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深部煤層地應力增大、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成為制約煤礦安全高效生產的世界性難題。主要研究內容如下：（1 ）深部井 巷揭穿 煤層井 巷 圍 巖應 力 分布特征 及 強 化 增透卸 壓 效應研究：揭示了深孔預裂爆破應力波在煤層內的傳播、應力疊加、衰減等傳播過程及爆破產生的裂隙圈形成、發展和裂隙圈的擴展范圍，探索煤層深孔控制爆破強化增透卸壓效應。（2 ）新 型強 化 增透 爆破器材 、 工 藝和 成 套設 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備，創造性的提出了一套適用于各類突出煤層的爆破孔設計與布置，控制孔的設計與布置，裝藥、封孔、爆破等技術規范與工藝。（3 ） 松 軟 煤 體加 固 技術：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”的保護圈。（4 ）深井井 巷 安全高效 揭 煤成 套 關鍵技術：成功的研究出了微震監測、松軟煤層“爆破強化增透”、“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鍵技術。

本項目揭示了采動影響區內頂板巖層裂隙 的動態演化規律和采空區側“豎向裂隙發育區” 的形成規律；研制了新型充填材料；創新了無 煤柱快速沿空留巷、Y型通風、留巷鉆孔抽采 卸壓瓦斯等關鍵技術，解決了煤與瓦斯共采的 關鍵技術難題。

在優化卸壓開采抽采瓦斯技 術基礎上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數，實現 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高效 安全生產；根據首采區生產時瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應范圍廣、預測結果可靠的礦井 瓦斯涌出量預測新方法。

無人工作面煤與瓦斯共采技術是以中國礦業大學多年研究形成的薄煤層無人工作面和煤與瓦斯共采技術理論為基礎，并結合現場高瓦斯近距離煤層群條件下薄煤層保護層開采，建立起來的難采薄煤層保護層的安全高效開采技術。該技術在安全監測預警系統的保護下，通過遠程控制關鍵生產設備并監測其工況，集成利用目前最新的采煤機自主定位與自動導航技術、煤巖自動識別技術、液壓支架電液控制技術、刮板輸送機自動推移技術、工作面自動監控監測技術、井下高速雙向通訊技術和計算機集中控制技術來實現自動或半自動割煤、移架、移刮板輸送機等生產流程，使工作面達到少人甚至無人的目的；并通過本煤層、頂板裂隙帶、采空區及被保護煤層瓦斯抽采體系，有效解決卸壓煤層群高瓦斯涌出對保護層無人工作面構成的威脅。該技術在充分開采利用難采薄煤層煤炭和瓦斯資源的同時，也實現對高瓦斯煤層群的卸壓防突。 此技術可實現多重目標： （1）充分開采利用薄煤層煤炭及瓦斯資源；（2）實現難采薄煤層開采工作面生產過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化以及操作的無人化；（3）實現高瓦斯近距離煤層群的卸壓防突；（4）有效控制保護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度大、機械化程度低、安全系數低、工作效率低和煤層群高瓦斯涌出的難題，實現科學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來源于國家高科技研究發展計劃（863計劃）、江蘇省優勢學科建設項目和國家自然科學基金青年科學基金項目，該項目研究成果總體理論與技術水平將達到國際領先水平。

西安科技大學自 1998 年開始對我國煤與瓦斯共采基礎理論進行研究，成果獲陜西省科學技術二等獎，出版專著 2 部，發表論文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收錄 12 篇， ISTP 收錄 5 篇），獲專利 5 項。研究成果已在山西省天池煤礦等多個高瓦斯礦井進行了煤與瓦斯共采技術驗證，有效指導了煤礦現場的瓦斯抽采工作，實現了礦井的安全生產，具有良好的社會和經濟效益。

針對留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯高抽巷Y型通風方法， 有效解決高地壓礦井長距離留巷維護困 難的問題；提出讓壓型單層套管護孔結 構、施工工藝和布置方法，實現外錯高 抽巷內抽采鉆孔高效穩定抽采采動卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實現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/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術 成果參與單位：江蘇科環新材料有限公司、深圳能源環保股份有限公司、上海康恒環境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產權情況：已申請專利87項，其中已授權發明專利17項，已授權實用新型專利27項 針對我國新能源與環保科技的重大戰略，以解決垃圾與生物質發電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標，本項目擬搭建應用于生物質與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應熔焊系統技術平臺，在多元耦合燃料（生物質/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備等受熱面，開發完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術體系，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和垃圾電站的迅猛發展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統熱噴涂技術由于易脫落、孔隙率高而應用受限，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，開發新型高溫防腐涂層技術已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發計劃等項目的支持下，經過十余年的集智攻關，于2019年初研發成功了高頻感應熔焊高溫腐蝕防護涂層技術，取得了系列創新性成果：首次在國內構建了生物質與垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，開發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體系，解決了城市垃圾與生物質電站鍋爐高溫腐蝕防護的技術瓶頸，打破了發達國家的技術封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質焚燒發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的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產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、尾部煙道空氣預熱器低溫腐蝕和受熱面結焦等，特別是對燃燒器區域水冷壁管來說，如果沒有防護涂層只能使用1—2年。傳統的熱噴涂，由于結合強度低孔隙率高，很少應用；普通高頻感應熔焊雖然有效，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生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現象，非計劃停爐維修給企業造成了極大的經濟負擔。針對我國西北地區高硫高鈉鹽燃煤發電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發感應熔焊與超音速噴射復合金屬陶瓷涂層技術，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優于堆焊，以期徹底終結困擾我國燃煤行業多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴重腐蝕的防護難題。 創新點 1、首次在國內構建垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，自主開發了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術體系，打破了發達國家對核心技術的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統核心技術瓶頸，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鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復合涂層的防護技術，發明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術，鍋爐的高溫腐蝕防護性能與服役壽命顯著提升。 3、創新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護方法，發明了多項陶瓷高效低成本加工技術，填補了國際上硬脆材料特種加工技術的空白，突破了垃圾焚燒發電鍋爐高頻感應熔焊系統核心技術瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業生產中的共性問題，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、腐蝕造成的直接經濟損失約達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堿金屬鹽熔融腐蝕。據“十三五”規劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預計復合增長率不低于20%，垃圾焚燒規模呈快速增長態勢，截至2018年，中國已運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、起點低、發展快”，垃圾焚燒發展極快，2025年行業總規模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規模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，該技術不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團隊在農機刀片耐磨、水泥建材行業耐磨、機械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃氣輪機熱障涂層、海上風電鹽霧腐蝕、軍工等領域的新產品、新技術也逐步成熟，走向規模化應用市場。 應用案例 深圳能源環保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區松崗鎮老虎坑，業主單位：深能環保寶安垃圾焚燒發電廠。 獲獎情況 2021年中國商業聯合會科學技術獎 一等獎 2021年河北省科技技術獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創業榜樣 2019年第八屆中國創新創業大賽 優秀企業獎 2019年第七屆創業江蘇科技創業大賽 三等獎 2019年“創客中國”江蘇省中小企業創新大賽 優勝獎 2019年 淮安市第四屆企業科技創新大賽 一等獎

各項性能指標均達到了國家標準要求。與現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，拉伸強度提高3倍以上。 所發的礦用PVC管材不僅所測各項性能指標均超過國家標準，而且成本較原產品有較大幅度降低。

成果針對傳統瓦斯報警系統調校工作量大、維護成本高、誤報警率高、抗干擾能力差等不足，以 AVR 單片機為核心研制了一種礦用微型瓦斯報警器，開發了礦井瓦斯濃度數據采集、零點漂移自動校正、傳感器非線性補償、報警控制以及上位通信自動標定控制等功能模塊，實現了瓦斯報警器的數字化、智能化和自動化。實驗結果表明：系統性能穩定，功耗低，抗干擾性好，標定更準確，調試簡單，大大降低了其維護成本，具有廣泛的應用推廣前景。該成果已申報實用新型專利 2 項，發表高水平學術論文 10 余篇。

公司技術需求目前有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鋼管生產工藝不穩定； 3、解決煤礦井下用纖維纏繞增強管橫平豎直問題。