• 論文
主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
貴州煤炭工業“十三五”取得了哪些主要科技成果,及“十四五”創新發展重點任務是什么?

提問者認為標題已經詳細的描述了問題的所有要點,
所以沒有再添加更多內容。

請先 登錄 后評論
匿名 提出于2021-05-31 14:21
1 關注
0 收藏
761 瀏覽

1 個回答

煤科總院出版傳媒集團新媒體-

  1“十三五”期間貴州煤炭產業科技創新現狀

  “十三五”期間,貴州依靠科技創新為煤炭工業轉型升級賦能,有力推動了煤炭產業安全、高效、綠色、智能發展,取得了一系列創新成果。

  1.1 煤礦“兩化”改造成果顯著

  通過大數據與煤炭產業深度融合,探索符合貴州實際的“開采機械化、控制智能化、管理信息化”為基礎+融合大數據的煤炭智能化開采新模式,建成西南地區首個復雜地質條件下煤與瓦斯突出礦井智能化采煤工作面,破解了俯采煤層傾角大的難題,開啟了貴州煤礦綜采工作面智能化開采、“無人駕駛”的新模式;突破了大于65°急傾斜煤層機械化開采裝備、技術和工藝等難題;煤礦機器人巡檢,實現對帶式輸送機執行24 h自動巡檢;制定全國首個煤礦智能化技術標準,率先出臺《貴州省煤礦智能機械化建設與驗收暫行辦法》,形成具有貴州特色的智能化技術標準體系,填補了全國空白;在全國煤礦智能化機械化領域取得“六個第一”,啟動了少人/無人礦井“榜單”項目,并且進入全國無人少人示范礦井首批備選名單。截至2019年底,全省采煤機械化率達到85%,累計建成機械化采煤工作面233處、智能化輔助系統178處、智能化采煤工作面10處,井下崗位人員減少4 500人,年人工成本降低3.2億元。

  1.2 煤炭工業轉型升級高質量發展步伐加快

  率先建設全國首個能源云系統——貴州“能源云”,煤礦地面集控平臺遙控采煤作業,能源云平臺進行預測預警和綜合決策分析,實現調度統計、地理信息、預測預警、視頻監控、目標管理五大功能;全面推進定向長鉆孔大面積預抽煤層瓦斯技術,建成億立方米級煤礦瓦斯抽采規?;V區;“先抽后建”國家示范工程點火成功;開展國內首例傾角30°以上大傾角充填開采試驗;礦井水利用方面,實現礦井水100%抽采達標排放,推動了礦井水在工業、城鎮居民、農業、林業和養殖業等方面的利用;煤層地下氣采技術攻克了多項重大關鍵技術,實現了地下煤氣化點火;開展復雜地質條件下煤礦巷道支護關鍵技術研究,達到國際領先水平;首次出臺《貴州省煤礦瓦斯防治新技術、新工藝、新裝備推廣目錄(第一批》,推進煤礦瓦斯治理技術水平和體系建設。

  1.3 能源裝備制造業填補多項技術空白

  貴陽林海機械制造有限公司生產了省內首臺定向鉆機,在勘探與瓦斯抽采鉆孔施工等方面得到應用;中煤盤江重工有限公司研制了適用西南地區特殊地質條件煤礦的智能化、機械化成套綜采綜掘設備;重慶普什貴州分公司作為重點引進的煤礦瓦斯發電機組裝備制造生產企業,主要生產瓦斯發電、沼氣發電、天然氣冷熱發電機組等高端裝備。

  1.4 煤礦瓦斯(煤層氣)地面抽采技術取得突破

  查明了全省煤層氣資源賦存規律和成藏特點,在有利區、有利井位和有利層段等開發地質評價方面形成了一批核心關鍵技術,以“選層射孔、分段壓裂、合層排采”為核心的直井(含定向井)開發工藝技術取得了突破性進展,平均日抽采量相比“十二五”期間提升2~5倍,多地多井產能已實現1 000~2 000 m3/d,部分單井產能甚至突破5 000 m3/d;大河集氣站井臺產氣5 000 m3/d左右,穩產期已達28個月,盤江煤層氣公司在松河區塊勘探中日產氣2 000 m3/口以上;在水平井方面,貴盤煤HF井創造了鉆井深度最深、埋深最大、水平段最長(超過900 m)、目的層鉆遇率最高4項省內煤層氣水平井鉆探施工記錄,標志著貴州煤層氣水平井鉆完井技術取得初步突破。

  2“十四五”期間貴州煤炭工業科技創新發展目標

  據預測,至2025年貴州煤炭消費比重仍占據70%左右,“十四五”期間以煤炭為主的能源格局不會發生改變,但是隨著煤礦開采逐步向深部延伸,煤炭資源開發面臨著地質條件越發復雜、多因素互為誘因的復合型動力災害逐漸凸顯等“卡脖子”技術難題。

  從立足實現煤炭產業科技自主化、構建現代化煤炭開發利用理論與技術體系、建設新型科技創新平臺等方面,貴州提出“十四五”期間煤炭工業科技創新發展目標:至“十四五”末,健全煤炭技術創新體系,以“補鏈、強鏈、延鏈”為目標,強化自主研發,主要煤炭科技創新成果取得新提升;構建適應煤炭產業高質量發展的科技創新體系,建設完備的政產學研用協同科技創新體系,技術創新基礎設備、環境逐漸完善及科技創新平臺體系建設達到國內一流;形成現代化煤炭智能綠色開發利用體系,加大鞏固“兩化”改造成果,推進智能煤礦建設,完成建設智能煤礦50對;在煤炭資源開發與生態環境保護方面,加強井下充填開采應用,推動煤炭基礎能源產業與大數據、人工智能等技術深度融合,實現煤炭智能分選深加工,催生符合貴州省乃至西南地區的煤炭資源賦存和開采現狀的智能化建設體系,初步形成符合貴州實際的智能化煤礦體系。

  3“十四五”期間貴州煤炭科技創新發展主要任務

  為實現新時期煤炭產業科技創新發展目標,提出“十四五”時期貴州煤炭科技創新發展重點任務,主要包括核心技術攻關、重大科技示范、先進適用技術推廣和創新平臺建設。

  3.1 核心技術攻關

  開展煤巖瓦斯動力災害控制作用、煤礦瓦斯動力災害前兆信息智能識別與預警、松軟煤層鉆進及瓦斯抽采技術、煤層群穿層鉆孔綜合抽采在線監測與智能評價技術、煤礦瓦斯地質信息動態管理及可視化技術等核心技術攻關。

  3.1.1 采動應力與瓦斯耦合機制對煤巖瓦斯動力災害的控制作用

  開展煤巖瓦斯復合動力災害機制研究,探究近距離煤層群采動條件下覆巖應力場、位移場及瓦斯壓力場變化特征,建立圍巖應力分布和瓦斯運移的多物理場耦合模型,并借助模擬軟件分析掘進與回采工作面發生災害的規律特征,揭示工作面煤層瓦斯壓力與采動應力耦合及演化特征,提出煤巖瓦斯動力災害的發生機制及其危險性分區分級評價方法和指標體系,為煤與瓦斯動力災害有效防治提供科學理論依據。

  3.1.2 不同變質程度煤瓦斯吸附與解吸規律研究

  開展不同變質程度煤的孔隙結構(孔容、比表面積、孔徑分布)特征研究,研制瓦斯放散動力學試驗系統,分析不同變質程度、不同吸附平衡壓力條件下的瓦斯吸附與解吸規律,提出貴州不同煤礦區、不同含煤構造的不同變質程度煤吸附與解吸優化模型。

  3.1.3 煤礦瓦斯動力災害前兆信息智能識別與預警技術

  開展瓦斯動力災害前兆信息采集、傳輸及智能指標技術研究,構建瓦斯危險區域動態辨識模型,研究單一參量監測數據的特征挖掘與趨勢分析、多參量監測信息融合模式與瓦斯動力災害智能感知技術,實現煤礦瓦斯動力災害的實時、動態預警。

  3.1.4 松軟煤層鉆進及瓦斯抽采技術

  開展松軟煤層構造和采動應力及瓦斯等因素對松軟煤層抽采鉆孔穩定性的影響與評判趨勢研究,揭示松軟煤層鉆孔的多應力耦合作用失穩機制,提出有效的鉆進工藝、裝備及新型封孔材料等,實現松軟煤層抽采鉆孔流態化精準封孔。

  3.1.5 地面抽采水平井增透消突與高效抽采技術

  開展地面瓦斯抽采水平井選區地質研究,建立水平井地質模型,指導水平井鉆井地質控制,優化水平井井眼軌跡和壓裂參數,提出水平井排采控制方案,實現水平井的連續穩定排采和大面積消突,平均產氣量達到現階段貴州瓦斯地面抽采的10倍以上。

  3.1.6 煤礦井上下“三區聯動”抽采大區域瓦斯治理關鍵技術

  開展煤礦區瓦斯資源綜合評價,研究“大三區”(規劃區、準備區、生產區)和“小三區”(采煤區、采動區、采空區)適配性瓦斯抽采工藝及井位、井網部署方式,探索井上下聯合抽采瓦斯施工組織、生產協調、規劃、技術方案設計及實施等一體化技術體系,實現貴州復雜地質條件下煤礦井上下“三區聯動”瓦斯抽采技術突破。

  3.1.7 煤層群穿層鉆孔綜合抽采在線監測與智能評價技術

  建立瓦斯抽采鉆孔三維可視化模型,提出煤層群瓦斯抽采分段封孔和綜合抽采瓦斯及大數據在線監測監控技術和相關標準規范,構建煤層群瓦斯抽采效果智能分層評價模型,實現煤層群瓦斯抽采評價關鍵參數及瓦斯抽采效果的自動化、規范化及精準化評價。

  3.1.8 傾角30°以上煤層智能化采面電液控智能化系統

  開展傾角30°以上煤層智能電液控系統關鍵技術研究,研制相適應的采煤機、液壓支架、導向連接系統等配套設備,實現工作面采煤裝備與工藝的智能集成控制系統,實現智能化精準定位。

  3.1.9 煤礦瓦斯地質信息動態管理及可視化技術

  開展貴州煤礦區不同賦煤構造單元及礦井的瓦斯賦存、地質構造發育及演化特征,以礦井為單位建立瓦斯地質動態數據庫,研制瓦斯地質信息的隨鉆、隨掘、隨采自動檢測技術、裝備和工藝,基于多元動態瓦斯地質信息構建瓦斯災害區域智能識別和預警模型,實現對瓦斯地質信息的統一采集、管理、查詢、分析和發布,實現礦井、采區、工作面多級多尺度瓦斯地質信息動態管理及瓦斯地質圖自動更新,為分級管理瓦斯地質信息、直觀分析瓦斯地質規律、及早發現安全隱患、工作面預警和及時處理突發事故提供支撐,實現圖形信息和屬性信息的有機統一和可視表達,解決瓦斯地質信息動態更新和在各部門之間進行實時交換的難題,實現全省瓦斯地質信息“一圖可查、一圖比對、一圖共享、一圖管理”。

  3.2 重大科技示范

  開展鉆探式煤炭地下氣化-選區評價一體化關鍵技術、煤礦井下充填(置換)開采技術、煤礦區保水開采技術、110/1-5G N00工法智能化技術等重大科技示范項目建設,建成多種類型、不同模式的示范基地。

  3.2.1 鉆探式煤炭地下氣化、選區評價一體化關鍵技術與裝備

  開展煤炭地下氣化評價體系與模型研究,對貴州煤礦區主要含煤構造單元進行煤炭地下氣化資源評價,建立貴州省薄至中厚、急傾斜煤層煤炭地下氣化資源評價、地質選區與評價體系和煤炭地下氣化(UCG)示范基地,形成與貴州省地質條件相匹配的鉆井式煤炭地下氣化爐構建、氣化過程穩定控制、地下水和環境污染監測預警及防治等關鍵技術,提出地下氣化與煤層氣熱采發電、采空區瓦斯發電等分布式發電技術以及與微電網組網模式技術。

  3.2.2 煤礦井下充填(置換)開采技術與工藝

  開展研究適合復雜開采條件的井下充填技術、矸石充填置換煤柱技術與工藝研究,建立井下矸石分選系統,在環境保護區、風景名勝區、“三下”壓煤區、地質災害易發多發區等區域建設充填開采示范區,形成矸石充填置換煤柱技術與工藝標準和成套技術、設備,實現矸石不出井。

  3.2.3 廢棄礦山采空區瓦斯開發與利用關鍵技術與裝備

  開展試驗區廢棄煤礦的煤層瓦斯封蓋能力評價、資源量評估和抽采試驗工程,對采空區瓦斯抽采一體化設計、井下工程改造、開采過程控制、瓦斯發電等關鍵技術進行研究,建立貴州省首個廢棄礦山瓦斯抽采與發電利用示范工程,研發與采空區瓦斯濃度相匹配的高效率燃氣輪機發電設備,發電設備功率不小于30%,實現廢棄礦山資源的再利用。

  3.2.4 沿空留巷防漏風、防煤層自燃技術

  開展不同開采工藝、不同煤層賦存條件的回采工作面及采空區分流分布規律和動態監測技術研究,建立與沿空留巷相適應的通風系統優化模型,結合優化參數,提出可靠的防漏風、防煤層自燃的工藝技術和材料。

  3.2.5 煤礦區保水開采技術

  結合貴州含煤地層含水脈、水系情況,系統分析導水斷裂帶發育高度,在多種因素影響的基礎上,采用理論分析、現場調研及數值模擬等方法,合理規劃選擇開采區域,留設防水煤柱及進行采空區充填等方式,減少因煤礦開采引起的地表塌陷,防止含水層破壞,實現保水綠色開采。

  3.2.6 煤礦礦井水綜合利用關鍵技術及示范研究

  研究礦井水工業化利用、礦井水生產生活復用、礦井水集中化處理及利用、礦井水農業生態利用、礦井水生態補給利用等關鍵技術,根據煤礦實際地質情況,開展試點示范工程建設。實現礦井水100%達標處理、綜合利用率達80%以上。

  3.2.7 薄煤層無人智能綜采關鍵技術

  結合貴州省薄煤層賦存特點,研究適合貴州地質條件下的薄及較薄煤層智能化綜采工作面開采配套模式、采煤機高效裝煤及精確定位、液壓支架支護狀態在線分析、“黑匣子”采煤機狀態監測與故障診斷等關鍵技術。

  3.2.8 110/1-5G N00工法智能化技術和裝備

  增加傳感、定位、行走、通信、連接等數字化模塊,把110/N00工法專用設備改造為可在地面遠程操作的遙控機器人,研制適用于近距離煤層群下的技術及裝備,改進110/N00工法專用的采煤三機系統(采煤機系統、刮板輸送機系統、支架系統)或智能化成巷四機系統(多功能支架、高效切頂鉆機、恒阻錨索鉆機、切頂護幫支架),形成110/1-5G N00工法專用成套技術、軟件和裝備,利用工作面采煤留出運輸系統、生產系統,從而大幅度簡化礦井建設,取消井底車場、井下變電所以及大巷工程,縮短建井時間,實現全礦井無煤柱開采、無巷道掘進。

  3.2.9 煤礦井下關鍵環節機器人示范應用

  研發采煤、掘進、運輸、安控及救援機器人關鍵技術,推動人工智能、現代通信技術、煤礦機器人與煤礦開采技術深度融合,制定相關標準,研究機器人輕量化高可靠性結構設計技術,解決機器人因防爆增加重量與長時供電之間的矛盾;研制機器人井下無線充電裝置,實現充電裝置防爆安全設計;攻克煤礦機器人自主避障路徑規劃技術、基于深度學習算法的自主平衡控制技術;深入推進煤礦機器人信息融合感知與大數據交互技術,重構井下三維環境。

  3.2.10 智能化掘錨支一體化成套技術

  針對煤礦開拓巷道、準備巷道、回采巷道和瓦斯抽排等場景,加裝傳感器、定位、行走、通信、連接等數字化、智能化模塊,把井下設備改造為可在地面遠程操作的遙控機器人,通過借鑒盾構機、鑿巖臺車、拱架安裝機、3D掃描儀、濕噴機械手等隧道施工裝備,研制具有打鉆、(瓦斯和礦壓)監測、(瓦斯)抽排、掘進、錨固、支護、運輸等功能的一體機,形成成套技術、軟件和裝備,實現自動運行和地面操控,形成安全高效智能掘進與支護技術體系。

  3.3 先進適用技術推廣

  通過引進-消化-吸收-再創新的技術模式,加大對自有科研成果和先進適用技術的引進,重點開展透明工作面智能開采技術、煤礦采掘工作面地質構造超前探測與定位技術、低滲透突出煤層“固液耦合等離子脈沖波”增透裝備與技術等的推廣應用,推進科技成果向現實生產力轉化。

  3.3.1 透明工作面智能開采技術

  通過鉆孔、三維地震等手段,將煤層賦存與地理三維坐標聯系起來,以地質勘探、激光掃描、GIS(地理信息系統)、5G等大帶寬、低延時技術、傳感器、網絡系統等為基礎,對采掘工作面的地質條件進行實時動態的感知及定位,為智能化開采、瓦斯精準防治及地質構造預測等提供基礎,融合綜采工作面地質地理數據、工作面實時狀態數據等多源信息,實現工作面三維物理重現,進一步推動少人/無人開采技術進步。

  3.3.2 煤礦采掘工作面地質構造超前探測與定位技術

  基于鉆探與雷達探測技術的結合,雷達在孔內圍巖單一的鉆孔中對四周進行探測,探測范圍是以鉆孔為中心、10~20 m為半徑、鉆孔深度為高度的圓柱體,滿足煤礦瓦斯構造的精細探測的要求;鉆孔結合雷達技術、瞬變電磁技術,判定含水體的空間分布,以及獲得鉆孔周圍數十米范圍內的地質信息,從而達到提高鉆孔探測效果。

  3.3.3 脈動水力壓裂及增透效果評價技術

  研制煤層脈動水力壓裂增透瓦斯抽采成套裝備,基于核磁共振技術提出煤體孔隙結構精準定量表達方法,創建致裂煤體孔隙結構變形和滲透率演化的實時動態評價技術,形成瓦斯抽采鉆孔、射流割縫、脈動壓裂一體化技術體系。

  3.3.4 低滲透突出煤層“固液耦合等離子脈沖波”增透裝備與技術研究

  分析不同波長、波幅及波型對煤體內部結構的微觀變化,確定煤體內部結構改變最合理的波型。采集不同煤種的代表性煤樣,利用等離子脈沖沖擊觀察不同煤種的煤體內部微觀變化,確定各煤種最優的脈沖次數及最佳的煤體增透效果。根據設計位置的沖擊范圍、煤層卸壓及瓦斯流動情況,將數據建立成三維立體的數字化模型,提出固液耦合等離子脈沖波增透技術和鉆孔相結合的瓦斯抽采工藝和方法。

  3.4 科技創新平臺建設

  圍繞技術轉移、成果轉化、技術研發、資源共享等,建設了一批涵蓋煤礦瓦斯防治、煤層氣勘探開發等工程技術研究中心和煤炭潔凈利用、綠色化工與清潔能源等省重點實驗室及院士工作站?!笆奈濉逼陂g,圍繞煤炭科技發展需求,旨在解決制約煤炭科技發展的共性技術、關鍵性技術和前瞻性技術,著力建設綜合類、行業類技術創新平臺。

  3.4.1 貴州省能源科技城

  推動貴州能源科技“產-學-研-城”深度融合發展,將貴州省科技城建設為集能源科技、文化交流、裝備及產品展銷、產學研結合、教學實訓、公共服務、創新創業培育和孵化等為一體的能源科技創新及產業融合示范園。

  3.4.2 煤礦瓦斯災害預防與控制重點實驗室

  開展煤礦瓦斯預防與控制領域基礎及應用研究,揭示煤與瓦斯突出機制,建立完整的瓦斯災害預防及控制理論與技術體系,圍繞瓦斯參數檢測、煤層突出危險性的檢測與智能預警、煤礦瓦斯災害防治及工程技術服務、瓦斯綜合利用開展業務,保障貴州復雜條件下煤礦區安全、高效、可持續、和諧發展。

  3.4.3 貴州省煤炭地下氣化技術創新中心和重點實驗室

  研發貴州薄至中厚、急傾斜煤層煤炭地下氣化(鉆井式)關鍵技術工藝與設備,探索煤層氣熱采技術,形成貴州省鉆井式煤炭地下氣化一體化的產業技術,建設貴州省煤炭地下氣化地質選區自動系統、煤層埋深1 000 m以淺的地下氣化成套模擬系統,全省煤炭地下氣化異地遠程監控調度中心與智能化操作平臺。

  3.4.4貴州省智慧礦山信息技術重點實驗室

  開展智慧礦山軟件系統、云計算與大數據技術、智能感知與AI識別技術、大帶寬網絡傳輸、智能傳感和信息安全等方面的技術研發工作,圍繞一個體系;兩個中心、三個平臺、四類應用去建設?!耙弧笔侵腔鄣V山管控體系;“兩”是數據中心與集控中心;“三”是協同管理信息系統平臺、礦井綜合自動化平臺和基于4D-GIS協同地理信息系統平臺;“四”是協同設計類、安全管理類、經營管理類、專家分析類,為煤礦安全決策管控、產運銷業務協同、決策管控一體化運營提供“智慧”服務。

參考文獻:《貴州煤炭工業科技創新進展及“十四五” 時期發展方向》

發布于 2021-05-31 14:28
0
請先 登錄 后評論

主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

©版權所有2021 煤炭科學研究總院出版傳媒集團 地址:北京市朝陽區和平里青年溝東路煤炭大廈 郵編:100013
京ICP備05086979號-16  技術支持:云智互聯
很黄很刺激的免费视频