2020年度拟提名陕西省科技进步奖项目公示内容

一、项目名称

孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究与应用

二、提名者及提名意见

提名单位：陕西煤业化工集团有限责任公司  

提名意见：针对现有综放孤岛工作面煤自燃防治技术的不足，该项目研究了综放孤岛工作面采空区煤自燃防治关键技术。并取得以下科技创新：（1）研发了泡沫凝胶防灭火材料。该材料结合了泡沫和凝胶的防灭火优点，具有扩散范围大、耐温性能高、稳定性强等特点，适用于面积大、火源隐蔽的采空区煤自燃防治。（2）研发了固化泡沫凝胶防灭火材料。针对工作面上、下隅角封堵需要充填的防灭火区域，能够迅速凝结固化，并与煤岩体紧密结合，实现充填堵漏。（3）研发了塑性封堵材料。该材料初期粘度低、渗透性能好，能有效封堵煤柱的裂隙，后期粘度大幅度提升，可塑性好但不固化，能够随裂隙变化而蠕变，持久保持裂隙的良好密封。（4）研发了包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送和专用钻具的成套注浆装备，保障了注浆钻孔施工的速度和质量，实现了不同比例、不同浓度的液-液、固-液浆体的高效连续混合、发泡、成胶与泵送，提高了防灭火效率。

项目研究成果先后在全国多个煤矿进行应用，有效抑制了煤自燃及次生灾害的发生，保障了综放孤岛工作面的安全回采促进了矿井的和谐发展，取得了巨大的经济效益和社会效益。

我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，真实有效，符合填写要求。按要求，所有完成单位和项目完成人所在单位均已对该项目拟推荐情况进行了公示，公示期间无异议。比照陕西省科技进步奖申报和推荐基本条件，同意推荐该项目申报陕西省科技进步奖。

三、项目简介

随着煤矿服务年限的增长，开采水平的延深，采区内不可避免的形成孤岛工作面。受地质条件、煤层埋深及赋存条件、采掘技术水平等因素影响，孤岛工作面矿压大，采空区漏风点较多，火源点难定位，火灾治理难度大。目前国内用于煤矿井下的防灭火手段较为丰富，现有的各类防灭火材料、注浆设备在煤层火灾防治中起到了一定的效果，但各项防灭火技术手段的关联性、整体性仍较差，面对综放孤岛工作面采空区漏风及煤自燃的特点与难点，现有的防灭火技术手段较为局限，在现场应用过程中，很难达到良好的治理效果，难以满足采空区大范围火灾治理的需求。

针对现有孤岛工作面煤自燃灾害防治技术的不足，本项目研发了孤岛工作面采空区煤自燃防治关键技术，包括防灭火系列材料、成套制浆和注浆设备及施工钻具等。主要包括：

（1）研发了泡沫凝胶防灭火材料。该材料结合了泡沫和凝胶的防灭火优点，具有扩散范围大、耐温性能高、稳定性强等特点，适用于面积大、火源隐蔽的采空区煤自燃防治。

（2）研发了固化泡沫凝胶防灭火材料。针对工作面上、下隅角封堵需要充填的防灭火区域，能够迅速凝结固化，并与煤岩体紧密结合，实现充填堵漏。

（3）研发了塑性封堵材料。该材料初期粘度低、渗透性能好，能有效封堵煤柱的裂隙，后期粘度大幅度提升，可塑性好但不固化，能够随裂隙变化而蠕变，持久保持裂隙的良好密封。

（4）研发了包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送和专用钻具的成套注浆装备，保障了注浆钻孔施工的速度和质量，实现了不同比例、不同浓度的液-液、固-液浆体的高效连续混合、发泡、成胶与泵送，提高了防灭火效率。

本项目创新点经教育部科技查新工作站查证，未见与本课题主要研究成果内容相同的文献报告。研究成果现已获得国家授权发明专利5项、实用新型专利1项，发表学术论文5篇。研究成果经中国煤炭工业协会鉴定，达到国际领先水平。

研究成果先后在陕煤集团建庄矿、徐矿集团、宁煤集团等全国50多个煤矿进行应用，抑制了煤自燃及次生灾害的发生，保障了综放孤岛工作面的安全回采，促进了矿井的和谐发展，取得了巨大的经济效益和社会效益。

四、客观评价

1、成果鉴定

2020年4月8日，中国煤炭工业协会组织有关专家对本项目进行了科技成果鉴定。鉴定结论认为：“（1）针对不同区域煤自燃防治的特点，研究了采空区垮落带和煤（岩）体裂隙充填封堵的防灭火材料和技术装备。（2）研发出泡沫凝胶和固化泡沫凝胶防灭火材料，有效地实现了充填堵漏和煤炭自燃防治。（3）研发了塑性封堵材料，该材料具有初期粘度低、渗透性能好，裂隙封堵性能强，而后期粘度迅速提升，随裂隙变形的可塑性强的特点。（4）研发出包括多功能制浆、发泡成胶、高低粘度输送等功能和防卡钻钻具的成套注浆装备提高了钻进及注浆效率。项目研究成果在黄陵建庄煤矿应用，经济与社会效益显著，技术成果达到国际先进水平，建议在类似工程条件下的推广应用。”

2、成果公开报道和宣传：

在国际学术会议上的公开报告

在2018年9月世界通风大会上做《泡沫凝胶防灭火技术研究与应用》的报告。

煤矿企业新闻报告

2018年3月30日，陕西彬长矿业集团有限公司科技创新一栏介绍了泡沫凝胶防灭火技术在大佛寺矿401109工作面防灭火工作中的应用，指出“该技术的应用不仅为工作面正常回采提供了安全基础保障，同时为矿井防灭火工作面吃了“定心丸”。

3、查新结果：

在教育部科技查新工作站G04进行了科技查新，查新题目为：

“孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究”：在所查范围内国内外公开发表的中外文文献中，除该委托课题组成员发表的文献外，未见有与该课题查新点综合研究内容相同的文献报道。

五、应用情况和效益

1.应用情况

研究成果已在陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司、陕西建新煤化有限公司、宁煤集团石槽村煤矿、山西平舒煤业有限公司、张双楼煤矿等多个矿井成功进行了推广应用，成功治理多起煤自燃火灾，尤其是利用研发的材料，并配合成套工艺技术进行了多个大型灭火工程项目，保障了工作面的安全生产，挽救了大量煤炭资源和大型采煤设备。典型应用案例如下：

针对黄陵建庄矿业4-2209综放孤岛工作面，采空区遗煤多；煤柱破碎，漏风通道发育；上隅角瓦斯易超限；防灭火治理难度高。黄陵建庄矿业有限公司利用综放孤岛工作面采空区煤自燃防治关键技术，对工作面隅角进行封堵，采空区遗煤地点进行降温处理，破碎煤柱进行封堵，保障了工作面安全回采。

2. 效益

经济效益

社会效益

本项目针对孤岛工作面采空区防灭火治理，通过在大量矿区的成功应用，产生了显著的社会效益，主要体现在以下几个方面。

（1）消除工作面煤层自燃产生大量有毒有害气体，工人在相对安全的环境下工作，保障了其人身安全，预防了大事故的发生，从而保证了矿区的稳定及发展；

（2）通过本项目的实施，提高了矿井职工的安全意识，也提高了全体员工对防治煤层自燃方面的意识，从而有助于构建安全和谐矿井，稳定矿井职工队伍和井下生产主力军，有效遏制事故的发生，也避免了因为事故带来的家庭、子女一系列社会问题，给广大井下工人的家庭带来了和睦与幸福，树立了企业良好的社会形象，促进了这些矿井的和谐发展、科学发展。

（3）孤岛工作面综合防灭火技术的研究与成功应用，有利于其他矿井面临类似情况发生时，及时的采取正确的方法和措施，避免因煤层自燃而引起安全事故，促进了煤矿安全生产技术的进步。

（4）随着煤炭行业的发展，多年开釆的煤矿都逐渐步入中老年，井下环境也从初始煤层开采的简单条件变得愈加复杂，本项目研究成果的推广与运用可以解放因技术不到位而丢失煤炭储量。

（5）本项目进过立项、研发、应用一系列过程，加强了高校与企业的紧密合作，做到产学研相结合；提高了应用企业职工的技术理论水平，为企业培养了防灭火治理项目的专业人才，增强了企业的核心竞争力。

六、主要知识产权和标准规范等目录

七、主要完成人情况

八、主要完成单位情况及创新推广贡献

九、完成人合作关系说明

本人孙龙琦为 “孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究与应用”项目的第一完成人为陕西煤业集团蒲白矿业有限公司副总经理，正高级工程师，作为项目总负责人，全面负责项目工作的开展。

项目完成人孙龙琦、张兴文、雷贯亮、苏小卫、华毅、李玉鹏、刘平为陕西陕煤蒲白矿业公司员工，主要负责项目的整体推进及现场实施等相关工作；任万兴为中国矿业大学安全学院老师共同负责项目的技术指导及相关材料及设备研发的技术指导；李洪杰为徐州吉安矿业科技有限公司员工，在陕西陕煤蒲白矿业有限公司项目组及矿大任万兴老师的指导及要求下进行项目应用技术方案的编制及相关工作。

项目组共同进行“孤岛工作面采空区综合防灭火技术研究与应用”项目的研究并通过煤协科技成果鉴定。

项目完成人任万兴教授、李洪杰通过项目研究成果，共同发表论文《火成岩断层带易燃煤层快灭火技术研究》一篇。

项目组成员孙龙琦、任万兴、张兴文一直从事煤自燃与瓦斯治理的研究工作，项目研究部分成果应用在瓦斯治理方面并在2016年通过中煤协会科技成果鉴定。