求真务实 开拓创新

“十三五”期间代表性成果

“十三五”以来，依托单位沈阳研究院获省部级及以上科技奖励87项，发表科技论文700余篇，授权专利117项（其中国内发明专利41项，PCT发明专利3项）；主持国家重点研发计划、国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金重点项目、国家国际科技合作专项项目5项，主持国家级课题（任务）47项。主持完成了《煤矿安全规程》防灭火篇章的修订，牵头编制了《煤矿防灭火细则》，自2022年1月1日起施行，作为我国第一部综合性的煤矿火灾防治规范性文件，对于保障我国煤矿安全生产具有深远的意义。参与完成了《煤矿安全规程》瓦斯防治篇章、《防治煤与瓦斯突出细则》的修订；牵头制（修）订《矿井瓦斯涌出量预测方法》、《矿用防灭火材料安全性通用要求》等国家及行业标准53项，进一步完善了煤矿安全法规标准体系，推动了行业技术进步，加快了煤矿安全生产形势持续好转，是煤矿企业、煤矿安全监管监察或煤炭行业主管部门的重要技术支撑单位。

取得了煤自燃火灾监测预警技术、深部矿井多物理场耦合条件瓦斯灾害防治技术、露天矿山地质灾害在线综合监测监控平台3项代表性科研成果；建成了国内最大的煤矿内外因火灾事故模拟验证平台、国内最大的煤矿热害事故分析鉴定平台、国内最大的矿用设备事故仿真与模拟验证平台。

1. 煤自燃火灾监测预警技术及应用

项目开展了煤自燃火灾及瓦斯爆炸在线预警与协同应急技术研究，揭示了煤自燃火灾及瓦斯爆炸致灾机理，发明了井下原位在线光谱束管监测技术，建立了煤矿灾害气体光谱预警技术体系，研制了井下大流量制氮防灾装备，实现了煤自燃火灾和瓦斯爆炸预防精准协同联动应急控制。

项目成果形成了1个平台，矿井火灾精准防灾产品20余种，授权发明专利23项，发表论文60余篇（SCI/EI检索28篇），获省部级一等奖5项。近3年，累计新增销售收入5.54亿元，项目成果成功应用于国家能源集团、中煤集团、晋能控股集团，累计保障煤炭安全回采8588万吨，实现间接经济效益300.38亿元，并有效保障了煤矿井下作业人员的生命安全。

2. 深部矿井多物理场耦合条件瓦斯灾害防治技术及应用

开展了深部开采瓦斯灾害防治关键技术研究，揭示了深部煤层瓦斯赋存机制与解吸规律，研发了煤层瓦斯含量、瓦斯压力、透气性系数、钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯放散初速度等关键参数测定成套技术，构建了瓦斯灾害测定及预测标准体系，研发了煤层水、气多样增透技术，形成了深部矿井多物理场耦合条件瓦斯灾害防治技术。

项目搭建了实验测试平台2套，开发了新装备7套，授权发明专利10项，发表学术论文19篇（SCI/EI检索11篇），出版专著2部，制定国家及行业标准5部，获省部级科技奖励13项。近三年累计销售收入9107.45万元，项目成果成功应用于神东集团、晋煤集团、大同煤业、沈阳焦煤、铁法煤业、西山煤电、平煤集团、阳煤集团、吉林能源等主力产煤矿井。

尤其在低渗煤层瓦斯强化抽采技术方面，依托国家重大专项、国家重点研发计划等项目，开展了高压空气爆破致裂技术与装备工业化应用、三维高压旋转水射流扩孔及割缝技术与装备、水力压裂增透技术及装备、井下液态二氧化碳致裂技术及应用等重大项目的研究，开发了液相、气相等多种手段的煤层增透技术，解决了因低渗煤层透气性差而导致的瓦斯抽采率低、瓦斯灾害严重等生产难题。研发了4套装备，授权发明专利8项，发表学术论文30余篇，制定企业标准2项。研究成果在山西、陕西、山东、吉林、黑龙江等产煤大省取得了较好的应用效果，直接经济效益超过3700万元。

3. 露天矿山地质灾害在线综合监测监控平台

针对抚顺西露天矿灾害历时长、扰动面积大，治理难度大，危害严重等问题，沈阳研究院依托重点实验室，重点实验室依托国家“十三五”重点研发计划项目《抚顺西露天矿区地质灾害综合治理研究》、《露天矿多元信息综合预测预警平台研发》等国家及省部级科研课题，系统地开展了《露天矿山地质灾害在线综合监测监控平台研发及建设》研究，项目的开展既可为露天矿山提供远程、一体化技术服务，保证露天矿安全生产，又可实现多方位、多渠道政府社会化服务模式，其安全效益、经济效益、社会效益均较突出。现阶段取得了如下代表性成果：

（1）在线监测与预警系统基于B/S架构的多工程浏览、查询与管理系统。系统包括通信模块、数据处理模块、采集模块和预警预报模块。

（2）监测系统可分层级显示，分别为全球、国家、省和露天矿等4个层级。 

（3）系统可实现卫星地图可视化、CAD可视化、矢量可视化，可以查看监测现场信息（监测区域地图、监测点分布列表、监测工程信息、3D效果）、监测位移变化趋势、水位数据、雨量数据等等其它不同的监测数据图表及变化趋势，可设置报警阈值与报警方式等，浏览报警日志与操作日志以及生成报表等。

（4）监测系统数据分析模块包含数据查询、数据对比、数据关联与拟合等功能，配置管理模块包含可视化管理、项目管理、监测点管理、报警条件管理等功能。流程可描述为现场设备进行数据上传，在解算系统里进行结算处理，在服务器数据库集群MySql进行数据存储，平台下的模块功可与服务器数据库集群MySql进行数据交互处理。

项目成果形成的软件著作权3项，发表学术论文13篇，研发/购置仪器平台4套，培养博士研究生1人，硕士研究生5人，晋升高级职称4人；制定煤炭行业标准4部。

4. 建成了国内最大的煤矿内外因火灾事故模拟验证平台

依托国家发改委矿山事故与职业病危害分析鉴定实验室投资建设项目，充分考虑了煤及其它可燃物自身的自燃特性、外因火灾的发生、发展和灾变时期的灾害发展过程测试以及火灾后灾害原因分析取证、事故过程反演等方面因素，建成了国内最大的煤矿内外因火灾事故模拟验证平台，实现了煤矿井下实际通风条件（0~10m/s）的典型电气火灾、胶带火灾、电缆火灾等3种外因火灾的模拟分析，具备对采用干粉、N2、CO2、惰泡等多种灭火装备扑灭外因火灾的技术有效性进行分析的能力；对火灾引发次生事故，特别是密闭施工期间引起的气体爆炸事故进行模拟分析，实现现行生产条件下不同漏风强度，不同漏风源、汇影响下的密闭设置合理性分析。现行矿山生产条件下火灾事故致因分析鉴定能力达到95%以上；为火灾技术标准及规范制修订提供参数分析验证的辅助支撑能力达到100%以上；实验室整体水平达国际领先水平。该平台包括煤矿内外因火灾事故模拟验证平台和密闭区有害气体动态运移与灾害模拟平台。

5. 建成了国内最大的煤矿热害事故分析鉴定平台

依托国家发改委矿山事故与职业病危害分析鉴定实验室投资建设项目，充分考虑了井下热害主控因素放热、井下复杂地质构造条件下地温场、复杂通风网络条件下井下风流与井下热源热湿交换特性、热害防治工程技术评价与防治工程措施有效性分析、热害灾后灾害原因分析取证、事故过程反演等方面，建成了国内最大的煤矿职业病危害分析鉴定实验室（热害部分），实现了对煤矿井下环境的巷道放热散湿、高温淋水放热散湿、机电设备放热、风流多场耦合、井下喷淋降温等因素进行模拟分析，具备了对采用通风、机械降温等的热害防治技术有效性进行分析的能力，对热害引发次生事故，特别是高温高湿事故进行模拟分析。现行条件下煤矿职业病危害分析鉴定能力提高到95%以上，为相关技术标准及规范制修订提供参数测试验证的能力达到100%；煤矿职业病危害重特大事故及时调查取证能力由80%提高到95%以上，为事故按时结案率达到100%提供科学分析鉴定依据；煤矿主要职业病危害防护设施实施效果模拟验证分析能力达到90%以上；填补国内煤矿职业病危害因素、防治工程有效性分析验证能力的空白，实验室综合技术能力达到国内领先水平。主要包括井下热湿环境模拟动态实验平台、反演模拟与效果验证计算平台、热害控制综合测试验证平台。

6. 建成了国内最大的矿用设备事故仿真与模拟验证平台

依托国家发改委新装备新材料安全准入分析验证实验室建设项目，充分考虑了提升矿用设备引发事故模拟仿真能力与矿用设备安全性能模拟分析验证能力，为专家论证、重大事故隐患鉴定和事故调查分析提供模拟分析技术和数据支撑的要求，建设了矿用设备事故仿真与模拟验证平台，具备了对采煤类、掘进类、机车类、运输类、通风类、救援类、抽排类、电气类、防灭火类、钻探类设备的安全性能进行模拟分析验证及模拟仿真培训。平台对矿用设备致因事故的模拟仿真能力达到了80%；对关键大型设备、主要生产系统的重要矿用装备的安全性能模拟分析验证能力达到了60%。填补矿用设备引发事故模拟反演与矿山设备安全准入模拟分析验证能力的空白，综合技术能力达到国际领先水平。主要包括矿用设备模拟分析验证系统、矿用设备事故仿真系统和矿用设备分布式联合仿真验证系统共3个模拟验证平台。