一、項目名稱
煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知及防控關(guān)鍵技術(shù)
二、推薦單位意見
煤火隱蔽災(zāi)害探測與防控是公共安全和環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的世界性難題。該項目針對煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知及防控需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，在973計劃前期研究專項、科技部重大國際合作專項、國家“十一五”科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金重點項目等的支持下，開創(chuàng)了煤自燃危險程度判定新理論及隱蔽火源位置反演識別的新方法；建立了煤自燃隱蔽火源特征信息動態(tài)監(jiān)測與隱患預(yù)判技術(shù)體系；研制了粉煤灰膨脹充填堵漏降風(fēng)、液態(tài)二氧化碳惰化窒息和膏體降溫滅火的系列新技術(shù)及裝備。部分研究成果達到了國際領(lǐng)先水平，實現(xiàn)了煤火災(zāi)害從被動防治向科學(xué)監(jiān)測與主動防控的根本轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生了顯著的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益，為我國煤火隱蔽災(zāi)害探測與防控技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化做出了重大貢獻。
該項目選題準確，技術(shù)創(chuàng)新突出，兼顧前沿性和實用性，提高了礦井對煤火災(zāi)害的預(yù)防預(yù)控和應(yīng)急處置能力，對實現(xiàn)煤火災(zāi)害的早期預(yù)測、預(yù)警、火區(qū)環(huán)境安全性判定與科學(xué)救災(zāi)決策及確保救災(zāi)安全具有重要的指導(dǎo)意義，應(yīng)用前景廣闊。
項目符合國家科技進步獎推薦條件。
推薦該項目申報國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。
三、項目簡介
煤自燃條件決定了火源位置隱蔽、監(jiān)測難度大，防治困難，煤自燃隱蔽火源識別、特征信息提取及熱能消除一直是亟待解決的三大技術(shù)難題。針對傳統(tǒng)煤自燃監(jiān)測技術(shù)不能準確識別隱蔽火源位置與程度、常規(guī)灌漿和注惰氣等防滅火技術(shù)缺乏高效性與長效性等問題，開展了煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知及防控關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，首次提出了隱蔽火源溫度判定及反演識別方法，攻克了煤自燃特征信息動態(tài)感知、堵漏控風(fēng)、隔氧降溫等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了煤火災(zāi)害由被動治理向主動防控的根本轉(zhuǎn)變。主要科技創(chuàng)新內(nèi)容包括：
（1）針對煤火災(zāi)害防控危險程度和高溫區(qū)域判定的難題，提出了煤自燃危險程度判定及隱蔽火源位置反演識別方法。發(fā)現(xiàn)了煤溫與CO等指標氣體的對應(yīng)關(guān)系，提出了表征煤自燃溫度的氣體指數(shù)q計算方法，該計算方法通過與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的對接，確定了基于指標氣體的煤自燃危險程度判定方法和危險區(qū)域判定準則，實現(xiàn)了現(xiàn)場條件下煤自燃危險程度和區(qū)域的直接判定；建立了“熱-固-流-化”煤自燃反演計算模型，實現(xiàn)了隱蔽火源位置的準確識別。
（2）針對煤火災(zāi)害早期隱患辨識和防控決策信息量不足的問題，研發(fā)了煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)監(jiān)測與隱患預(yù)判技術(shù)。建立了煤火災(zāi)害隱患辨識預(yù)警動態(tài)模型，開發(fā)出集煤自燃危險區(qū)域特征信息無線監(jiān)測技術(shù)、采空區(qū)溫度場分布式光纖監(jiān)測技術(shù)、煤自燃多組分指標氣體激光光譜動態(tài)監(jiān)測技術(shù)于一體的煤自燃高密度網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)感知與隱患辨識預(yù)判系統(tǒng)，突破了煤火隱蔽致災(zāi)信息多元感知、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合、特征信息精準提取、火源精確定位等方面的多項核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了煤自燃隱蔽火源發(fā)展趨勢動態(tài)感知、態(tài)勢評估、精確定位和預(yù)測預(yù)警。
（3）針對灌漿注氮等常規(guī)防滅火技術(shù)缺乏高效性與長效性的問題，研制了以隔氧降溫為主的煤自燃火災(zāi)防控技術(shù)及裝備。研發(fā)了礦用無機固化膨脹充填堵漏防滅火材料及配套裝備，實現(xiàn)了充填材料的遠距離大流量輸送和動壓快速充填膨脹堵漏控風(fēng)；研制了礦用移動式液態(tài)二氧化碳防滅火裝置，實現(xiàn)了快速、高效降氧防火；研發(fā)了具有固水性好、膠凝時間可控、堵漏隔氧和吸熱降溫性能的膏體防滅火材料及配套裝備，攻克了采空區(qū)隱蔽火區(qū)熱源分散、易復(fù)燃的難題。
項目授權(quán)發(fā)明專利16項，實用新型專利23項，軟件著作權(quán)7項；論文86篇，其中SCI收錄16篇、EI收錄21篇；出版專著4部；相關(guān)產(chǎn)品獲煤安認證20件；3項成果獲省部級科技進步一等獎。主要成果已在全國20多個省600多個煤礦以及孟加拉、俄羅斯和越南等國內(nèi)外推廣應(yīng)用，項目成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)品實現(xiàn)了規(guī)�；a(chǎn)，銷售近8億元，創(chuàng)匯1500萬美元，具有顯著的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益，有力地推動了煤火隱蔽災(zāi)害探測與防控技術(shù)的發(fā)展。
四、客觀評價
該項目在理論、方法、工藝、技術(shù)、裝備等方面取得了多項重大成果，與之相應(yīng)的3個主要研究成果分別通過了陜西省科學(xué)技術(shù)廳、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局和中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織相關(guān)院士及行業(yè)專家鑒定，研究成果達到國際領(lǐng)先水平。相關(guān)產(chǎn)品通過煤安認證20件，煤火災(zāi)害防控材料滿足環(huán)保要求。核心創(chuàng)新技術(shù)被編制進了行業(yè)標準《安全高效現(xiàn)代化礦井技術(shù)規(guī)范》（2012）和《煤礦灌漿防滅火技術(shù)規(guī)范》（2013）；研發(fā)的礦用移動式液態(tài)二氧化碳防滅火裝置被國家安監(jiān)總局指定為全國礦山救護大隊必備救災(zāi)裝備（2011）；項目的技術(shù)應(yīng)用解決了國內(nèi)外300多次煤火災(zāi)害，得到了國內(nèi)外同行的認可。
1、國際通風(fēng)大會學(xué)術(shù)委員會主席、美國密蘇里科技大學(xué)采礦系Stewart Gillies教授認為：“煤自燃特征溫度和危險區(qū)域判定準則，解決了煤自燃程度判定的世界性難題”。加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)Sam Spearing等教授認為“煤自燃指標體系的建立，定量表征了煤自燃危險程度，為煤自燃識別奠定了基礎(chǔ)”。
2、研究成果“礦井火災(zāi)多源信息融合預(yù)警及控制技術(shù)”經(jīng)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局規(guī)劃科技司組織的專家鑒定，認為“科技成果達到國際領(lǐng)先水平”（2013）�！懊鹤匀嘉ｋU區(qū)域無線監(jiān)測預(yù)警技術(shù)”通過在兗礦集團、新礦集團等現(xiàn)場的推廣應(yīng)用，現(xiàn)場的通防專家一直認為“該技術(shù)能實時動態(tài)感知煤自燃危險區(qū)域多組分指標氣體及微差壓信息，解決了大面積采空區(qū)煤火隱蔽致災(zāi)信息高密度網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)感知的技術(shù)難題，提高了采空區(qū)煤火災(zāi)害預(yù)報的及時性和可靠性，具有重要的推廣價值”（2015）。
3、“礦用無機固化膨脹充填材料及裝備”通過在神華神東煤炭集團有限責任公司、大同煤礦集團有限責任公司等現(xiàn)場的工業(yè)性試驗與推廣應(yīng)用，證明了研制的無機固化膨脹充填材料，漿液固化時間短，堵漏效果好，成本低、工藝簡單、使用方便，提高了井下封堵效率和效果，意義重大（2013-2015）。2010年9月，經(jīng)山東省科技廳組織專家對“煤炭自燃液態(tài)二氧化碳防滅火技術(shù)”鑒定，認為“液態(tài)CO2滅火工藝及配套裝備實現(xiàn)了液態(tài)CO2滅火的遠距離輸送、灌注工藝合理、運行可靠，滅火過程安全，在煤層自燃液態(tài)二氧化碳直接灌注滅火方面達到國際領(lǐng)先水平”。
4、系列產(chǎn)品報送國家質(zhì)檢局和煤礦產(chǎn)品檢驗中心檢測，性能滿足國家標準與行業(yè)標準，獲準應(yīng)用。膏體、無機固化膨脹充填等系列防滅火材料具有無污染、滅火性能好，經(jīng)國家化學(xué)品檢測中心檢測各項指標滿足環(huán)保要求。液態(tài)二氧碳滅火裝置滿足國家壓力容器要求，礦用移動式注漿系列裝置、礦用多參數(shù)無線監(jiān)測裝置等20個產(chǎn)品通過了煤安認證，達到了煤礦安全產(chǎn)品的使用要求。
5、成果在全國20多個�。ㄊ�、自治區(qū)）600多個煤礦中應(yīng)用。山東省人民政府向研發(fā)團隊頒發(fā)了感謝狀：“促進一大批技術(shù)創(chuàng)新成果向山東轉(zhuǎn)移并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、特別是煤層火災(zāi)隱患識別與控制技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新的新突破”。新疆建設(shè)兵團頒發(fā)了科技合作獎“為新疆煤田火災(zāi)控制，保護資源，減少環(huán)境污染做出了重要貢獻”；陜西日報報道：“項目關(guān)鍵技術(shù)成功解決了煤火位置模糊、距離遠、爆炸危險性大等問題”。
6、成果推廣應(yīng)用到俄羅斯、孟加拉、越南等國。在孟加拉國應(yīng)用期間，從BARAPUKURIA煤礦成功地撤出了總價值達1100萬美元的綜采設(shè)備，解放煤量140余萬噸，經(jīng)濟效益達1.41億美元，受到當?shù)卣兔襟w一致好評，孟加拉國能源部部長Mr. Selim Uddin評價 “來自中國的防滅火技術(shù)團隊，以高超的技術(shù)水平、有效的工作撲滅了BARAPUKURIA煤礦火災(zāi)”、“為孟加拉國煤炭經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻”，首次實現(xiàn)了國內(nèi)煤火災(zāi)害監(jiān)測與防治成套技術(shù)及裝備出口。在中國首套放頂成套設(shè)備與技術(shù)出口俄羅斯過程中，獲得中國煤礦機械裝備有限公司所授予的特別貢獻獎和Ольжерасская-Новая煤礦的感謝信�！哀支椐支莨煞萦邢薰菊J為“中國的礦山滅火技術(shù)，對Ольжерасская-Новая煤礦安全生產(chǎn)起到了重要作用”、“希望繼續(xù)深化與中國在礦山安全與防滅火方面的合作”。
7、該項目第一完成人發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“煤最短自然發(fā)火期實驗及數(shù)值分析”被評為《煤炭學(xué)報》創(chuàng)刊五十周年百篇最具影響力學(xué)術(shù)論文（2014）。
五、推廣應(yīng)用情況
項目研究成果在新疆、山東、山西、內(nèi)蒙、陜西、寧夏等全國20多個�。ㄊ�、自治區(qū)）600多個煤礦以及孟加拉、俄羅斯和越南等國推廣應(yīng)用，熄滅火區(qū)16萬m2，控制火區(qū)150萬m2，解放煤量3億多噸，新增產(chǎn)值上百億元。項目成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)品實現(xiàn)了規(guī)�；a(chǎn)，銷售近8億元，創(chuàng)匯1500萬美元，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益，有力地推動了煤自燃防控理論與技術(shù)的發(fā)展。
主要應(yīng)用單位情況表
應(yīng)用單位名稱 | 應(yīng)用技術(shù) | 應(yīng)用起止時間 | 聯(lián)系人/電話 |
陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司 | 礦井火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警與防治 | 2010.06～2013.12 | 吳滿院13772002863 |
神華神東煤炭集團有限責任公司 | 整體技術(shù) | 2011.01～2013.12 | 白鳳桐15924582888 |
中煤平朔煤業(yè)有限責任公司 | 整體技術(shù) | 2009.05～2013.12 | 吳強13593489826 |
山東兗礦集團公司 | 礦井火災(zāi)隱患識別與控制 | 2009.12～2015.12 | 左金忠13563797050 |
淮南礦業(yè)（集團）有限責任公司 | 礦井火災(zāi)防治 | 2008.08～2015.12 | 李平13705543237 |
神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司 | 礦井火災(zāi)防治 | 2009.01～2015.12 | 朱海漁13995370851 |
神華烏海能源有限責任公司 | 礦井火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警與防治 | 2008.01～2014.12 | 李祥13309563678 |
中鋁寧夏王洼煤業(yè)有限公司 | 礦井火災(zāi)監(jiān)測防治 | 2009.02～2015.12 | 連建軍13995349928 |
四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團有限責任公司 | 煤田火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警與防治 | 2010.06～2015.12 | 陳曦13880516784 |
大同煤礦集團有限責任公司 | 粉煤灰無機固化充填技術(shù) | 2010.04～2014.12 | 趙軍13834267739 |
西安森蘭科貿(mào)有限責任公司 | 整體技術(shù)轉(zhuǎn)化 | 2007.01～2016.12 | 張戈18691573323 |
六、主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄
知識產(chǎn)權(quán)類別 | 知識產(chǎn)權(quán)具體名稱 | 國家（地區(qū)） | 授權(quán)號 | 授權(quán)日期 | 證書編號 | 權(quán)利人 | 發(fā)明人 | 發(fā)明專利有效狀態(tài) |
發(fā)明 專利 | 煤礦井下CO來源機理和消失機理研究用實驗方法 | 中國 | ZL201510332744.8 | 2016.8.31 | 2217872 | 西安科技大學(xué) | 文虎；鄧軍；劉文永；翟小偉；許延輝 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 沖擊地壓模擬環(huán)境下煤自燃特性測試用實驗裝置 | 中國 | ZL201510368299.0 | 2016.9.14 | 2234514 | 西安科技大學(xué) | 翟小偉；文虎；金永飛；許延輝；王亞超；王偉峰；費金彪；劉文永 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 煤自燃高溫程序升溫裝置及利用該裝置的測試方法 | 中國 | ZL201310638108.9 | 2015.4.29 | 1647696 | 西安科技大學(xué) | 鄧軍；文虎；金永飛；劉文永；翟小偉；費金彪；岳寧芳；程方明；王偉峰；郭軍；徐培耕 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置及方法 | 中國 | ZL201310314547.4 | 2015.10.28 | 1831408 | 西安科技大學(xué) | 鄧軍；王偉峰；馬礪；陳曉坤；程方明 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 煤礦回采采空區(qū)的氣體檢測方法及其裝置 | 中國 | ZL200910021274.8 | 2012.7.25 | 1015046 | 西安科技大學(xué)；西安森蘭科貿(mào)有限責任公司 | 吳建斌；文虎；鄧軍；鄭學(xué)召；馬礪；許延輝；徐林生；何毅；萬雷 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 一種煤炭自燃指標氣體多組分實時在線遠程監(jiān)測裝置及方法 | 中國 | ZL201410545356.3 | 2016.9.7 | 2225759 | 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 | 夏滑；吳邊；張志榮；龐濤；孫鵬帥；韓犖；崔小娟；董鳳忠 | 有效 |
發(fā)明 專利 | 用于煤礦防滅火的地面制漿系統(tǒng) | 中國 | ZL200910304321.X | 2011.7.27 | 814307 | 西安森蘭科貿(mào)有限責任公司 | 文虎；鄧軍；馬礪；張榮；應(yīng)奮；吳建斌 | 有效 |
發(fā)明專利 | 用于礦井火災(zāi)防治的發(fā)泡膨脹充填劑 | 中國 | ZL200810236488.2 | 2012.3.21 | 923473 | 西安森蘭科貿(mào)有限責任公司 | 文虎；鄧軍；劉鑫；翟小偉；張榮；馬礪；韋亞洲；顧雪峰；費金彪 | 有效 |
實用新型 | 礦井巷道圍巖調(diào)熱圈溫度場監(jiān)測裝置 | 中國 | 201520284488.5 | 2015.12.23 | 4883140 | 西安科技大學(xué) | 易欣；李珍寶；馬礪；王偉峰；王秋紅 | 有效 |
軟件著作權(quán)登記證書 | 煤炭自燃指標氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件V1.0 | 中國 | 2015SR021899 | 2015.02.03 | 00648761 | 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 | 夏滑；吳邊；張志榮；龐濤；孫鵬帥；韓犖；崔小娟；董鳳忠 | 有效 |
七、主要完成人情況
姓名 | 排名 | 職稱/職務(wù) | 工作單位 | 對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻 |
鄧軍 | 第一 | 教授/常務(wù)副院長 | 西安科技大學(xué) | 提出了煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知及防控關(guān)鍵技術(shù)的總體研究思路和研究方法，研究了煤自燃特征溫度的q指數(shù)判定方法；根據(jù)煤火災(zāi)害形成演化多場耦合作用機制，確定了隱蔽火源位置反演識別方法，總體負責項目研究進度及關(guān)鍵技術(shù)突破。 |
翟小偉 | 第二 | 副教授/系書記 | 西安科技大學(xué) | 提出了基于氣-溫-壓差聯(lián)合監(jiān)測的煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知方法；研發(fā)了具有固水性好、膠凝時間可控、堵漏隔氧和吸熱降溫性能的膏體防滅火材料及配套裝備。 |
馬礪 | 第三 | 教授/系主任 | 西安科技大學(xué) | 研發(fā)了煤自燃防火的阻化惰泡防火裝置及其應(yīng)用工藝，開展了煤自燃氣溶膠和阻化惰泡防火技術(shù)的應(yīng)用研究；研究了液態(tài)二氧化碳降溫惰化的性能指標與現(xiàn)場應(yīng)用工藝。 |
羅振敏 | 第四 | 教授/副院長 | 西安科技大學(xué) | 研究了煤自燃危險區(qū)域無線感知網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控預(yù)警技術(shù)，實現(xiàn)了對煤自燃危險區(qū)域的氣-溫-壓差網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)監(jiān)測；從煤的微觀化學(xué)結(jié)構(gòu)提出對采空區(qū)遺煤進行阻化和惰化的新概念，開發(fā)了具有大空間堆積、抑爆和運移特性的阻化惰泡材料。 |
肖旸 | 第五 | 高級工程師 | 西安科技大學(xué) | 掌握了火區(qū)非控燃燒動力學(xué)特性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)了煤巖體熱破壞及其滲流規(guī)律，建立了“熱-固-流-化”煤火災(zāi)害形成演化耦合作用模型，揭示了煤自然發(fā)火過程中能量與氣體輸運的時空變化規(guī)律，提出了隱蔽火源位置反演計算模型。 |
王偉峰 | 第六 | 工程師 | 西安科技大學(xué) | 研究了煤火隱蔽致災(zāi)信息監(jiān)測技術(shù)，研發(fā)出煤火隱蔽致災(zāi)信息高密度網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)和采空區(qū)溫度場分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，開發(fā)了基于Hadoop的煤火災(zāi)害動態(tài)感知與隱患辨識預(yù)判平臺，實現(xiàn)了煤火災(zāi)害早期隱患識別及有效預(yù)警。 |
文虎 | 第七 | 教授/副院長 | 西安科技大學(xué) | 研發(fā)了適合于煤礦堵漏控風(fēng)的新型無機固化膨脹充填防滅火材料及配套裝備；研制了礦用液態(tài)CO2防滅火灌注工藝及裝備、膏體灌注防滅火成套裝備，協(xié)調(diào)項目的總體實施。 |
王振平 | 第八 | 研究員/副總 | 兗礦集團有限公司 | 發(fā)現(xiàn)了煤樣對CO2的吸附規(guī)律與惰化特性，研制了礦用地面固定式液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)和礦用移動式液態(tài)二氧化碳防滅火裝置，提出了礦井液態(tài)二氧化碳直接釋放工藝，確保了滅火過程的安全。 |
張嬿妮 | 第九 | 副教授 | 西安科技大學(xué) | 研究了煤火災(zāi)害預(yù)警指標，優(yōu)選出煤火災(zāi)害隱患識別的標志性氣體；研制出一種采空區(qū)煤自燃指標氣體采集裝置，參與了煤自燃危險區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)。 |
王彩萍 | 第十 | 講師 | 西安科技大學(xué) | 建立了煤自燃特征溫度與氣體指標的內(nèi)在對應(yīng)關(guān)系，確定了基于指標氣體的煤自燃危險程度判定方法和危險區(qū)域判定準則，實現(xiàn)了現(xiàn)場條件下煤火災(zāi)害危險程度和區(qū)域的直接判定。 |
夏滑 | 第十一 | 副研究員 | 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 | 提出了煤自燃多組分指標氣體激光光譜動態(tài)檢測方法，開發(fā)了煤炭自燃指標氣體遠程實時在線監(jiān)測裝置，采用高靈敏激光光譜技術(shù)為煤火隱蔽致災(zāi)信息的有效監(jiān)測和準確識別提供了有效檢測手段，解決了煤自燃早期隱患痕量指標氣體動態(tài)檢測的難題。 |
王凱 | 第十二 | 講師 | 西安科技大學(xué) | 基于熱重變化的分階段特性，建立了煤低溫氧化反應(yīng)動力學(xué)機制；采用原位漫反射紅外光譜技術(shù)，測試了煤低溫氧化過程8類活性基團隨溫度實時變化特征，確定了活性基團在低溫氧化過程兩個階段的反應(yīng)性。 |
吳建斌 | 第十三 | 講師 | 西安科技大學(xué) | 提出了煤礦回采采空區(qū)的氣體檢測方法；研制了一種礦用無機發(fā)泡材料制備輸送裝置，實現(xiàn)了充填材料的遠距離大流量輸送和動壓快速充填堵漏；研發(fā)了用于煤礦防滅火的地面制漿系統(tǒng)，解決了膏體定量配比、遠距離輸送與大流量灌注的技術(shù)難題。 |
張辛亥 | 第十四 | 教授 | 西安科技大學(xué) | 研究了煤自然發(fā)火過程中氧氣持續(xù)進入火源中心的機制，揭示了火區(qū)非控燃燒過程中能量與氣體輸運的空間定向特征；研發(fā)了新型膏體防滅火材料、無機膨脹充填材料，設(shè)計研制了膏體材料及充填材料配套設(shè)備及工藝，并進行了現(xiàn)場應(yīng)用。 |
金永飛 | 第十五 | 教授 | 西安科技大學(xué) | 依據(jù)火區(qū)的能量和氣體輸運的空間定向特征，創(chuàng)新了溫度和氣體監(jiān)測節(jié)點的布置方式，開發(fā)了煤自燃危險區(qū)域無線感知網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。 |
八、主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻
主要完成單位 | 排名 | 創(chuàng)新推廣貢獻 |
西安科技大學(xué) | 第一 | 1、提出了煤自燃危險程度判定及隱蔽火源位置反演識別方法。建立了特征溫度與氣體指標的內(nèi)在對應(yīng)關(guān)系，確定了基于指標氣體的煤自燃危險程度判定方法和危險區(qū)域判定準則，實現(xiàn)了現(xiàn)場條件下煤自燃危險程度和區(qū)域的直接判定；建立了“熱-固-流-化”煤自燃反演計算模型，實現(xiàn)了隱蔽火源位置的準確識別。 2、研究了低功耗無線mesh自組網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)路由協(xié)議，研發(fā)了集溫濕度、CO、O2、CH4、壓差于一體的礦用本安型多參數(shù)無線傳感器，實現(xiàn)了煤自燃危險區(qū)域特征信息氣-溫-壓差聯(lián)合高密度網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)監(jiān)測；開發(fā)出基于拉曼散射的采空區(qū)溫度場分布式光纖監(jiān)測裝置及預(yù)警軟件系統(tǒng)，提出了大面積采空區(qū)溫度場分布式光纖監(jiān)測預(yù)警方法和實施方案，實現(xiàn)了采空區(qū)溫度場動態(tài)監(jiān)測。3、研發(fā)了煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)監(jiān)測與隱患預(yù)判技術(shù)。建立了煤火災(zāi)害隱患辨識預(yù)警動態(tài)模型，開發(fā)了煤火隱蔽致災(zāi)信息動態(tài)感知與隱患辨識預(yù)判系統(tǒng)，突破了煤火隱蔽致災(zāi)信息多元感知、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合、特征信息精準提取、高溫區(qū)域準確定位等方面的多項核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了煤火災(zāi)害隱蔽火源發(fā)展趨勢動態(tài)感知、態(tài)勢評估、精確定位和預(yù)測預(yù)警。 4、研制了以隔氧降溫為主的煤火災(zāi)害防控技術(shù)及裝備。開發(fā)了礦用無機固化膨脹充填堵漏防滅火新技術(shù)、新方法及新工藝，實現(xiàn)了密閉區(qū)域的快速充填膨脹堵漏控風(fēng)；研發(fā)了具有固水性好、膠凝時間可控、堵漏隔氧和吸熱降溫性能的膏體防滅火材料及配套裝備，攻克了采空區(qū)隱蔽火區(qū)熱源分散、易復(fù)燃的難題。 5、通過在陜西、山西、內(nèi)蒙、遼寧、黑龍江、江蘇、安徽、山東、河南、四川、貴州、甘肅、寧夏、新疆、河北等全國18個主要產(chǎn)煤省百余家煤礦企業(yè)的推廣應(yīng)用，從火區(qū)撤出10多億元的設(shè)備，解放凍結(jié)煤量3000多萬噸，創(chuàng)產(chǎn)值60多億元�？蒲谐晒隹谥炼砹_斯、澳大利亞、孟加拉等國，創(chuàng)外匯120多萬美元，成功解放孟加拉BARAPUKURIA煤礦著火封閉的采煤工作面，撤出1200萬美元的設(shè)備。 |
兗礦集團有限公司 | 第二 | 1、發(fā)現(xiàn)了煤樣對CO2的吸附規(guī)律與惰化特性。研究了煤樣對CO2的吸附特性與吸附規(guī)律，掌握了液態(tài)二氧化碳惰化、降溫的煤火防治機理；在干裂溫度下，煤樣吸附N2后比煤樣吸附CO2的煤樣CO產(chǎn)生量小，在超過干裂溫度后，呈現(xiàn)相反趨勢，CO2對煤樣比N2對煤自燃的惰化性能更好。 2、研制了地面固定式液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)。系統(tǒng)由汽化器、緩沖罐和流量、壓力、溫度等控制裝置組成，解決了液態(tài)二氧化碳向井下輸送距離遠、壓力小、管路變形大的技術(shù)難題，使1 m3惰氣成本從4元降低至1元，推廣至60多個礦井。 3、研制了礦用移動式液態(tài)二氧化碳防滅火裝置。該裝置由低溫液態(tài)二氧化碳貯槽、操控箱、平板車、參數(shù)傳感器等組成。首次將液態(tài)二氧碳從地面運送到井下，實現(xiàn)了液態(tài)二氧化碳的直接釋放滅火。在20多個礦井得到推廣應(yīng)用，處理了煤倉火災(zāi)、地面煤堆及礦井火災(zāi)等10次火災(zāi)。 4、提出了礦井液態(tài)二氧化碳釋放工藝及安全技術(shù)。提出礦井液態(tài)二氧化碳直接釋放工藝，確定了按照空間體積和能量交換計算液態(tài)二氧化碳用量的方法、得出了管道中液態(tài)二氧化碳的流動規(guī)律，節(jié)點壓力與溫度的分布，確定了合理的壓降比和初始壓力，確保了滅火過程的安全。 5、本項目的技術(shù)成果通過在兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦、兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦和鮑店煤礦等的推廣應(yīng)用，保障了礦井的安全生產(chǎn)，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟和社會效益。 |
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 | 第三 | 1、根據(jù)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬特性，通過分時鋸齒掃描技術(shù)及無源光開關(guān)技術(shù)實現(xiàn)煤自燃多組分指標氣體分子多波長的同時探測，利用指標氣體分子的吸收譜線反演濃度，達到最佳探測靈敏度。 2、在傳統(tǒng)Herriott、White吸收池基礎(chǔ)上，研制高穩(wěn)定性的小容積長光程高反膜吸收池，提高痕量氣體的檢測靈敏度，有效增加了氣體分子吸收路徑，提高探測精度，降低動態(tài)檢測的下限。 3、將激光光譜技術(shù)直接應(yīng)用在井下，避免了束管系統(tǒng)因管道太長漏氣、堵管產(chǎn)生的誤差，解決了痕量指標氣體吸附于管內(nèi)無法檢測的問題，可實時獲取采空區(qū)束管監(jiān)測點氣體濃度，為煤自然發(fā)火程度的判定提供了準確信息。 |
西安森蘭科貿(mào)有限責任公司 | 第四 | 1、對“煤自燃危險區(qū)域判定理論”做出重大貢獻。 2、開發(fā)出集煤自燃危險區(qū)域特征信息無線監(jiān)測技術(shù)、采空區(qū)溫度場分布式光纖監(jiān)測技術(shù)、束管監(jiān)測系統(tǒng)等為一體的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。 3、開發(fā)研制出灌漿注膠防滅火系統(tǒng)、礦用移動式注漿系列裝置、高分子膠體等防滅火材料、礦用移動式液態(tài)二氧化碳防滅火裝置，16年來應(yīng)用于全國18個省區(qū)，并出口越南、孟加拉、俄羅斯。 4、研發(fā)了無機固化膨脹充填堵漏隔氧防滅火材料及配套裝備。研發(fā)的煤礦堵漏控風(fēng)的新型無機固化膨脹充填防滅火材料發(fā)泡倍數(shù)可達10倍以上，強度大于3MPa；研制了無機固化膨脹充填防滅火配套裝備，實現(xiàn)了充填材料的遠距離大流量輸送和動壓快速充填堵漏，解決了礦井采空區(qū)上下隅角、巷道冒頂空洞和聯(lián)絡(luò)巷充填材料用量大、勞動強度高，充填困難等問題。 5、研發(fā)了膏體防滅火材料及成套裝備。研制了膏體灌注防滅火成套裝備，輸送距離可達10km，水土（灰）比達1:1，流量可達120m3/h，解決了膏體定量配比、遠距離輸送與大流量灌注的技術(shù)難題。 6、研制出適合溫綜放開采自燃防火的阻化惰泡防火裝置及其應(yīng)用工藝，研發(fā)了具有發(fā)泡倍數(shù)高、大空間堆積、抑爆和運移特性的阻化泡沫材料，解決了大面積遠距離隱蔽高位火區(qū)防火的難題。 7、承擔并完成了寧夏汝箕溝、內(nèi)蒙烏達、四川攀技花、新疆阿克蘇、艾維爾溝、鄂爾多斯等煤田火災(zāi)治理項目，熄滅火區(qū)45000m，控制近150萬m2，減少煤炭燒失5000多萬噸。 |
九、完成人合作關(guān)系說明
項目第1完成人鄧軍為安全科學(xué)與工程國家重點學(xué)科帶頭人，煤火災(zāi)害防治教育部創(chuàng)新團隊帶頭人，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀煤自燃防控技術(shù)人才，為項目第2、3、5、6、9、10、12、15完成人的博士生導(dǎo)師或博士后合作導(dǎo)師，與項目第4、7、8、11、13、14完成人長期合作。
項目第2完成人翟小偉師從項目第1完成人鄧軍，與項目第1、3、4、5、6、7、9、10、12、13、14、15完成人長期合作，合作時間2002-2016年。
項目第3完成人馬礪師從項目第1完成人鄧軍，與項目第1、2、4、5、6、7、8、9、10、12、13、14、15完成人長期合作，合作時間2001-2016年。
項目第4完成人羅振敏與項目第7完成人共同攻讀葛玲梅教授的博士研究生，與項目第1、2、3、5、6、7、8、9、10、12、13、14、15完成人開展了長期合作研究，合作時間2001-2016年。
項目第5完成人肖旸與項目第1、3、4、7完成人共同攻讀徐精彩教授的碩士研究生，與項目第1、2、3、4、6、7、8、9、10、12、13、14、15完成人開展了長期合作研究，合作時間2002-2016年。
項目第6完成人王偉峰師從項目第1完成人鄧軍，與項目第1、2、3、4、5、7、8、9、10、12、13、14、15完成人長期合作，合作時間2007-2016年。
項目第7完成人文虎為西部煤礦安全教育部工程中心副主任，與項目第1完成人鄧軍共同攻讀徐精彩教授的碩士研究生，與第1完成人自1994-2016年長期合作。
項目第8完成人王振平與項目第4完成人、第7完成人共同攻讀葛嶺梅教授的博士研究生，與項目第1、3、5、6、7完成人開展了長期合作研究，合作時間2003-2016年。
項目第9完成人張嬿妮師從項目第1完成人，與項目第1、3、5、6、10、12完成人開展了長期合作研究，合作時間2001-2016年。
項目第10完成人王彩萍師從項目第1完成人，與項目第1完成人開展了長期合作研究，合作時間2007-2016年。
項目第11完成人夏滑，與項目第1完成人開展了礦用光學(xué)等多參數(shù)檢測裝置研究的合作，合作時間2013-2016年。
項目第12完成人王凱師從項目第1完成人，與項目第1完成人開展了長期合作研究，合作時間2010-2016年。
項目第13完成人吳建斌，與項目第1、2、3、6、7、14、15完成人開展了長期的合作研究，合作時間2001-2016年。
項目第14完成人張辛亥，與項目第1、2、3、4、5、7、13、15完成人開展了長期合作研究，合作時間2000-2016年。
項目第15完成人金永飛師從項目第1完成人鄧軍，與項目第1、2、3、5、6、7、13、14完成人長期合作，合作時間2001-2016年。
