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自主創新挑戰煤礦開采難題

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:20:58 來源:科技日報

   神東礦區地處毛烏素沙地與黃土高原過渡地帶,幹旱缺水、dibiaozhibeituihuayanzhong,shengtaihuanjingshifencuiruo,kuangqujianshemianlinchaodaguimokaicaiyujicuiruoshengtaihuanjingbaohudemaodun,ruguorengzouchuantongmeitankaicaidelaolu,xiancaihouzhi,shibihuizaochengkuangqudimianganshishanlinli、汙水橫流、煤塵飛揚、地下水嚴重流失、地表植被枯黃,脆弱的生態環境必將麵臨毀滅性破壞;加之礦區煤層埋藏淺,開采漏風嚴重,煤層極易自燃,使礦區的快速和諧發展受到嚴峻挑戰。神東煤炭分公司通過與中國礦業大學、內蒙古農業大學、北京市環境保護科學研究院聯合攻關,突破了製約礦區健康發展的“荒漠化地區大型煤炭基地生態環境綜合防治技術”和“特大井田淺埋藏易自燃防滅火關鍵技術”兩大關鍵技術,取得了創造性成果。

  “荒漠化地區大型煤炭基地生態環境綜合防治技術”以地處毛烏素沙地邊緣、生態環境脆弱、自然條件惡劣、而煤炭資源豐富的大型煤炭基地———神shen東dong礦kuang區qu生sheng態tai環huan境jing為wei研yan究jiu對dui象xiang,創chuang造zao性xing地di應ying用yong生sheng態tai係xi統tong健jian康kang理li論lun,成cheng功gong解jie決jue了le在zai生sheng態tai環huan境jing極ji度du脆cui弱ruo條tiao件jian下xia大da規gui模mo煤mei炭tan開kai采cai與yu生sheng態tai環huan境jing保bao護hu之zhi間jian矛mao盾dun的de世shi界jie性xing難nan題ti,創chuang建jian了le荒huang漠mo化hua地di區qu煤mei炭tan開kai采cai過guo程cheng中zhong的de“井上井下互動,大範圍生態環境防治,控製采礦沉陷造成的局部沙化”的主動型生態環境綜合防治技術體係———神東環境防治模式。該項目實現了多項創新:1.首創井下煤炭開采與地麵生態環境相互響應的綜合防治技術,研發出采前生態防護功能圈構建、采中生態保護性采煤、采後生態修複與功能優化等技術,成功解決了大規模開采與脆弱生態環境的矛盾,構建了可持續發展的生態環境係統。2.開創性地將“三圈”moshiyingyongyuhuangmohuadiqudaxingmeitanshengchanjidishengtaihuanjingfangzhi,yanfachushengtaifanghugongnengquanhuafenzhibiaotixiyugoujianjishutixi。kaifachuzhibeirengongtiaokongyudaoxiangyanti、林分結構優化配置、植物種優化選擇、抗逆生態建設等技術。構建了以外圍防護圈、周邊常綠圈、中心美化圈為基礎的礦區生態防護功能圈。增強了礦區生態係統對大規模開采擾動影響的抵抗能力。3.首創保護地表生態環境的煤礦清潔開采技術。研發出井下輔運係統無軌化、立(li)交(jiao)巷(xiang)道(dao)平(ping)交(jiao)化(hua)的(de)無(wu)岩(yan)巷(xiang)布(bu)置(zhi)技(ji)術(shu),結(jie)合(he)矸(gan)石(shi)井(jing)下(xia)處(chu)理(li)技(ji)術(shu),與(yu)傳(chuan)統(tong)煤(mei)炭(tan)開(kai)采(cai)相(xiang)比(bi),從(cong)源(yuan)頭(tou)上(shang)消(xiao)除(chu)了(le)因(yin)大(da)規(gui)模(mo)開(kai)采(cai)產(chan)生(sheng)的(de)大(da)量(liang)煤(mei)矸(gan)石(shi)外(wai)排(pai)造(zao)成(cheng)的(de)占(zhan)用(yong)土(tu)地(di)和(he)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran);研發出煤炭生產運輸係統封閉式防塵技術,有效控製了煤塵汙染。4.首創保護荒漠化礦區水資源開采技術。研究揭示了礦區水資源承載力與生態環境的關係,研發了控製地下水流失的開采技術、井jing下xia水shui采cai空kong區qu過guo濾lv淨jing化hua技ji術shu與yu礦kuang井jing汙wu水shui回hui用yong技ji術shu,構gou建jian了le礦kuang區qu水shui循xun環huan利li用yong係xi統tong,為wei大da規gui模mo開kai采cai與yu生sheng態tai建jian設she用yong水shui提ti供gong了le保bao障zhang。該gai項xiang目mu經jing過guo近jin18年的技術開發與工程實踐,實現了特大型礦區地麵矸石零堆放、汙水零排放與礦井水資源化利用。在沙漠化地區治理生態麵積185km2,接近開采麵積的3倍(65km2),礦區植被覆蓋率由建設前的11%提高到目前的59.4%,礦區生態環境得到明顯改善,近3年產生經濟效益66.6億元。獲國家專利11項,其中發明專利6項、實用新型專利5項。

  “特大井田淺埋藏易自燃防滅火關鍵技術”是針對神東礦區井田麵積大、埋藏淺、漏風嚴重、煤層極易自燃,地表多砂少土,常規防滅火技術難以實施而開發的新技術,項目通過技術攻關實現了“降壓”防火、以“快”防火、以“砂”治火,為億噸級礦區建設和可持續發展提供了重要的技術保障,確保了安全生產。項目核心創新點:1.首shou創chuang稠chou化hua砂sha漿jiang防fang滅mie火huo技ji術shu。針zhen對dui礦kuang區qu多duo砂sha少shao土tu的de條tiao件jian,首shou次ci開kai發fa出chu一yi種zhong能neng完wan全quan懸xuan浮fu山shan砂sha的de稠chou化hua劑ji,獲huo得de國guo家jia發fa明ming專zhuan利li。懸xuan砂sha稠chou化hua劑ji是shi從cong天tian然ran植zhi物wu中zhong提ti取qu出chu來lai的de多duo糖tang聚ju合he物wu,親qin水shui性xing極ji強qiang,在zai水shui中zhong形xing成cheng鬆song散san的de三san維wei網wang狀zhuang結jie構gou,可ke使shi砂sha粒li完wan全quan懸xuan浮fu,形xing成cheng稠chou化hua砂sha漿jiang。稠chou化hua劑ji溶rong液ye具ju有you屈qu服fu假jia塑su性xing流liu體ti特te性xing,在zai低di剪jian切qie速su率lv下xia粘zhan度du高gao,能neng在zai煤mei體ti表biao麵mian形xing成cheng穩wen定ding覆fu蓋gai層ceng隔ge氧yang;在高剪切速率下具有剪切稀化特性,能降低管路輸送阻力,可泵性好、易於噴灑;稠化劑在管道周邊形成邊界層,減小山砂與管壁摩擦、降低磨損;稠化砂漿吸水性高、保水時間長,具有優良的阻化防火功能,無毒無味無害,不汙染環境。2.yanzhichuzidongkongzhidechouhuajizhibeiheshajiangshengchanxitong,qizhibeifangfajizhuangzhihuodeguojiafamingzhuanli,keyicongyuanliaojingguoxiaohuafanyingzhijiezhibeichuchouhuaji,bingjingshangliao、上砂、攪jiao拌ban和he出chu漿jiang等deng工gong藝yi環huan節jie,生sheng產chan出chu稠chou化hua砂sha漿jiang。通tong過guo可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi對dui整zheng個ge工gong藝yi流liu程cheng實shi現xian定ding量liang控kong製zhi。開kai發fa出chu適shi合he特te大da井jing田tian特te點dian的de地di麵mian相xiang對dui固gu定ding製zhi漿jiang,井jing下xia靈ling活huo移yi動dong運yun漿jiang、注漿的防滅火新技術工藝。3.發fa明ming綜zong采cai工gong作zuo麵mian輔fu巷xiang多duo通tong道dao快kuai速su搬ban家jia技ji術shu,縮suo短duan了le采cai空kong區qu煤mei炭tan氧yang化hua時shi間jian。在zai停ting采cai線xian預yu掘jue出chu平ping行xing於yu工gong作zuo麵mian的de回hui撤che輔fu巷xiang和he運yun輸shu輔fu巷xiang,在zai兩liang條tiao輔fu巷xiang之zhi間jian再zai掘jue若ruo幹gan條tiao聯lian巷xiang。靠kao工gong作zuo麵mian停ting采cai線xian一yi側ce的de回hui撤che輔fu巷xiang作zuo為wei液ye壓ya支zhi架jia回hui撤che時shi的de調tiao向xiang通tong道dao,運yun輸shu輔fu巷xiang作zuo為wei工gong作zuo麵mian液ye壓ya支zhi架jia的de撤che出chu通tong道dao,兩liang輔fu巷xiang之zhi間jian的de聯lian巷xiang則ze成cheng為wei工gong作zuo麵mian多duo頭tou作zuo業ye、分段放頂的運輸出口。4.集成創新了特大井田“降壓防火”技術。突破傳統的井田開拓設計理念,取消多盤(采)區布置方式,直接在大巷兩側布置超大綜采工作麵,優化了礦井開拓與通風係統,采用“大斷麵、多通道”巷道設計,創建了低風壓、大風量的特大礦井通風模式,降低了礦井通風阻力。5.集成創新了特大井田“以快防火”技術。優選大功率高強度重型綜采設備、首創井下信息化技術,提升了裝備水平和係統的可靠性,工作麵平均日推進17m,實現了快采;caiyongxiangdaokuaisugefengzhuangzhiheyongjiumibishigongxingongyi。zaidadaoanquangaoxiaodetongshi,shixianlezhudongfanghuo,jidadisuoduanmeiyanghuashijian,youxiaodifangzhimeitanziran。gaixiangchengguozaishendongkuangquhuodelechenggongyingyong,shixianlelingziranfahuo,bingqudezhongdajingjixiaoyi。2005—2007年,通過在礦區大柳塔礦、補連塔礦、石圪台礦、上灣礦、榆家梁礦、哈拉溝礦、烏蘭木倫礦和保德礦的推廣應用,創經濟效益159688萬元。為特大井田建設和礦井火災防治提供了新的技術途徑。

  

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