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項目成果/簡介:如何快速、有效的提高煤層透氣性，并長時間的保持增透技術產(chǎn)生的大量裂隙，進而有效的、長時間的提高和保持煤層的高透氣性，是目前煤層氣開采領域的主要研究方向之一。實踐已經(jīng)證明，兩淮礦區(qū)利用地面鉆井的方法預抽未采動煤層瓦斯的嘗試均未達到預期效果。因此，在現(xiàn)有技術條件下，在兩淮礦區(qū)直接從地面開采未采動煤層瓦斯難以實施。

如何快速、有效的提高煤層透氣性，并長時間的保持增透技術產(chǎn) 生的大量裂隙，進而有效的、長時間的提高和保持煤層的高透氣性， 是目前煤層氣開采領域的主要研究方向之一。實踐已經(jīng)證明，兩淮礦區(qū)利用地面鉆井的方法預抽未采動煤層瓦斯的嘗試均未達到預期效 果。因此，在現(xiàn)有技術條件下，在兩淮礦區(qū)直接從地面開采未采動煤 層瓦斯難以實施。

針對留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯高抽巷Y型通風方法， 有效解決高地壓礦井長距離留巷維護困 難的問題；提出讓壓型單層套管護孔結 構、施工工藝和布置方法，實現(xiàn)外錯高 抽巷內抽采鉆孔高效穩(wěn)定抽采采動卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯(lián)合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實現(xiàn)了深井低透氣性高瓦斯煤層群的煤 與瓦斯安全高效共采。

在調研國內千萬噸級綜放工作面生產(chǎn)地質條件的基礎上，分析實現(xiàn)千萬噸級目標綜放面所需的基本條件。測試工作面煤巖力學參數(shù)，掌握了工作面煤巖力學特性，為理論分析提供理論基礎。從地質因素、設備配套因素、開采技術因素以及管理因素等方面分析各因素對千萬噸級大采高綜放工作面設備配套的影響，分析千萬噸級大采高綜放工作面目標實現(xiàn)的地質條件適應性、頂煤的冒放性和實現(xiàn)安全高效開采的主要途徑。采用相似模擬試驗，獲得采場圍巖運移及應力分布規(guī)律，建立煤壁穩(wěn)定性分析的力學模型，分析煤壁的穩(wěn)定性，獲得工作面支架支護強度的基本要求。優(yōu)化研究工作面參數(shù)及開采工藝，探索各參數(shù)對工作面生產(chǎn)能力的影響并提出在不同開采條件下工作面參數(shù)的確定方法和基本要求，探索生產(chǎn)系統(tǒng)中各工序參數(shù)對工作面生產(chǎn)能力的影響規(guī)律，分析生產(chǎn)系統(tǒng)技術改造對工作面生產(chǎn)能力的影響，找出生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的薄弱工序和最優(yōu)放煤工藝，提出在不同條件下的工作面生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化配置，為大采高綜放面設備選型提供依據(jù)。研究 “三機”配套的總體原則，單機配套時的選型原則和工作面設備的基本要求，為試驗面設備的配套、選型提供依據(jù)。(1)提出了年產(chǎn)千萬噸級綜放面開采地質條件的基本要求，分析了千萬噸級大采高綜放面安全高效開采的影響因素。(2)在系統(tǒng)研究大采高綜放采場圍巖運移及應力分布規(guī)律、煤壁片幫機理、工作面參數(shù)、回采工藝的基礎上，深入研究了工作面“三機”配套選型，提出了相應的配套原則和配套參數(shù)。(3)研制了 ZF15000-23/43 正四連桿大采高綜放低位放頂煤液壓支架、整體自移式ZTZ20000/25/50 型端頭自移支架、ZTC30000/25/50 型超前支護支架以及 KSW-1500EU 型電牽引采煤機，并進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗，保障了千萬噸級大采高綜放工作面平均日產(chǎn)達 3 萬t。(4)制定了“千萬噸級大采高綜放工作面設備配套選型技術要求”技術標準。

一、研發(fā)背景我國是有色及稀散金屬資源大國，產(chǎn)量更是在全球具有絕對控制地位。稀散有色金屬礦的開發(fā)利用給我國帶來巨大的經(jīng)濟效益，與此同時也帶來了嚴重的環(huán)境重金屬污染。稀散有色金屬礦經(jīng)開采、選、冶加工后，會遺留下大量的尾礦、冶煉渣和各種塵泥。從環(huán)保和安全上來說，稀散多金屬采選冶廢棄物是重大的污染源和危險源，控制固體廢棄物污染特別是礦業(yè)固體廢棄物成為中國環(huán)境保護領域的重要問題之一。二、技術內容（1）新型深部充填減量化技術。開發(fā)一種價格低廉、材料來源廣泛且固化重金屬效果優(yōu)良的地下采礦膠結充填料，能夠降低充填采礦成本，并可以安全處置危險廢物；（2）尾礦庫微生物原位成礦修復技術。利用微生物（硫酸鹽還原菌、寡營養(yǎng)鐵還原菌）控制環(huán)境中 Fe3+ 濃度、降低環(huán)境電位、降低環(huán)境中游離鎘、銻等重金屬離子，實現(xiàn)現(xiàn)役尾礦庫的微生物生態(tài)修復。（3）五層覆蓋強還原原位成礦修復技術?；诘V物學--生物地球化學協(xié)同作用，開發(fā)已閉庫或無主尾礦庫的重度污染區(qū)的五層（無污染客土層、膨潤土密封層、有機質深度還原密封層、含高風險稀散多金屬及砷和重金屬尾礦生物法控制污染主反應層、原始尾礦層）覆蓋強還原穩(wěn)定成礦修復技術。三、作用原理針對我國含稀散多金屬硫化礦采選冶廢物易引起氧化淋溶、存在潰壩風險和對周邊及重大流域構成的嚴重環(huán)境威脅等問題，首先研究采選冶廢物處置環(huán)境風險評估方法，建立稀散多金屬采選冶廢物處理處置污染控制技術評估方法；利用冶煉廢渣及尾礦庫內堆存尾礦，研發(fā)新型膏體充填減量化、資源化技術；針對現(xiàn)役尾礦庫，利用硫酸鹽還原菌及寡營養(yǎng)鐵還原菌研發(fā)尾礦微生物原位成礦修復技術；針對已閉庫及無主尾礦庫，基于礦物學--生物地球化學協(xié)同作用，研發(fā)重度污染區(qū)的五層覆蓋強還原穩(wěn)定原位成礦修復技術；組合應用上述技術，在典型稀散多金屬采選冶集中區(qū)開展技術示范；最終形成“基于風險控制的稀散多金屬采選冶廢物減量化、資源化處理處置與污染控制方案和環(huán)境管理導則”，為我國稀散金屬多金屬污染防控和環(huán)境管理提供技術支撐。

儲能在新型電力系統(tǒng)中源、網(wǎng)、荷側發(fā)揮重要的作用，儲能規(guī)劃運行和安全管理是推廣儲能可靠、安全、經(jīng)濟運行的重要保障。本項目圍繞電力系統(tǒng)中不同應用場景的源、荷特性，針對光伏電站棄光率高和預測合格率低的問題，結合電池儲能SOX(SOH、SOP及SOE)動態(tài)性能，進行能量管理優(yōu)化，提出了一種計算每個月光伏預測的合格率及懲罰成本的技術，可有效提升不同應用場景的儲能安全性和系統(tǒng)經(jīng)濟性。 發(fā)電側:提升預測精度，減小懲罰成本，多目標優(yōu)化； 配網(wǎng)側:可削峰填谷，提升分布式光伏消納； 負荷側:成本低，收益大。

目前主流的抗菌膜制備方法是在基膜表面接枝抗菌物質，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳納米管、抗菌聚合物、金屬離子等，但這些材料普遍存在著接枝方式復雜，且對環(huán)境有危害的缺陷。相比而言，季銨鹽類抗菌劑具有抗菌效果好，環(huán)境友好等特點，目前水溶性的小分子或高分子季銨鹽抗菌劑已經(jīng)廣泛應用于水處理、食品、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝材料等領域。然而，將季銨化合物直接接枝到膜表面所制備的抗菌膜仍存在制備流程復雜，成本較高等問題，這也使得目前開發(fā)的大部分季銨鹽功能膜無法大規(guī)模應用于實際水處理系統(tǒng)。因此，為解決以上問題，開發(fā)新型親水抗菌功膜的制備方法是目前業(yè)內所亟需的。 本成果中提出的制備方法將氯甲基化聚合物制備為中空纖維多孔膜，并制作為管殼式膜組件，之后采用過濾操作模式直接將叔胺化合物接枝到組件中的中空纖維膜絲上，從而制備出具有優(yōu)良抗菌性能的季銨化功能膜組件。該制備方法簡單便捷，且接枝穩(wěn)定性高，適合長期大規(guī)模應用于實際膜法水處理體系中，且制備的超濾膜具有良好的親水性和抗菌性。抗菌膜制備簡單便捷，常溫常壓過濾操作即可完成接枝，且接枝穩(wěn)定性高，成本低，對水體中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（內外表面，孔道壁面）生長。 圖1.性能參數(shù)

采用理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬和現(xiàn)場實測等多種綜合研究方法，對分岔合并煤層上覆煤層采動后破碎頂板條件下 72 煤安全高效開采綜合技術進行系統(tǒng)研究。分析工作面的地質條件，測試工作面煤巖力學參數(shù)，掌握工作面煤巖力學特性；分析 71 煤開采對底板破壞影響規(guī)律，為工作面超前預注漿加固范圍提供依據(jù)；針對破碎頂板的特點，分析兩柱式和四柱式支架對破碎頂板的適應性，改變淮北礦區(qū)傳統(tǒng)的破碎頂板采用兩柱式支架選型原則，提出適合工作面破碎頂板條件的四柱支撐掩護式支架；確定注漿方案，選取注漿材料，實驗優(yōu)化注漿漿液配比，設計漿液擴散半徑，布置注漿孔；現(xiàn)場實測破碎頂板條件下工作面礦壓顯現(xiàn)及圍巖運移特征，為有效的破碎頂板控制技術及頂板管理提供依據(jù)。1）針對試驗工作面復雜難采條件，研究提出了采用適應難采條件的四柱支撐掩護式支架結構，并合理設計了支架參數(shù)，改變了淮北礦區(qū)傳統(tǒng)的破碎頂板采用兩柱式支架選型原則，為淮北礦區(qū)破碎頂板的管理提供了全新途徑。2）研制了具有初撐力高、頂梁整體剛性強，前部支護強度大，密封性好、較大的面向煤壁的水平力、帶壓移架、底座采用半封底形式，抬架力高、液壓系統(tǒng)流量大等特點的 ZZ7600/20/40 新型液壓支架，解決了復雜難采煤層工作面易出現(xiàn)煤壁片幫、超前冒頂和支架扎底等難題，保證了工作面安全高效回采。3）與國內外同類研究相比，創(chuàng)新提出“更換鉆頭”與“跟管鉆進”埋設注漿套管的新方法，研發(fā)了經(jīng)濟可行的破碎頂板注漿加固補強技術，有效控制了頂板冒落，為工作面安全順利回采創(chuàng)造了良好條件，降低了注漿成本，解決了破碎頂板鉆孔、埋設注漿套管難的問題。

鎂合金是作為一種輕質金屬結構材料，具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽效果好、鑄造性能優(yōu)良和加工性能好的優(yōu)點，獲得了廣泛的應用前景。在鎂合金產(chǎn)業(yè)化應用過程中，稀土往往作為制備過程中的優(yōu)化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產(chǎn)品外觀質量，同時可大幅度提升合金的強度與延伸率。但是目前普遍使用的稀土鎂合金強度低導熱性能差，限制了其大規(guī)模應用。因此，開發(fā)具有高導熱性、高強度的鎂合金對于擴大鎂合金在 5G 通信、3C 器件及汽車產(chǎn)品等需要高散熱領域的應用，具有極其重要的意義。 高導熱高強度鎂合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金屬，Nd 的添加可以改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產(chǎn)品外觀質量，并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的導熱性能和力學強度。鎂合金的導熱性能可以通過導熱率來體現(xiàn)，力學性能可以通過抗拉強度，屈服強度體現(xiàn)。高的導熱性能可以保證合金在散熱器件領域的熱導性能指標，使器件可以具有較快的熱量傳輸能力，使設備內部熱量及時排出;高的力學強度可以保證合金作為結構件的力學性能指標，使其作為結構件更為可靠。相較于傳統(tǒng)鎂合金，團隊通過添加 Nd 稀土元素可以有效提升鎂合金的導熱性能和力學強度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化鎂合金的織構，提升鎂合金各晶粒之間的協(xié)調能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結合形成熱穩(wěn)定的第二相，促進動態(tài)再結晶提升鎂合金的強度:此外，Nd 元素的添加會與基體中的 Zn 元素結合，減弱基體中的晶格畸變，提升鎂合金的熱導率。

中國發(fā)明專利ZL202210046308.4：采用無乳化劑、無有機交聯(lián)劑的微流控法制備規(guī)整球形的海洋高分子微球，微球實心或空心、粒徑（200納米-50微米）、微觀結構可控可調，可作為吸附材料、藥物香精等載體材料的應用。