为助力我省建设走在全国第一方阵的科技强省,向社会推介高能级创新平台功能作用、研发布局、基础优势、创新成果及创新需求,营造开放协同、交流互助的良好创新氛围,以科技创新推动产业创新,加快发展新质生产力,安徽省科学技术厅近日推出“高能级创新平台巡礼”专栏系列报道。12月20日,该栏目对我校和淮南矿业集团联合组建的深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室进行了专题推介。全文如下:
平台基本情况
深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室(以下简称实验室)是在淮南矿业(集团)有限责任公司(以下简称淮南矿业集团)原深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室基础上,依托淮南矿业集团和安徽理工大学联合组建,2023年3月15日获国家批准建设,是安徽省煤炭领域唯一、省属企业唯一、省属高校唯一的全国重点实验室。
实验室定位于应用基础研究,聚焦国家能源安全、生态安全战略和企业实际需求,构建国际一流应用基础理论与工程示范研发平台,致力于深部高瓦斯、高地压、高承压水、高地温、大采深“四高一大”复杂条件下煤炭安全开采和煤矿区生态环境保护共性基础理论与关键技术难题研究攻关,旨在为保障我国能源供应自主安全可控、淮河流域煤矿生态环境保护提供理论和技术支撑。
平台科研布局
淮南矿业集团投入5亿元在淮南市山南高新区新建6栋总建筑面积5.5万平方米实验室科研用房,安徽理工大学提供独立物理空间建设高精尖实验装置与仪器设备集群。依托单位共投入1.8亿元购置科研仪器设备,提升实验室研究条件和综合实力。
实验室重点围绕多场耦合致灾机理、煤与瓦斯共采理论、瓦斯动力灾害防治、绿色低损害开采和全浓度瓦斯利用等主要研究方向,聚焦千米深井地压治理、瓦斯治理二次创新、底板水害防治及煤矿区生态环境保护等方面,在承担国家重大科研任务、开展应用基础研究、攻克重大技术难题和推进科研成果转化上聚力用功,以政产学研用协同创新推进创新链、产业链、教育链、人才链深度融合,合力打造国际领先的深部煤炭安全开采与环境保护原创技术策源地,努力将实验室建设成为国际领先的深部煤炭安全开采与煤矿区生态环境保护领域的学术和技术引领高地、煤炭行业高层次人才培养基地。
平台优势功能
实验室经过长期研究实践积累,具备基础研究-应用基础研究-原位实验验证-应用示范推广的全技术链研发能力。优势功能如下:
研究基础优势:实验室依托单位联合国内外科研院校长期开展科技攻关,先后承担国家科技支撑计划、国家科技重大专项等国家重大项目20余项,破解了瓦斯治理、特殊法凿井、巷道围岩控制、生态环境保护等技术难题,取得了一系列重大理论和技术成果,获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖19项、三等奖3项。
仪器设备优势:主持国家重大科研仪器研制项目“深地(部)工程多场耦合动力灾变试验仪”,拥有一大批高精尖实验装置与仪器设备,深地工程多场耦合动力灾害的基础研究处于世界前沿。
现场验证优势:实验室依托单位淮南矿业集团拥有8对千米深高瓦斯突出矿井,拥有高瓦斯、高地压、高承压水、高地温和大采深复杂开采条件现场实验条件和应用场景,深部煤炭安全开采与煤矿区生态环境保护研究成果可直接验证、迅速推广。
人才团队情况
为发挥企业工程实践、高校基础研究的共建优势,实验室共建双方成立理事会,实行理事会领导、学术委员会指导下的主任负责制。中国工程院谢和平院士担任学术委员会名誉主任,彭苏萍院士担任学术委员会主任。实验室打造了一支行业背景突出、专业特色鲜明的老中青相结合、长期扎根煤炭深部安全开采与环境保护工程一线的科研人才队伍,中国工程院袁亮院士担任实验室主任,淮南矿业集团总工程师、副总经理李点尚担任常务副主任,薛生、王传兵、赵光明、柏发松、冯秀娟、胡振琪6名专家担任副主任。实验室现有固定人员272人,其中研究人员256人,研究人员中45周岁以下青年人员占比72.3%。拥有国家级人才计划入选者12人,大国工匠1人,国家级技能大师2人,省部级人才30余人,正高级职称100人,副高级职称86人,博士学历182人。
代表性成果
1.煤与瓦斯共采理论与技术体系
提出煤与瓦斯共采工程技术路线图,创立了“煤与瓦斯共采”理论与技术体系、低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采理论与关键技术,破解了低透气性高瓦斯煤层群安全开采的重大技术难题,实现高瓦斯煤层在低瓦斯状态下安全开采,成果被誉为煤炭行业50年来最具影响力的创新成果之一。
2.深部强突煤层群水平井区域瓦斯治理关键技术
研发了深部强突煤层群水平井区域瓦斯治理系列关键技术,创立了地面水平井瓦斯抽采防突效果评价指标体系及评价方法,建立了深部煤层群开采条件下井上下立体区域瓦斯治理模式,形成了地面水平井区域瓦斯治理技术体系,单井日产气量突破11000立方米,创淮南矿区历史新高,为推动深部瓦斯治理从井下为主转为井上下并重,逐步过渡到以地面为主、井下为辅的重大转型突破奠定了基础。
3.深井TBM施工瓦斯巷快速掘进技术
针对煤矿深井巷道掘进环境,联合北方重工等单位研发成功直径5.5m、4.5m、3.5m、2.5m系列适用煤矿井下的硬岩盾构机,实现瓦斯巷快速掘进,多次刷新煤矿硬岩进尺新纪录,颠覆传统岩巷掘进方式。核心专利成果获中国专利优秀奖。
4.深井软岩巷道稳定控制理论与技术主持开展了极易离层破碎型围岩控制关键技术研究,揭示了深井松软巷道围岩时空演化失稳机理,发明了提高围岩自身强度控制巷道最小变形的时空耦合方法,开发成功巷道复合控制技术,实现了深井“大跨度、大空间、大变形”硐室和极易离层破碎型顶板围岩安全稳定控制。研究成果获国家科学技术进步奖二等奖5项,系列研究成果为煤矿安全开采提供了科技支撑。
5.典型动力灾害致灾机理与监测预警
主持完成煤炭行业首个国家重大科研仪器研制项目“用于揭示煤与瓦斯突出机理与规律的模拟试验仪器”,完善了煤与瓦斯突出相似体系,攻克了突出定量模拟难题,填补了国内加载充气保压下巷道掘进诱突物理模拟的空白,全球首次成功实现了巷道掘进揭煤诱发煤与瓦斯突出试验模拟。主持完成“十三五”国家重点研发计划项目“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究”,建立了“应力场-扩散场-渗流场”多场耦合模型,揭示了煤矿典型动力灾害发生机理,构建了远程监控预警系统云平台,成果应用到国家煤矿安全生产风险监测预警系统。
6.煤矿瓦斯梯级利用技术发明了气水两相流低浓度瓦斯安全输送关键技术,研发成功瓦斯发电热-电-冷联供矿井降温关键技术,攻克了3%~9%低浓度瓦斯直接燃烧利用技术,突破了低浓度瓦斯利用禁区,建成世界首座低浓度瓦斯发电站,开发了世界首例瓦斯利用CDM项目,为实现全浓度瓦斯梯级利用奠定了基础,成果入选国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备项目清单(2021)。
7.采煤沉陷区浮床水稻种植技术
统筹能源安全与粮食安全,在积水3m以浅的沉陷损毁过渡区探索“稻鱼共生”模式,全国首次成功试种采煤沉陷区浮床水稻,做到“藏粮于技”,央视、人民日报、新华社等主流媒体广泛宣传报道。
8.煤矿区环境保护理论与关键技术
创立了采复耦合条件下水土协调、耕地复垦土壤重构、井工煤矿“边采边复”技术,研发了两淮矿区采煤沉陷区水资源综合利用、高潜水位采煤沉陷区采复一体化治理等系列关键技术,缩短土地损毁时间50%以上,提高耕地恢复率10%~40%,优化了两淮矿区“引江济淮”“淮水北调”重大水利工程布局。
9.煤矿粉尘治理与职业安全健康
提出了煤矿井下空气质量革命理念和井下采掘工作面区域粉尘“分源-分区-分级-分策”精准治理新方法,开发了采掘工作面控-除-阻-捕-降尘系列技术装置,打造了具有里程碑意义的全国首个2000万吨级“井下空气质量革命”示范矿井,成果获2023年中国煤炭工业协会科学技术奖特等奖。
平台创新需求
实验室诚邀具有创新精神和卓越科研能力的人才及团队加盟,专注于深部煤炭安全开采和煤矿区生态环境保护研究,破解重大工程技术难题。期待与学术界、产业界以及其他研究机构建立合作关系,共同推动深部“四高一大”条件下煤炭资源安全开采和煤矿区生态环境保护技术进步和产业发展。
(来源:安徽省科技厅微信公众号)