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“保水采煤创新团队”专利技术转化效益显著

2025-06-13 09:292650中国矿业报

长期以来,黄河流域煤炭高强度开采造成的区域性地下水水位下降,以及由此诱发的一系列生态环境问题,是我国能源安全、黄河流域生态安全中的一个重大课题,也是黄河领域环境保护和高质量发展的亟待解决的难题。这也是中国矿业大学范立民教授带领的“保水采煤创新团队”长期的事业追求和光荣使命。

近年来,该团队系列“保水采煤技术”陆续获得国内外发明专利授权。据统计,2015年以来,团队授权发明专利60余件(其中海外发明专利13件),涵盖了从关键评价参数获取、评价技术方法、保水条件分区技术、采煤保水技术、采煤扰动强度探测与评价技术、受损含(隔)水层修复装备与技术、监测预警装备与技术、纳米气泡水位恢复材料与技术、煤矿全生命周期保水效果评价技术等。既有新技术,也有新工艺、新材料、新装备,实现了从矿区勘探、规划、矿井(采区)设计、开采、监测预警、采动损伤修复、结果评价等煤矿开发全生命周期覆盖的水资源保护与修复技术。

在含水层结构的扰动评价方面,授权有矿区生态潜水扰动程度评价方法、浅埋煤层保水开采适用条件及评价技术等领域专利技术。保水采煤室内试验系统授权有保水开采“声发射-红外辐射”实验系统、隔水层再造效果的实验室模拟及测试方法等专利技术,为含水层结构保护的开采区域优选、试验模拟等新技术。

在服务于矿区规划的保水采煤条件分区方面,授权专利包括“五图-三带-两分区”保水采煤方法、绿色低碳保水采煤优选方法、风化基岩含水层结构保护的识别方法、煤层底板含水层结构保护的分类方法、煤层顶板含水层结构保护的分区方法等,为区域性煤炭工业规划、矿区开采区域优选提供了新技术。范立民教授团队采用这一技术,先后四次编制(修订)了榆神府矿区保水采煤地质条件分区图,为区域性煤炭工业规划、矿区规划环评和开采区域选择,提供了科学依据。

在含水层结构保护技术方面,即保水采煤技术方面,授权20余项专利技术。如水位水量协同控制技术、覆岩渗流隔离带稳定性控制方法和渗流隔离带阻水稳定性控制技术、充填采场最大滞后充填距离确定方法、采空区滞后充填高效保水技术、三位一体保水采煤技术、多层位水资源协同保护采煤技术、近距离煤层与上覆区段煤柱协同开采方法、分层开采保水技术与方法等,以及专门为中小煤矿服务的无人智能化连采连充保水采煤技术等。

在采动损伤监测、探测与评价方面,授权专利包括黄土中采煤导水裂隙高度探测方法、煤岩破裂的红外辐射监测装备及技术、采动过程中地下水流速流向快速测定仪器和技术等。为实时监测、监控采煤工作面的含(隔)水层扰动动态提供了技术方法和部分仪器装备。

在采区水位监测、监控及预警方面,授权专利包括壁式连采连充保水采煤及水资源运移监测、水害预警方法、地质位移监测设备和方法及软件系统、保水采煤分布式监测预警系统等。同时,团队还登记了11项软件著作权,为采煤过程中的地下水监测、预警提供了全套技术和装备,确保早监测、早预警、早受益。

在含(隔)水层采动损伤修复和防控方面,授权专利包括真空预压修复受损隔水层、旋喷再造受损隔水层、含水层顶底板加固注浆技术工艺与材料方法等,为部分确需开采,现阶段又无法完全保障含(隔)水层结构完整的区域,采前、采后含水(隔)层加固和修复提供了新技术。

近年来,“保水采煤创新团队”的技术在陕西、山西、内蒙古、宁夏、新疆等省(自治区)数百处煤矿转化应用,遏制住了矿区水位下降的趋势,实现了矿区地下水水位的科学管控。(李平)


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