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山西省重点实验室巡礼:深部岩土力学与地下工程国家重点实验室山西银锋分中心

本报记者 王瑶 山西科技报新媒体 2023-07-26

创新引领筑牢高质量发展之基


编者按


 

科技决定山西未来发展,创新引领三晋转型升级。作为科技创新体系的重要组成部分,重点实验室已成为孕育重大原始创新、助力高质量发展的重要科技力量。近年来,按照省委省政府战略部署,山西围绕传统产业转型升级和战略性新兴产业集群发展,不断加大扶持力度和建设水平,涌现出一批引领前沿、学科交叉、综合集成、国内外有影响的重点实验室,为我省2030年基本实现转型、2035年基本实现现代化目标发挥了有力的支撑作用。

为深入实施科教兴省、人才强省、创新驱动发展战略,展现山西发展的新领域、新动能、新优势,本报与省科技厅联合推出“山西省重点实验室巡礼”系列报道。“山西省重点实验室巡礼”将视角对准全省百余家重点实验室,用生动的笔墨、精彩的镜头,多角度、近距离记录实验室建设发展成效,多形式、立体化讲述富有成效的创新案例和鲜为人知的创新故事,多渠道、宽领域展示我省重点实验室近年来取得的丰硕成果。系列报道将努力把对科技创新的礼赞,以有高度、有深度、有温度的方式呈现出来,为奋力推进中国式现代化山西实践作出新的更大贡献。


深部岩土力学与地下工程国家重点实验室山西银锋分中心

提升深部资源开采率 实现煤矿降本增效

煤炭是我国稳定能源结构的重要支柱,如何安全、环保、高效地把这些沉睡在地下的乌金开采出来,一直是采煤行业所面临的最大难题。近年来,被业界誉为第三次矿业技术变革的“110工法”出现后才让这一难题得到初步解决。为了提升我省煤炭开采效率,深部岩土力学与地下工程国家重点实验室山西银锋分中心(以下简称“实验室”)以山西银锋科技有限公司为依托,与中国科学院何满潮院士及其团队的“深部岩土力学与地下工程国家重点实验室”共同建设,首次将国家级重点实验室引入省内并成立分支机构。

三年来,实验室在煤层厚度4米以下一次采全高工作面110工法推广应用、厚及特厚煤层综采放顶煤110工法关键技术研究及应用、智能化N00工法成套装备及关键技术研究与应用、煤炭开采其他新技术的研究推广、先进ICT技术在煤炭开采方面的应用、新材料的研究与应用方面,为煤矿提供煤炭开采技术支持与服务。

紧跟政策 不负时代担当建设家乡

煤炭是山西省传统优势产业,是稳定经济的压舱石。2019年,省委省政府印发了《山西能源革命综合改革试点行动方案》,推出了“变革煤炭开采方式,向绿色智能时代迈进”的重大举措,出台了有关国家重点实验室在省内建立分中心的鼓励政策。

一切正当其时,只须迈步前行。这个消息让在北京打拼的王彦军倍感振奋。作为在北京打拼近20年,曾任上市公司董事、副总经理的山西人,王彦军虽身在外地,内心却一直惦记着故乡的发展变化,总想着能返乡创业,此时返乡创业的机会终于等到了。

2020年1月,经省科技厅批准实验室正式成立,王彦军担任实验室主任,邀请何满潮院士担任实验室学术委员会主任一职,着力对实验室的运行、建设及未来发展方向给予指导,并将自身作为重要研究基地、科技成果孵化基地、高层次人才培养基地以及“深部岩土力学与地下工程国家重点实验室”在晋中、长治地区乃至山西省的推广中心,助力客户实现煤炭开采的更加安全、高效和环保。

多年来,实验室以“国家级科研平台,本地化服务体系”为模式,秉承着“开放、联结、融合、创新”的宗旨,利用先进绿色开采技术,为山西省煤炭企业提供最适合的服务,为山西省煤炭行业的可持续发展提供智力支持和技术保障。

因地制宜 高新技术引领产业变革

此前的很长一段时间,我国的煤矿一直采用的是比较传统的“121工法”。实验室通过与何满潮院士团队合作,引进无煤柱自成巷110工法,即1个工作面、1条巷道、0个煤柱,变被动“支”为主动“切”与“支”,使矿山压力变害为利,使矿井每开采一个工作面,既可以节省打一条巷道的成本,又能多回收一个保安煤柱的煤炭资源。将煤炭采出率提高20%,并从根本上防治矿井因为留设煤柱带来的瓦斯突出、煤柱自然发火、应力集中引起的下顺槽巷道难维护等技术难题,解决了因掘进导致接续紧张问题,实现了延长矿井年限及无煤柱高回收率开采,将我省深部资源开采技术推向新高度。

“2020年,我们将‘110工法’与山西和顺正邦神磊煤业有限公司实际情况结合应用,实现综放开采面高产高效的目标,每日多回收煤炭资源360t,产生经济效益12.96万元,每年多产生经济效益4665.6万元。”王彦军说。

不同的煤层有不同的采掘条件,已经挖掘完毕的煤层形成了采空区,采空区下方煤矿的采掘成为一个难点。2021年,实验室在原有技术的基础上,进行科研攻关,结合吕梁地区某矿的实际情况,采用了“采空区下方厚煤层工作面运输顺槽切顶留巷关键技术”,使得无煤柱自成巷技术体系更加完善,用切顶沿空留巷开采,工作面每回采1米,多回收原煤189t。根据目前矿井剩余储量,累计可多回收煤炭资源80万t,按照目前市场价800元/t计算,价值约6.4亿元,并形成长期转化模式。

目前,实验室获得中国矿业知识产权联盟《无煤柱自成巷-110工法》专利池全部专利授权.自主申请专利共计46个,其中发明专利26项,实用新型专利20项,取得授权实用新型专利20项,其中发明专利2项;参与编写了《无煤柱自成巷110工法》能源行业标准;发表论文37篇,其中SCI论文18篇,EI论文19篇。实验室承担的“厚煤层综采放顶煤无煤柱自成巷110工法”项目获山西省科学技术协会“金桥工程”一等奖;“厚煤层综放110工法关键技术研究及应用”获第十一届中国技术市场协会“金桥奖”优秀项目奖;“无煤柱自成巷110工法关键技术及应用”获中国产学研合作创新成果奖二等奖及绿色矿山科学技术奖一等奖。2021年,山西银锋科技有限公司通过了高新技术企业认定;2023年,通过了山西省“专精特新”中小企业认定。

合作共赢 实现人才发展双向奔赴

人才是支撑产业发展的基础。实验室根据中心发展战略目标,针对交叉创新和基础前沿科研工作的需求,不断深化和丰富人才队伍建设。目前,实验室除研究人员外,还配备有专业齐全的技术人员和管理人员。现有固定人员39人,正高职称3名、副高职称6名,中级职称4人,其中博士研究生8人,硕士研究生18人。

为了持续保持科学研究和产业开发的高水平产出,实验室通过设置开放基金、举办学术会议等方式加强合作共享,深化合作机制,细化合作细节。2020年,实验室设立开放课题研究基金,遴选出拟立项资助开放课题3项,与山东理工大学、同济大学、太原理工大学展开了深度交流。目前,实验室开放研究基金课题共产出高水平论文7篇,申请发明专利3项。同时,实验室充分发挥产学研作用,与太原理工大学材料科学与工程学院签订了产学研合作协议,建立了“产学研合作基地”在煤炭开采及附属行业深入进行研究;并与中国矿业大学(北京)展开合作,联合申报了国家自然基金项目、中央引导地方等项目。

未来,实验室将持续以煤炭资源智能化、数字化绿色开采技术的研发和推广作为重点,以国家资源开放为背景建设高水平特色专业科研平台,持续进行成果转化工作,努力推动煤炭安全高效绿色开采,深入研究并完善生态采煤、绿色采煤、煤矿数字化转型的先进技术,将数字化、产业化与绿色开采技术进一步融合,为我省清洁低碳、安全高效的能源体系建设添砖加瓦。

责     编 ▍张   帆
编     辑 ▍李志刚 
内容来源▍山西科技报
投稿热线▍山西科技报新媒体0351-4159175

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