秦创原特厚煤层保水开采“科学家+工程师”队伍建设成效显著

    2024年3月12日，陕西省科学技术厅以“陕科函【2024】20号”批准建设一批秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目，陕西榆林能源集团榆神煤电有限公司联合中国矿业大学申报的《特厚煤层保水开采“科学家+工程师”创新团队建设项目》获批。项目获批以来，项目团队成员围绕榆林能源集团所属煤矿，开展了一系列科技创新，取得显著成效。
    一是取得一批知识产权，包括获得中国授权发明专利5件，其中2件为采动条件下的隔水层再造技术，3件保水采煤技术。获得尼日利亚、南非等国际发明专利授权5件。获得软件著作权2项。发表论文20余篇，其中SCI/EI检索论文13篇。
    二是揭示了矿井水源头，为矿井水保护、源头减水奠定了理论基础。通过对榆能集团有限公司所属煤矿各充水含水层水化学、同位素和微生物场高通量测序试验，分析了微生物高通量测序结果与水化学测试的相关关系，构建了煤矿单一充水水源条件下微生物 Simpson 指数、属分类单元数、变形杆菌属分类学组成等多特征因子的突水水源判别模型，解决了水化学相近多期次含水层突水水源准确判别的难题，提出了多充水混合水源微生物定量占比计算方法。研究显示，榆树湾煤矿目前为基岩含水层快速释水+离石组含水层持续释水模式的充水模式。研究成果为榆神矿、榆横矿区和鄂尔多斯矿区的含水层充水水源识别、矿井水源头减水提供了新的方法。
    三是系统揭示了采动条件下隔水层隔水性演化机理和隔水性能。榆树湾煤矿自投产以来，一直采用分层保水采煤技术，采高5米左右，虽然较好的保护了萨拉乌苏组含水层结构，但采高较低，煤矿生产效率较低。为此，项目组通过矿压监测、模拟计算和工程试验，建立了特厚煤层采动覆岩空间结构力学模型，研究得到了近场薄基岩及远场巨厚土层采动应力及结构位态演化规律，测试得到了弱胶结岩石时效损伤及非达西渗流特性，建立了层状岩层非线性渗流动力学模型，给出了特厚煤层采动隔水关键层非线性渗流失稳判据，研究了特厚煤层采动覆岩裂隙发育特征、渗透性演化及地下水运移规律，分析了隔水层结构时效损伤特征及阻隔水性能。
    四是研究了巨厚土层覆盖区(隔)水层富水性和结构特征，研究了不同保水采煤方法导水裂隙带发育高度及隔水层损伤规律，实测分析了特厚煤层保水开采覆岩破坏规律与地下水动态演化规律及涌水量，划分了保水采煤效果适应性分区。提出了巨厚土层覆盖区特厚煤层开采的限厚开采、限厚与充填协同开采、放顶煤开采隔水层自修复、嗣后注浆隔水层再造四种保水采煤方法，为特厚煤层保水采煤提供技术新思路。2023~2024年，榆树湾煤矿20116、20118工作面分层限厚开采由之前工作面最高采厚5.1m提高到采厚5.8m，导水裂隙带发育高度为117.80～138.90m；银河煤矿2023~2024年由之前试采工作面最高采厚5.5m提高到目前采厚6.5m，导水裂隙带发育高度为106~124m 。两个煤矿开采实践证实，采高提高后，采空区上覆水位没有发生明显变化，实现了保水采煤目标，取得巨大经济效益和显著的社会效益、生态环境效益。
    五是项目实施过程中，阶段性成果荣获2024年度绿色矿山科学技术奖一等奖，这也是榆林能源集团有限责任公司成立13年来首次获得省部级科学技术奖。项目组多人得到职称晋升，2人次分别获得煤炭青年科技奖和绿色矿山突出贡献专家称号。
    该项目首席科学家、中国矿业大学范立民教授告诉记者，项目组将以此为契机，结合在榆林、内蒙古鄂尔多斯、新疆、山西、宁夏等省区承担的保水采煤科技攻关项目，进一步探索高强度采煤与含水层结构保护的互馈机制，揭示高强度采煤含水层结构损伤机理，进一步提高现有生产矿井的开采高度和强度，修复受损含水层结构，从而有效保护含水层系统。首席工程师、榆林能源集团有限公司副总工程师白如鸿教授级高级工程师认为，该项目的实施，解决了长期困扰榆能集团特厚煤层开采与水资源保护的突出矛盾，实现了“保水采煤技术创新和应用”一次质的飞跃，为我国西部特厚煤层保水开采奠定了理论基础，也积累了实践经验，实现了社会效益、经济效益双丰收。
    据悉，陕西省科学技术厅2023年推出的“科学家+工程师”队伍建设项目，是推动秦创原创新驱动平台建设的重要抓手，其目的在于推动高校、科研院所的专家人才（科学家）和企业的工程技术人员（工程师）建立相对固定的合作机制，以企业和高水平创新平台为依托，协同解决企业重大技术难题、促进高校科技成果转化和产业化，探索校企协同创新的新模式。（秘书处）

作者：不详　来源：网络

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