产学研联合攻关十余年 实现煤炭回收重大突破

在日前揭晓的2018年度国家科学技术奖评选中，西安科技大学有两项成果获得国家科技进步二等奖，分别是王晓利教授主持完成的“煤矿柔模复合材料支护安全高回收开采成套技术与装备”、李崇贵教授参与完成的“高分辨率遥感林业应用技术与服务平台”。日前记者走进西安科技大学，对话王晓利教授，探秘他们十余年产学研联合攻关，实现了煤炭安全高回收开采重大技术突破的故事。

大学时萌生提高煤炭回收率的想法

王晓利教授说，1977年他考上大学就接触煤矿行业。当时有的地方矿的回收率只有百分之十几，还有80%以上的煤炭都丢在地下。煤炭是经过上亿年形成的，如果浪费了是非常可惜，从此他就萌生了提高煤炭回收率的想法。这就是他们研究的初衷。

王晓利介绍，我国煤炭行业发展很快，但是还有许多有待于进一步优化的地方，即使是在最先进的技术下，煤炭开采过程中煤炭的回采损失仍然在10%左右。“我们想要做的就是在生产过程中，把损失的10%采出来，虽然这是个理想化的状态，但我们在尽力去做这样一件事情。”

计划未来对采空区煤矿进行复采

“煤矿柔模复合材料支护安全高回收开采成套技术与装备”项目由王晓利教授团队与神华、潞安等单位合作，经过十余年产学研联合攻关，发明了三维纺织结构柔性模板（简称柔模），研制出以柔模为增强体，矿用自密实混凝土为基体的三维纺织结构混凝土复合材料，利用该材料支护巷道、巷旁和采空区等开采空间，实现了煤炭安全高回收开采技术的重大突破。

“首先，从生产过程来说，要把煤炭尽可能多地采出来，就要实行无煤柱开采。我们采用柔模混凝土复合材料，随着工作面回采，在采空区边缘浇筑一道连续密闭的混凝土墙体，将巷道保留下来，为下一个工作面服务，利用混凝土墙体置换区段煤柱，提高煤炭回采率，利用柔模混凝土复合材料，将这部分损失的煤炭更安全有效地采出来。这种技术，在高瓦斯环境应用，使开采更加安全，目前该技术正在大规模地推广应用。其次，该技术还可以将一些水下、建筑物下等难以开采的煤炭开采出来。这项技术的目的就是把能开采的煤炭尽最大可能都开采出来。”

据了解，王晓利教授团队项目技术的作用，一是将煤炭生产时损耗的10%救回，二是将复杂地层的煤炭有效开采出来，同时还计划未来对采空区的煤矿进行复采，回收采空区煤柱。

经常在矿井下全天连轴转

王晓利说，上大学时导师就带着他对煤炭的开发技术进行研究，他的毕业论文也是与煤炭开采有关，从此他就开始和采煤打交道。

该研究项目在上个世纪90年代就有了想法，2000年以后开始进行实验。在实验室里做了大量的实验，然后再去隧道试验，通过大量的实验和研究有了八九成的把握后，再拿到生产现场去试验。王晓利介绍，2010年无煤柱开采技术在河北一项目成功使用，随后就在全国各地推广，目前已经在内蒙古、山西、宁夏等9个省区的54座煤矿进行推广应用。

“与煤矿打交道是一件艰苦的差事，像我们在井下经常一待就是24个小时。我们经常在井下工作，而且还要和工人的工作时间协调好。”王晓利表示，虽然他们的研究是以回收率为主体提出来的，但同时也解决了安全问题，目前无煤柱开采采用沿空留巷技术更多的就是看中安全。“不仅如此，我们还将瓦斯搬到地面上之后燃烧再利用，这也是这项技术的延伸部分。”

记者任娜实习生张雨琦

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