高等学校科学研究优秀成果奖科学技术.docx
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高等学校科学研究优秀成果奖科学技术
高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）
推荐项目公示内容
申报类型
【√】科技进步奖【】科技进步奖—直报类
项目名称
突出危险煤层区域水力消突新理论与技术
推荐单位
北京科技大学
项目简介
煤炭是我国的基础能源，2016年原煤产量达33.64亿吨。
煤与瓦斯突出是我国煤矿开采过程中最主要灾害之一，发达国家普遍暂缓开发突出矿井。
截止2016年，我国高瓦斯和突出矿井数量已达2390座。
随着矿井开采深度的快速增加（延伸速度平均约20米/年），煤与瓦斯突出灾害威胁愈发严重。
开采卸压保护层、先抽后采等措施是区域消突的主要途径，但我国60%以上的突出煤层不具备保护层开采条件，亟需研发系统、高效、可靠的区域性消突理论与技术。
本项目针对这一关键问题进行了创新性研究，并成功进行了推广应用，取得了显著的安全与经济效益。
主要创新成果如下：
1、研究揭示了基于能量耗散与转移的突出危险煤层区域水力消突机理。
实验研究揭示了受载煤岩变形破裂过程能量耗散的时域特征，确定了能量耗散的主控因素；基于耗散结构理论，建立了采动空间突出危险区域能量平衡及熵平衡方程，并揭示了危险区域的演化特征；构建了水力作用下煤岩破坏的本构方程及流变方程，揭示了水力化措施下突出危险煤层应力场、能量场的演化规律，基于最小能量原理揭示了突出危险煤层水力化能量耗散与转移消突机理，从能量耗散与转移角度确定了突出危险煤层区域水力消突的可行性。
2、研发了基于能量耗散与转移的突出危险煤层区域水力消突关键技术及装备。
我国煤矿地质条件复杂，煤层赋存差异性大。
本项成果根据煤层瓦斯地质条件、煤岩力学特性等因素，基于能量耗散与转移消突机理，分类研发了新型水力冲孔、水力压裂、水力割缝等区域消突关键技术与装备，试验确定了现场实施关键技术参数，并确定了上述不同新技术装备的适用范围及工艺流程，最终形成了基于能量耗散与转移的突出危险煤层区域水力消突新模式，实现了对不同类型突出危险煤层的卸压、增透、改性与区域消突。
经在9个煤矿应用，使瓦斯抽采效果平均提高3倍以上，消突时间缩短了2.5倍以上，巷道平均单进提高1~2倍。
3、建立了突出危险煤层区域水力消突效果检验技术体系。
突出危险煤层消突效果检验是防治突出灾害极为重要的环节。
本项成果实验研究了煤吸附-解吸瓦斯过程电阻率响应特征，提出了煤的弱束缚离子导电机理，揭示了受载煤体裂隙结构演化与电阻率变化特征的耦合关系；实验研究揭示了水力化措施过程载荷、水及裂隙3因素对煤电阻率的耦合作用规律；建立了基于电阻率响应的突出危险煤层区域水力消突效果检验技术方法，开发了配套检验装备，并确定了检验指标及临界值，实现了对突出煤层区域水力消突全过程的连续、实时、立体化监测与检验，突破了现今消突效果“点检验”技术方法。
经在4个煤矿应用，本技术方法消突检验准确率达100%。
本项成果已在永煤集团、阳煤集团、神火集团及潞安集团等9个矿井应用，累计创造直接经济效益27312.98万元；对有效防治煤矿突出灾害、确保突出矿井安全生产具有重要的理论和现实意义，推广应用前景广阔。
本项成果已制定行业标准2项，授权发明专利9项，实用新型专利3项；出版专著1部，发表论文36篇，其中被SCI检索15篇，EI检索8篇。
推广应用情况
本项目针对不具备保护层开采条件的突出危险煤层消突难度大、消突成本高等难题，研发了系统、高效、可靠的突出危险煤层区域水力消突新理论与技术，成功进行了推广应用，取得了显著的安全与经济效益。
从2014年起，在永煤集团、阳煤集团、神火集团及潞安集团的新田煤矿、糯东煤矿、车集煤矿、高山煤矿、龙山煤矿、梁北煤矿、寺家庄矿、新景矿、常村煤矿等9个矿井进行了成功应用，累计创造经济效益27312.98万元，对有效防治煤矿突出灾害、确保突出矿井安全生产具有重要的理论和现实意义，推广应用前景广阔。
经济效益
项目总投资额
2000.00
回收期（年）
1.20
年份
新增利润
（万元）
新增税收
（万元）
创收外汇
（美元）
节支总额
（万元）
2014年
568.06
1193.39
2015年
5519.16
6256.41
2016年
6744.81
7031.15
累计
12832.03
14480.95
各栏目的计算依据：
依据近三年完成单位和应用单位财务部门核准的财务证明统计得到。
社会效益
（1）突出危险煤层区域水力消突新技术的实施，显著提升了单位时间的瓦斯抽采量，缩短了突出危险煤层的消突周期，提高了煤层巷道掘进速度，消除了煤层的突出危险，促进了煤炭行业科技水平升级与安全保障能力的提升，实现了矿井的安全生产，维持了社会稳定，对促进社会和谐发展具有重要的贡献。
（2）高浓度瓦斯的抽采与利用，减少了污染气体甲烷的排放，保护了环境，具有巨大的社会效益。
本项目成果曾获科技奖励情况
获奖项目名称
获奖时间
奖项名称
奖励等级
授奖部门（单位）
煤岩动力灾害危险综合预测与监测预警技术研究
2013-01-01
中国职业安全健康协会科学技术奖
协会
中国职业安全健康协会
本表所填内容是指本项目科技成果曾经获得的科技奖励，具体为：
1.经登记的社会力量设立的科技奖励；
2.厅、局、地级市设立的科技奖励；
3.国际组织和外国政府设立的科技奖励；
4.其他科技奖励。
主要知识产权目录
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
（地区）
授权或申请号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利权授予
一种煤层水力压裂效果时空评价方法
中国
ZL201410283307.7
2017-01-25
2357625
中国矿业大学
宋大钊王恩元王勃邱黎明黄兰英
发明专利权授予
瓦斯水力压裂裂隙场时空监测装置及方法
中国
ZL201410284933.8
2017-02-01
2366208
中国矿业大学
宋大钊王恩元王勃邱黎明黄兰英
发明专利权授予
煤层瓦斯抽采钻孔稳定性测试装置及方法
中国
ZL201310586638.3
2016-08-17
2175009
中国矿业大学
宋大钊王恩元刘贞堂李忠辉邱黎明贾海珊蔡冠楠
发明专利权授予
一种分布式煤岩动力灾害电位实时监测方法及系统
中国
ZL201410213215.1
2016-01-27
1936664
中国矿业大学
王恩元杨玉龙李忠辉
发明专利权授予
多点煤岩体应力实时监测装置及方法
中国
ZL20140379604.1
2016-01-27
1936567
中国矿业大学
王恩元王亚博刘晓斐王嗣衡
发明专利权授权
高应力煤体水力冲钻成孔的方法
中国
ZL201010231227.9
2013-02-13
1134340
中国矿业大学
王恩元宋大钊李忠辉刘晓斐沈荣喜赵恩来
发明专利权授予
煤层瓦斯参数实时监测方法
中国
ZL201110154143.4
2014-05-14
1404430
中国矿业大学
王恩元马衍坤张力陈鹏
发明专利权授予
围岩应力场分布测试装置及方法
中国
ZL20140248162.7
2016-08-24
2200784
中国矿业大学
刘晓斐王恩元孟浩天朴春德王笑然
发明专利权授予
高压脉动注水防治煤岩动力灾害的方法及装备
中国
ZL200910083416.3
2011-12-08
886987
中国矿业大学（北京）
聂百胜何学秋
实用新型专利权授予
一种瓦斯抽放钻孔负压测定装置
中国
ZL201620709441.3
2017-01-25
5883549
华北科技学院
陈鹏陈学习邓荣斌郑琳刘永杰杨涛胡燕康
实用新型专利权授予
一种可更换喷嘴的高压喷头
中国
ZL201320732954.2
2014-05-07
3551525
永城煤电控股集团有限公司、中国矿业大学
宋大钊王恩元王瑞海刘文郭金良
实用新型专利权授予
一种新型胶囊封孔器
中国
ZL201520407481.4
2015-12-02
4815546
华北科技学院
陈鹏刘永杰陈学习杨涛李学龙
主要完成人情况表
姓名
宋大钊
排名
1
工作单位
北京科技大学
技术职称
副教授
完成单位
北京科技大学
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点1中的第1~3条，创新点2中的第1~3条，创新点3中的第2、3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-1~1-3，1-6，1-11；4-3，4-7~4-9，4-12，4-15，4-16，4-24~4-30。
主要完成人情况表
姓名
王恩元
排名
2
工作单位
中国矿业大学
技术职称
教授
完成单位
中国矿业大学
曾获科技
奖励情况
2013年度中国职业安全健康协会科学技术进步一等奖，煤岩动力灾害危险综合预测与监测预警技术研究，排名第5。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点1中的第1~3条，创新点2中的第1条，创新点3中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-1~1-8，1-11；4-2~4-12，4-15~4-17，4-19~4-21，4-28，4-32。
主要完成人情况表
姓名
王勃
排名
3
工作单位
中国矿业大学
技术职称
助理研究员
完成单位
中国矿业大学
曾获科技
奖励情况
2015年MITSUIMATASUSHIMAAWARD国际大奖，AdvancedGeologicalPredictionBssedonIntegratedGeophysicalMethod，排名第1。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点3中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-1，1-2；4-1，4-13，4-14。
主要完成人情况表
姓名
何学秋
排名
4
工作单位
北京科技大学
技术职称
教授
完成单位
北京科技大学
曾获科技
奖励情况
2013年度中国职业安全健康协会科学技术进步一等奖，煤岩动力灾害危险综合预测与监测预警技术研究，排名第1。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点1中的第1、2条，创新点3中的第1条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-9；4-19。
主要完成人情况表
姓名
陈鹏
排名
5
工作单位
华北科技学院
技术职称
副教授
完成单位
华北科技学院
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点3中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-7，1-10，1-12；4-17，4-20，4-32。
主要完成人情况表
姓名
侯世宁
排名
6
工作单位
永城煤电控股集团有限公司
技术职称
教授级高工
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
（1）2014年河南省科技进步二等奖，城郊煤矿老城下超高水材料填充开采技术研究与应用，排名第2；
（2）2015年第六届安全生产成果奖三等奖，大埋深大变形软岩巷道破坏机理及控制技术研究，排名第1。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2、3条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-34。
主要完成人情况表
姓名
沈荣喜
排名
7
工作单位
中国矿业大学
技术职称
副教授
完成单位
中国矿业大学
曾获科技
奖励情况
2014年河南省安全生产科技进步一等奖，排名第5。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点1中的第3条，创新点2中的第1条，创新点3中第1条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-6；4-4，4-8，4-11，4-17，4-18，4-20，4-22，4-31。
主要完成人情况表
姓名
张志勇
排名
8
工作单位
永城煤电控股集团有限公司
技术职称
高级工程师
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
2014年河南省煤矿安全生产科学技术进步二等奖，基于强化工艺的瓦斯抽采地质研究，排名第10。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2、3条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-33。
主要完成人情况表
姓名
葛妙英
排名
9
工作单位
永城煤电控股集团有限公司
技术职称
高级工程师
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2、3条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-35。
主要完成人情况表
姓名
王瑞海
排名
10
工作单位
永城煤电控股集团有限公司
技术职称
教授级高工
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
（1）2014年河南省科技进步二等奖，城郊煤矿老城下超高水材料填充开采技术研究与应用，排名第6；
（2）2014年中国煤炭工业科学技术三等奖，矿井数字化综合管理系统研究与应用，排名第6。
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-11。
主要完成人情况表
姓名
刘文
排名
11
工作单位
永城煤电控股集团有限公司
技术职称
高级工程师
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-11。
主要完成人情况表
姓名
杨彩
排名
12
工作单位
中国矿业大学
技术职称
其他
完成单位
中国矿业大学
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点3中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件2-1，2-2。
主要完成人情况表
姓名
王安虎
排名
13
工作单位
北京科技大学
技术职称
其他
完成单位
北京科技大学
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-23。
主要完成人情况表
姓名
邱黎明
排名
14
工作单位
中国矿业大学
技术职称
其他
完成单位
中国矿业大学
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点3中的第1~3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件1-1~1-3；4-2，4-3，4-7，4-18，4-27，4-28，4-31。
主要完成人情况表
姓名
何志龙
排名
15
工作单位
永煤集团贵州兴安煤业有限公司
技术职称
工程师
完成单位
永城煤电控股集团有限公司
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第2、3条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-24，4-25，4-29，4-30。
主要完成人情况表
姓名
孙谦
排名
16
工作单位
永煤集团贵州兴安煤业有限公司
技术职称
其他
完成单位
北京科技大学
曾获科技
奖励情况
/
本人对本项目主要学术贡献
本人对本项目创新点2中的第3条，创新点3中的第3条作出了创造性贡献。
旁证材料：
附件4-25，4-29。
升级会员 