《煤火隐蔽致灾信息动态感知及防控关键技术》

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该项目属于矿山安全技术领域。中国煤田火区面积达765km2,已烧损煤炭资源40多亿吨,排放出大量SO2和CO2等有毒有害气体,直接经济损失达20多亿元,造成巨大的资源损失和生态环境恶化。中国煤矿每年出现煤自燃隐患4000余次,封闭采煤工作面近100个,极易引起矿井瓦斯爆炸,严重威胁矿井安全生产。煤火灾害具有火源隐蔽、立体分布、贫氧氧化的特点,煤自燃特征信息感知、位置识别及热量消除一直是煤火灾害防控亟待解决的三大难题。该项目针对上述难题开展了系统深入的研究与应用,提出了煤自燃危险程度判定新理论及隐蔽火源位置反演识别新方法;建立了煤自燃隐蔽火源特征信息动态监测与隐患预判技术体系;研制了无机发泡膨胀膏体充填堵漏控风、液态二氧化碳惰化窒息和稠化胶体降温灭火的系列新技术及装备,实现了煤火灾害由被动治理向主动防控的根本转变。主要科技创新内容包括:(1)提出了煤自燃危险程度判定及隐蔽火源位置反演识别方法。揭示了煤自燃特征温度与指标气体的内在对应关系,通过与现场数据的对接,提出了表征煤自燃温度的q指数计算方法,确定了基于指标气体的煤自燃危险程度判定准则,建立了“热-固-流-化”煤火灾害反演计算模型,提出了煤火灾害危险度概率函数及警戒-危险-燃烧的“三区”定量划分理论,为煤火灾害危险程度的直接判定和隐蔽火源位置的准确识别奠定了理论基础。(2)创新了煤火隐蔽致灾信息动态感知与隐患预判技术。研发了煤自燃危险区域气体-温度-压差高密度网络化无线监测系统,开发了可调谐半导体激光光谱高灵敏度痕量气体检测技术,研制了煤自燃多组分指标气体与温度一体化激光动态监测装置,提出了煤自燃安全态势预警知识在线挖掘与智能推演方法,建立了煤火灾害隐患辨识预警动态模型,开发出煤火灾害危险程度与位置动态预判预警系统,实现了煤火灾害多源信息动态感知、孕灾告警、动态预判及准确定位。(3)开发了煤火灾害分区“防-控-灭”关键技术。基于煤火灾害危险程度“三区”定量划分准则,研发了适用于警戒区域堵漏降氧的无机发泡膨胀膏体充填防灭火材料及配套装备,实现了充填材料的远距离大流量输送和动压快速充填堵漏控风;发明了适用于危险区域的堵漏隔氧和吸热降温的稠化胶体防灭火材料及配套装备;创新了适用于燃烧区域快速降温惰化的液态二氧化碳直注防灭火工艺及装置,实现了煤火灾害的分区“防-控-灭”。项目授权发明专利16项,实用新型专利23项,软件著作权7项;论文86篇,其中SCI收录16篇、EI收录21篇;出版专著4部;相关产品获煤安认证20件;获省部级科技进步一等奖4项。主要成果已在全国20多个省(市、自治区)600多个煤矿以及孟加拉、俄罗斯和越南等国推广应用,成果转化产品实现了规模化生产,销售近8亿元,创汇1500万美元,社会经济和环境效益显著,推动了煤火灾害防控理论与技术的发展。

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