壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)的本安輕便型瓦斯鉆孔封孔裝置。該裝置可用于無電、無壓風(fēng)場(chǎng)合下,測(cè)定煤層瓦斯壓力鉆孔的封孔和抽采瓦斯鉆孔的封孔。因設(shè)備不用電,封孔過程不產(chǎn)生火花,故為本質(zhì)安全型;封孔裝置輕便,試驗(yàn)效果良好。
(2) 煤礦突發(fā)性動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè)理論及技術(shù)
① 研制了一套現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)煤巷突出危險(xiǎn)性的連續(xù)檢測(cè)鉆孔瓦斯流量和鉆頭位移的檢測(cè)系統(tǒng),為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)煤巷的突出危險(xiǎn)性奠定了基礎(chǔ)。建設(shè)了一套初始瓦斯流量法預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng),從美國進(jìn)口一套氣體流量校準(zhǔn)系統(tǒng),驗(yàn)收指標(biāo)達(dá)到要求,可對(duì)氣體流量傳感器及氣體流量計(jì)量產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)定。
② 建設(shè)了一套CTA-1煤巖動(dòng)力過程綜合自動(dòng)測(cè)試及分析系統(tǒng),已完成了安裝、調(diào)試和驗(yàn)收工作,目前正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
③ 開展了含瓦斯煤巖動(dòng)力現(xiàn)象中各基本因素相互影響及交叉效應(yīng)和動(dòng)態(tài)效應(yīng)的研究,初步構(gòu)建了各因素與煤巖動(dòng)力現(xiàn)象之間的非線性映射關(guān)系。
(3) 瓦斯連續(xù)爆炸產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)研究
① 建立了瓦斯連續(xù)爆炸實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng),研究了電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)對(duì)瓦斯爆炸傳播規(guī)律的影響作用的實(shí)驗(yàn)研究。
② 針對(duì)目前煤礦安全生產(chǎn)中存在的瓦斯爆炸問題,設(shè)計(jì)開發(fā)了瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用事故樹分析、模糊數(shù)學(xué)并結(jié)合安全系統(tǒng)工程中的人-機(jī)-環(huán)境理論對(duì)礦井瓦斯爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià),并提出相應(yīng)的預(yù)防措施或決策,為礦井的安全管理提供了一定的依據(jù)。
(4) 煤炭自燃防治及實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)
① 建立了“煤炭自燃測(cè)試實(shí)驗(yàn)室”,購置了流態(tài)色譜吸氧分析儀、氣相色譜分析儀、工業(yè)分析儀、精密天平等一系列測(cè)試裝備;自主研制出煤自燃特性測(cè)試裝置,并獲得1項(xiàng)專利;《基于氧化動(dòng)力學(xué)原理的煤自燃傾向性鑒定方法》已經(jīng)獲準(zhǔn)列為2005年度的國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃。
② 開發(fā)出適于不同礦區(qū)漿材、水源、氣候等因素的高性能三相泡沫,并在20多個(gè)礦區(qū)得到了推廣應(yīng)用,成功地?fù)錅缌藬?shù)次煤礦火災(zāi);研制出稠化砂漿防滅火技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),完成了稠化砂漿制備、輸送、灌注的技術(shù)參數(shù)模擬實(shí)驗(yàn),該項(xiàng)技術(shù)在神華集團(tuán)神東分公司獲得成功應(yīng)用,對(duì)我國西部礦區(qū)的防滅火提供了一項(xiàng)新的技術(shù)手段。
3. 建設(shè)資金到位、使用、完成及管理情況
本項(xiàng)目計(jì)劃投資550萬元,其中專項(xiàng)資金350萬元,自籌資金200萬元。實(shí)際完成投資617.60萬元,其中中央資金348.16萬元,自籌資金269.44萬元。
按照“211”建設(shè)的主要內(nèi)容,項(xiàng)目所購置的瓦斯連續(xù)爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、初始瓦斯流量法預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)、CTA-1煤巖動(dòng)力過程綜合自動(dòng)測(cè)試及分析系統(tǒng)、礦井火災(zāi)模擬系統(tǒng)等已經(jīng)到位,其他自行研制的煤炭自燃防治和礦井火災(zāi)防治的新材料與新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)也已完成。目前,各裝備使用正常,運(yùn)行良好。
通過本項(xiàng)目的建設(shè),取得的主要標(biāo)志性成果為:
(1) 低透氣性高瓦斯煤層群瓦斯卸壓抽采理論與技術(shù)。
(2) 基于煤氧化動(dòng)力學(xué)的煤自燃特性試驗(yàn)系統(tǒng)及煤礦新型防滅火材料。
(3) 預(yù)測(cè)煤巷突出的連續(xù)流量法技術(shù)及裝備與煤巖動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)。
(4) 瓦斯連續(xù)爆炸過程的傳播規(guī)律及其控制與預(yù)防技術(shù)。
(二) 標(biāo)志性成果介紹
1. 低透氣性高瓦斯煤層群瓦斯卸壓抽采理論與技術(shù)
在理論方面建立了低透氣性高瓦斯煤層群采動(dòng)卸壓抽采瓦斯和區(qū)域性防治煤與瓦斯突出理論;在實(shí)驗(yàn)室建立了相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)。在技術(shù)方面創(chuàng)立了能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)消除(消除遠(yuǎn)距離煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層突出災(zāi)害和瓦斯爆炸災(zāi)害的瓦斯源)、兩個(gè)開采保障(高效開采煤與瓦斯突出危險(xiǎn)主采煤層的安全技術(shù)保障、高效抽采卸壓瓦斯的技術(shù)保障)、三個(gè)改善(井下生產(chǎn)環(huán)境改善、井上地面環(huán)境改善、減少溫室氣體排放大氣環(huán)境改善)的技術(shù)體系,對(duì)保證煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。
本成果在淮南礦區(qū)取得非常顯著的效益,在淮南潘一礦應(yīng)用本成果開采遠(yuǎn)距離保護(hù)層,使低透氣性高瓦斯主采煤層,透氣性系數(shù)增加2880倍,實(shí)現(xiàn)了卸壓瓦斯高效抽采,瓦斯預(yù)抽率超過60% ,大面積消除了主采煤層的突出災(zāi)害和瓦斯爆炸災(zāi)害的瓦斯源,為其高效開采提供了安全保證,工作面煤炭平均日產(chǎn)量由原1700t/d提高到5100t/d以上;茨系V區(qū)推廣該成果等主要技術(shù),礦區(qū)瓦斯抽采量大幅度提高,由1997年的1045萬m3/a提高到2004年的1.5億m3/a,有效遏制了瓦斯超限造成的不安全隱患,礦區(qū)煤炭生產(chǎn)安全保障系數(shù)大幅度提升,礦區(qū)煤炭產(chǎn)量由1998 年的1100萬t/a,,提高到2003年的2831萬t/a。該成果現(xiàn)正在安徽淮北礦區(qū)、河南鄭州礦區(qū)、山西陽泉礦區(qū)和遼寧沈陽礦區(qū)等高瓦斯、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)礦井試驗(yàn)推廣,成效顯著。
該成果引進(jìn)科技項(xiàng)目25項(xiàng),其中國家級(jí)10項(xiàng)、省部級(jí)1項(xiàng),總科研經(jīng)費(fèi)超過1000萬元;獲得省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng),其中國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)各3項(xiàng);獲發(fā)明專利2項(xiàng);出版專著3部,發(fā)表論文65篇,其中被EI、ISTP檢索系統(tǒng)收錄21篇;培養(yǎng)出博士6人、碩士3人。
2. 基于煤氧化動(dòng)力學(xué)的煤自燃特性試驗(yàn)系統(tǒng)及煤礦新型防滅火材料
通過本項(xiàng)目的建設(shè),購置了流態(tài)色譜吸氧分析儀、氣相色譜分析儀、工業(yè)分析儀、精密天平等一系列測(cè)試裝備,建立了煤炭自燃特性測(cè)試系統(tǒng)。我國煤炭行業(yè)目前采用的煤自燃傾向性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)(MT/T 707-1997)是基于煤表面物理吸附氧量而確定的,未能反映出煤自燃的化學(xué)特性;在本項(xiàng)目中提出了基于煤氧化動(dòng)力學(xué)的煤自燃特性測(cè)試新方法,研制出煤炭自燃特性測(cè)試裝備,已被國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)立項(xiàng)修訂煤自燃傾向性國家標(biāo)準(zhǔn)(安監(jiān)管司辦字(2005)11號(hào))。
針對(duì)現(xiàn)有主要以一相或兩相介質(zhì)作為礦山防滅火材料與技術(shù)存在的不足,研制出了三相泡沫防滅火技術(shù)及裝備,充分發(fā)揮了三相介質(zhì)防滅火的優(yōu)點(diǎn)。研制出了高效和穩(wěn)定時(shí)間長的三相泡沫發(fā)泡劑,發(fā)明了三相泡沫發(fā)泡裝置。該技術(shù)已在我國20多個(gè)礦井成功獲得應(yīng)用,撲滅了多起煤炭自燃火災(zāi),尤其在治理寧夏白芨溝煤礦特大區(qū)域火災(zāi)起到了關(guān)鍵的作用。該成果為治理煤炭自然發(fā)火提供了一項(xiàng)新型高效技術(shù),增加了礦井的抗災(zāi)和減災(zāi)能力。
針對(duì)我國西部礦區(qū)缺土少水狀況,開展了稠化砂漿防滅火材料的研究,成功研制出稠化劑及稠化砂漿制作系統(tǒng)。研制的懸砂稠化添加劑可在水中形成松散的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能使砂粒懸浮。稠化砂漿具有高吸水性,保水時(shí)間長,具有優(yōu)良的防火阻化功能,又無毒無味無害,不污染環(huán)境,是我國西部地區(qū)防治煤炭自燃的新技術(shù)手段。項(xiàng)目研究成果已在神東礦區(qū)獲得廣泛應(yīng)用并取得巨大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。
相關(guān)研究工作已發(fā)表論文30余篇,其中SCI收錄2篇,EI收錄12篇,獲國家自然科學(xué)基金、973項(xiàng)目等國家級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng),獲得2項(xiàng)國家發(fā)明專利,培養(yǎng)博士生6人,碩士生8人。2005年獲省部級(jí)科技一等和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng),指導(dǎo)的學(xué)生獲得了全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯第八屆特等獎(jiǎng)和第九屆一等獎(jiǎng),還獲得一項(xiàng)第二屆中國青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。
3. 預(yù)測(cè)煤巷突出的連續(xù)流量法技術(shù)及裝備與煤巖動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)
研制了一套現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)煤巷突出危險(xiǎn)性的連續(xù)檢測(cè)鉆孔瓦斯流量和鉆頭位移的檢測(cè)系統(tǒng),建設(shè)了一套初始瓦斯流量法預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng),形成了一套新的突出預(yù)測(cè)裝置及技術(shù),提高了煤巷突出預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,從而顯著地提高突出煤層的掘進(jìn)速度和效益。
在本項(xiàng)目采用連續(xù)流量法來預(yù)測(cè)煤巷工作面的突出危險(xiǎn)性,在向工作面前方煤層中衡速鉆進(jìn)的同時(shí),測(cè)定由鉆孔中涌出的初時(shí)瓦斯流量,由于卸壓帶內(nèi)煤體的瓦斯含量較低,鉆頭鉆進(jìn)時(shí)由鉆頭處涌出的初始瓦斯流量少,在有突出危險(xiǎn)的煤體中鉆進(jìn)時(shí),由鉆頭處涌出的瓦斯流量較多。因此鉆進(jìn)過程中測(cè)定的初始瓦斯量分布反映了卸壓帶的分布。因而可以準(zhǔn)確判定工作面的突出危險(xiǎn)性。
建設(shè)了一套CTA-1煤巖動(dòng)力過程綜合自動(dòng)測(cè)試及分析系統(tǒng),開展了含瓦斯煤巖動(dòng)力現(xiàn)象中各基本因素相互影響及交叉效應(yīng)和動(dòng)態(tài)效應(yīng)的研究,構(gòu)建了各因素與煤巖動(dòng)力現(xiàn)象之間的非線性映射關(guān)系。
該研究項(xiàng)目2003年獲得國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局第一屆安全生產(chǎn)科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、2001年中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和中國高?萍歼M(jìn)步二等獎(jiǎng)。發(fā)表論文63篇,其中16篇為EI收錄,5篇為ISTP收錄,2篇為SCI收錄。承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng),國家科技攻關(guān)項(xiàng)目5項(xiàng), 973項(xiàng)目2項(xiàng)。
4. 瓦斯連續(xù)爆炸過程的傳播規(guī)律及其控制與預(yù)防技術(shù)
建立了瓦斯連續(xù)爆炸實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng),研究了電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)對(duì)瓦斯爆炸傳播規(guī)律的影響作用的實(shí)驗(yàn)研究。
針對(duì)目前煤礦安全生產(chǎn)中存在的瓦斯爆炸問題,設(shè)計(jì)開發(fā)了瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用事故樹分析、模糊數(shù)學(xué)并結(jié)合安全系統(tǒng)工程中的人-機(jī)-環(huán)境理論對(duì)礦井瓦斯爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià),并提出相應(yīng)的預(yù)防措施或決策,為礦井的安全管理提供了一定的依據(jù)。
通過本項(xiàng)目建設(shè),引進(jìn)科技項(xiàng)目17項(xiàng),其中國家級(jí)8項(xiàng)、省部級(jí)3項(xiàng),總科研經(jīng)費(fèi)超過1168萬元;出版專著2部,發(fā)表論文25篇;培養(yǎng)出博士8人、碩士21人。
“十五”“211工程”建設(shè)期間,獲得、完成國家自然科學(xué)基金面上和重點(diǎn)項(xiàng)目12項(xiàng)、國家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)、973國家基礎(chǔ)發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目2項(xiàng)、國家科技攻關(guān)項(xiàng)目8項(xiàng)、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目、骨干教師項(xiàng)目和博士點(diǎn)基金項(xiàng)目各1項(xiàng),此外還完成企業(yè)委托項(xiàng)目250余項(xiàng)。“十五”“211工程”建設(shè)期間,項(xiàng)目組累計(jì)獲得國家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)1項(xiàng)、省部級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)(三等獎(jiǎng)以上),出版專著、教材8部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文203篇(其中,SCI收錄2篇、EI收錄32篇、ISTP收錄9篇),獲得授權(quán)的國家專利9項(xiàng)(其中6項(xiàng)為發(fā)明專利,3項(xiàng)為實(shí)用新型)。項(xiàng)目組成員先后10余人次赴美國、英國、澳大利亞、南非、波蘭、德國、法國、加拿大等國進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和科技合作。
國家十五重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目——“開采高瓦斯煤層群瓦斯災(zāi)害綜合防治技術(shù)”取得突破性成果,實(shí)現(xiàn)了煤礦遠(yuǎn)距離和超遠(yuǎn)距離(層間距>60m或?qū)娱g距/采高>35)保護(hù)層開采和卸壓瓦斯抽采的實(shí)踐。研究本成果在淮南礦區(qū)取得非常顯著的效益,礦區(qū)瓦斯抽采量大幅度提高,由1997年的1045萬m3/a提高到2004年的1.5億m3/a,有效遏制了瓦斯超限造成的不安全隱患,礦區(qū)煤炭生產(chǎn)安全保障系數(shù)大幅度提升,礦區(qū)煤炭產(chǎn)量由1998 年的1100萬t/a,提高到2003年的2831萬t/a。本成果現(xiàn)正在安徽淮北礦區(qū)、河南鄭州礦區(qū)、山西陽泉礦區(qū)和遼寧沈陽礦區(qū)等高瓦斯、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)礦井試驗(yàn)推廣,成效顯著。項(xiàng)目成果獲得2004年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目——“防治煤炭自燃的三相泡沫及特性研究”取得突破進(jìn)展,研制出高性能的三相泡沫發(fā)生裝置和發(fā)泡材料,并在全國20多個(gè)礦井得到了成功應(yīng)用,有效地解決了這些礦井的火災(zāi)問題。
(二)人才培養(yǎng)
十五期間本項(xiàng)目共培養(yǎng)畢業(yè)并獲得博士學(xué)位研究生20人,在讀博士學(xué)位研究生8人;培養(yǎng)畢業(yè)并獲得碩士學(xué)位研究生19人,在讀碩士研究生20人,其中3名研究生獲得國家級(jí)學(xué)術(shù)競賽獎(jiǎng)勵(lì)。項(xiàng)目組成員有14人次擔(dān)任國家學(xué)術(shù)團(tuán)體的重要職務(wù)或會(huì)員,俞啟香教授獲得全國模范教師,王恩元教授獲得孫越崎青年科技獎(jiǎng)。
(三) 學(xué)科基地建設(shè)
通過該項(xiàng)目的建設(shè),建立了煤巷突出預(yù)測(cè)、煤炭自燃、礦井防滅火材料、礦井瓦斯爆炸和低透氣性煤層瓦斯抽放等一批實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室配套了自主研發(fā)和外購的先進(jìn)裝備,實(shí)驗(yàn)室面積達(dá)到2000 m2,成為本學(xué)科“礦山重大災(zāi)害防治”的科學(xué)研究、青年教師和研究生培養(yǎng)的重要基地。以該基地為基礎(chǔ),獲準(zhǔn)籌建“煤炭資源與安全開采”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和“瓦斯治理國家工程研究中心”,承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、973國家基礎(chǔ)發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國家級(jí)項(xiàng)目共計(jì)34項(xiàng),承擔(dān)省部級(jí)項(xiàng)目7項(xiàng),橫向項(xiàng)目250余項(xiàng)。研究成果獲得國家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)1項(xiàng),省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)。這些實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)水平居于國內(nèi)領(lǐng)先,實(shí)驗(yàn)室成員還定期舉辦學(xué)術(shù)討論會(huì)議,極大增強(qiáng)了安全技術(shù)及工程學(xué)科的學(xué)術(shù)氛圍。
在“九五”“211工程一期的建設(shè)中,重點(diǎn)建設(shè)了瓦斯爆炸的試驗(yàn)研究系統(tǒng)以及瓦斯突出的機(jī)理及預(yù)測(cè)新技術(shù)。如利用中國礦業(yè)大學(xué)過去的防空洞建立了一套管道瓦斯與煤塵的爆炸試驗(yàn)系統(tǒng),配備了先進(jìn)的測(cè)試裝備,對(duì)不同試驗(yàn)管道條件的爆炸沖擊波的傳播規(guī)律與防治技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在瓦斯突出的試驗(yàn)研究方面,建立了一套瓦斯突出試驗(yàn)系統(tǒng),提出了瓦斯突出的球殼失穩(wěn)理論和流變假說,研制出了預(yù)測(cè)煤巖突出的電磁輻射裝備與技術(shù)。
在“十五”“211工程”二期的研究中,針對(duì)我國煤礦瓦斯透氣性普遍較低的現(xiàn)狀,重點(diǎn)開展了低透氣性高瓦斯煤層群瓦斯卸壓抽采理論與技術(shù)的研究,設(shè)計(jì)了“低透氣性煤層群卸壓瓦斯開發(fā)模擬試驗(yàn)研究平臺(tái)”,開展了系列試驗(yàn),開發(fā)了無電力、無壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)的本安輕便型瓦斯鉆孔封孔裝置。在突出的預(yù)測(cè)系統(tǒng)中,重點(diǎn)建設(shè)了煤巷突出預(yù)測(cè)系統(tǒng),提出了煤巷突出預(yù)測(cè)的“線預(yù)測(cè)”技術(shù),為解決現(xiàn)場(chǎng)煤巷突出預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的問題提供了新的技術(shù)及實(shí)驗(yàn)手段。在瓦斯爆炸的試驗(yàn)研究系統(tǒng)中,重點(diǎn)建設(shè)了瓦斯連續(xù)爆炸試驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)試裝備。在“十五”的研究中,特別重視理論與實(shí)踐結(jié)合,項(xiàng)目研究成果在指導(dǎo)淮南礦區(qū)的瓦斯治理中取得了顯著的效果,獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
(二)礦井火災(zāi)防治
在“九五”的“211工程”一期工程中,重點(diǎn)建設(shè)了礦井外因火災(zāi)的試驗(yàn)研究系統(tǒng),即在中國礦大礦井通風(fēng)安全實(shí)驗(yàn)樓新建了一個(gè)模擬礦井典型條件的火災(zāi)試驗(yàn)系統(tǒng),可試驗(yàn)在不同礦井通風(fēng)系統(tǒng)條件下發(fā)生火災(zāi)后對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響,研究了火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流流動(dòng)的規(guī)律,建立了火災(zāi)時(shí)期輔助救災(zāi)決策的專家系統(tǒng)和風(fēng)流遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。
在“十五”的”211工程”二期建設(shè)中,重點(diǎn)進(jìn)行了礦井內(nèi)因火災(zāi)的試驗(yàn)系統(tǒng),研制出了一套基于煤氧化動(dòng)力學(xué)的煤自燃傾向性鑒定裝置與方法,開發(fā)了防治煤炭自燃的三相泡沫及山砂稠化劑的防滅火新技術(shù)與材料。承擔(dān)了國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局修訂煤炭自燃傾向性標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目,在煤炭自燃特性的基礎(chǔ)研究成果已引起國內(nèi)外的重視;在煤炭自燃防治的材料方面,獲得了2項(xiàng)國家發(fā)明專利和2項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì),并在現(xiàn)場(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用,受到好評(píng)。
總之,“十五”“211工程”二期項(xiàng)目的研究,根據(jù)我國煤礦安全形勢(shì)嚴(yán)峻的特點(diǎn),項(xiàng)目更注重解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題,因此項(xiàng)目取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過“211工程”的建設(shè),出了一批高水平的成果,培養(yǎng)了大批高素質(zhì)的人才,促進(jìn)了學(xué)科的建設(shè)和學(xué)校的整體發(fā)展。這些成果都直接應(yīng)用到了煤礦企業(yè),將科學(xué)技術(shù)直接轉(zhuǎn)化為了生產(chǎn)效益,保障了企業(yè)的安全生產(chǎn),促進(jìn)了國家、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
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