院科函[2022]23号
根据《关于2022年度山西省科学技术奖提名工作的通知》晋科函﹝2022﹞17号）的文件精神与要求，现将吕梁学院拟申报的2022年度山西省科学技术进步奖公示如下：
一、项目名称
大采长高涌出低渗透煤层工作面瓦斯分源立体高效治理关键技术研究
二、项目简介
本项目属安全科学技术与采矿工程交叉学科项目。
装备大型化，开采高强度是近年来地下井工煤矿的发展特色。以200m及以上采面长度为代表的开采工作面逐渐成为行业主流，这种类型开采空间巨大、加之开采速度快，对上覆岩层的综合扰动程度远大于传统工作面。
阳泉煤业集团（现华阳新材料集团）五矿8133综采工作面采长220m，日推进度3.5m/d，最高可达5m/d。高强度开采致围岩体短时间失衡加剧、上覆岩层大变形发生而形成裂隙网络，成为临近12#、13#不可采煤层大量瓦斯解吸下泄通道，工作面瓦斯最大涌出量可达120m3/min；加之15#本煤层原始透气系数仅为3.75×10-4mD本就属低透气性。多重因素综合作用下导致开采过程中瓦斯超限是该矿面临的重大工程技术难题。本项目在该背景下，开展了大采长高涌出低渗透煤层工作面瓦斯分源立体高效治理关键技术研究，取得了以下成果：
（1）建立了以“影响函数法逆向计算”为核心思想的采动影响岩层内部移动描述模型并进行了相关实证研究，推导建立时间效应作用下采场围岩大变形计算模型，实现了工作面上覆岩层裂隙发育的超前预测。
（2）基于“竖三带”不同区域岩层的移动特性，分别构建了对冒落带岩层（孔隙发育为主）、裂隙带以及弯曲下沉带岩层（裂隙发育为主）的二维/三维“应变-孔隙率-渗透率”计算模型，表征了高位瓦斯流动通道及方向。
（3）结合工作面“一面四巷”（进风巷、回风巷、高、低位抽放巷）通风布局特点，分别利用成果（1）及成果（2）优化了工作面高、低位抽采巷道位置；设计“四巷压力平衡”方法，实现了高抽巷主要截留邻近层来源瓦斯、低抽巷解决采空区涌入瓦斯、回风巷解决工作面涌出瓦斯的工程构想，建立了工作面瓦斯立体分源治理模式。实现了大采长高涌出低渗透煤层工作面瓦斯高效治理。
项目共获国家发明专利6项，实用新型专利10项，软件著作1项，发表论文10篇，其中5篇SCI收录，7篇EI收录，3篇核心期刊收录。
本项目的开展使得具有裂隙发育程度高、低渗透、高瓦斯涌出特点的阳煤五矿8133工作面实现了回采的安全生产，其中平均风排瓦斯涌出量为7.13m3/min，平均抽出瓦斯纯量为104.32m3/min。项目研究成果指导了阳煤五矿对上覆岩层移动及裂隙场发育的预测，减少了瓦斯防治与抽采设计的盲目性。应用表明：三年实现新增税收3540万元、利润14688万元，取得了显著的经济和社会效益。后将该技术逐步推广到中煤平朔集团有限公司井工三矿、阳泉上社煤炭有限责任公司等一批具有同样特征的矿井试用，均取得了良好的使用效果。
三、主要完成人
程健维；杜小红；卢卫永；邵和；郑鑫；宋万新；徐乐华；吴雨航
四、主要完成单位
吕梁学院；中国矿业大学；山西华阳科汇检测技术有限公司；太原理工大学
五、主要知识产权证明目录
序号 | 授权（申请）项目名称 | 知识产权类别 | 国（区）别 | 申 请 号 | 授 权 号 |
1 | 一种煤层突出危险性的预测方法 | 发明专利 | 中国 | 201610023687.X | ZL201610023687.X |
2 | 一种基于水气涡旋流体治理煤矿上隅角瓦斯的装置 | 发明专利 | 中国 | 201711460763.4 | ZL201711460763.4 |
3 | 瓦斯抽采物理模拟试验装置 | 实用新型专利 | 中国 | 201820354428.X | ZL201820354428.X |
4 | 基于累加原理测定本煤层单孔瓦斯微流量系统 | 实用新型专利 | 中国 | 2019202404613.0 | ZL2019202404613.0 |
5 | 一种煤层瓦斯抽采钻孔塌孔清煤装置 | 实用新型专利 | 中国 | 201922339995.5 | ZL201922339995.5 |
6 | 本煤层瓦斯抽采钻孔塌孔压风式清煤装置 | 实用新型专利 | 中国 | 202020095030.6 | ZL202020095030.6 |
7 | 一种用于模拟煤矿采空区注浆隔断漏风的物理实验平台 | 实用新型专利 | 中国 | 202121261193.8 | ZL202121261193.8 |
8 | 地下采矿造成的地表沉陷预计系统软件 | 软件著作 | 中国 | 2013SR053006 | 软著登字第0658765号 |
9 | 散热式防回火蝶阀 | 发明专利 | 中国 | 2010102643981 | ZL2010102643981 |
10 | 防水红外温度检测仪 | 发明专利 | 中国 | 2020112124585 | ZL2020112124585 |
11 | 一种瓦斯勘测装置 | 实用新型专利 | 中国 | 201920567943.0 | ZL201920567943.0 |
六、代表性论文著作目录
序号 | 论文名称 | 期刊 | 年卷页码
| 作者 | 检索数据库
| 是否国内期刊 |
1 | Study on the Hydrogen Generation Rules of Coal Oxidation at Low Temperature | Journal of Engineering Science and Technology Review | Volume 7, Issue 3. 2014. PP 90-95 | Shao He，Zhou Fubao，Chen Kaiyan，Cheng Jianwei，Palu H. Melogh | SCI+EI | 否 |
2 | Predicting Underground Strata Movements Model with Considering Key Strata Effects | Journal of Geotechnical and Geological Engineering | Volume 36, Issue 1. 2018. PP 621-640 | Jianwei Cheng, Gang Zhao and Siyuan Li | EI | 否 |
3 | Model for the prediction of subsurface strata movement due to underground mining | Journal of Geophysics and Engineering | Volume 14, Issue 4. 2017. PP 1608-1623 | Jianwei Cheng, Fangyuan Liu and Siyuan Li | SCI+EI | 否 |
4 | Assessment Model of Stata Permeability Change Due to Underground Longwall Mining | Environmental Engineering and Management Journal | Volume18, Issue6. 2019.PP 1311~1325 | Jianwei Cheng, Chang Qi Weidong Lu Kaixuan Qi | SCI+EI | 否 |
5 | A review of recent research and development of the effect of hydraulic fracturing on gas adsorption and desorption in coal seams | Adsorption Science & Technology | Volume 37, Issue 5-6. 2019.PP 509~529 | Weiyong Lu, Bingxiang Huang and Xinglong Zhao | SCI+EI | 否 |
6 | Comparison study of "U+L" and "Y+L" working face ventilation patterns on gas control in a highly gassy mine | Tehnicki Vjesnik-Technical Gazette | Volume 22, Issue 2. 2015.PP 443~452 | He Shao, Kai-yan Chen, Hong-mei Zhao, Ming-ming Li | SCI | 否 |
7 | 井工矿开采致覆岩层移动变形预测计算模型及工程应用 | 采矿与岩层控制工程学报 | 2020，2(4)：043523 | 程健维，赵刚，撒占友，郑万成，王云刚，刘杰 | 中文核心 | 是 |
8 | 基于影响函数法的厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型 | 能源技术与管理 | 2017, 42(5):11-13+29. | 周建斌，韩娟，李思远，程健维 |
| 是 |
9 | 粉煤粒径对瓦斯吸附平衡时间的影响机制 | 煤矿安全 | 2021, 52(6), 6-11. | 姜海纳, 徐乐华, 程远平 | 中文核心 | 是 |
10 | 基于岩层移动计算的工作面覆岩体渗透率变化评价研究 | 采矿与安全工程学报 | 2018, 35(1): 118-124 | 陆卫东，程健维 | 中文核心+EI | 是 |
七、公示时间
2022年4月28日至2022年5月4日。
在公示期间，如有异议，以书面形式向科技产业处反应。
联系人：李军 18535837014
科技产业处
2022年4月28日
