| 学科专业评审组： | 环境与资源利用组 | | 项目名称： | 综掘工作面磁化试剂水喷雾煤尘-瓦斯协同防治机理及应用技术研究 |
| 提名单位： | 陕西省煤炭学会 |
| 提名等级： | 三等奖 |
| 提名单位意见： | 煤炭是我国的主体能源，是保障国家能源安全的“稳定器”和“压舱石”。随着煤矿机械化、智能化水平的提高，煤炭开采强度大幅度提升，煤体破碎程度大幅增加，开采过程极易破碎产尘和瓦斯瞬时释放，影响矿井安全生产、污染井下作业环境。本项目针对掘进巷道综掘过程煤尘产尘大，瓦斯涌出异常的问题，采用理论分析、实验室测试、物理相似模拟、数值模拟和现场工业性实验等综合实验方法，系统分析了掘进工作面煤尘-瓦斯动态运移及分布特征，明确了磁化水喷雾的煤尘团聚与瓦斯缓释规律，揭示了磁化复合试剂对煤尘的沉降和煤体瓦斯解吸抑制机理，形成了综掘面磁化试剂水喷雾的煤尘-瓦斯协同防治技术体系，项目在陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿、陕西西韩兴隆煤矿有限公司、陕西星火煤业有限责任公司等多个矿区推广应用，取得了安全、能源与环境三重效益。
项目材料齐全、规范，无知识产权纠纷，人员排序无争议，符合陕西省科技进步奖提名条件。 |
| 项目简介： | 
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| 客观评价： | 
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| 应用情况和效益： | 
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| 主要知识产权和标准规范等目录： | 
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| 主要完成人： | - 姓名：肖鹏
排名：1
行政职务：副院长
技术职称：教授
工作单位：西安科技大学
对本项目技术创造性贡献：项目负责人，全面主持项目立项、方案设计、技术攻关与成果转化全流程，统筹理论和实验研究、数值模拟与现场试验，对创新点一、二、三均做出创造性贡献，投入工作量占本人工作量60%以上。主要贡献为：
（1）研制了高润湿与团聚复合试剂，推导了磁化润湿效应下瓦斯动态扩散力学模型，定量表征了煤尘促凝助沉行为。（见附件1-1、7-3、7-4）
（2）系统分析了不同类型煤体截割产尘的粒径分布特征，阐明了煤体类型及坚固度对粉尘形貌与粗糙度的影响规律。（见附件3-1、7-6）
（3）系统分析了不同喷嘴直径、喷雾压力对雾化特性的影响，明确了喷嘴喷雾参数与瓦斯、粉尘浓度的关系。（见附件3-5、7-5）
曾获国家科技奖励情况：（1）2025年，中国煤炭工业科学技术奖，二等奖，煤层瓦斯预抽钻孔高渗区多尺度裂隙演化及其修复关键技术研究，1/9，2025-2139-R01；
（2）2020年，中国煤炭工业科学技术奖，三软中厚煤层高强开采瓦斯综合防治技术研究，2/13，二等奖，2020-283-R02。 - 姓名：赵波
排名：2
行政职务：无
技术职称：讲师
工作单位：西安科技大学
对本项目技术创造性贡献：项目理论与实验研究核心骨干，主要承担分子模拟、机理分析、实验测试与论文撰写工作，深度参与创新点一、二、三研究，对成果理论体系构建起关键支撑作用，投入工作量占本人工作量60%以上。主要贡献为：
（1）研发了磁化溶液瓦斯解吸动态实验系统，探明了多工况下瓦斯解吸衰减控制规律，呼吸性粉尘降尘效率提升48.25%。（见附件1-3、3-2）
（2）构建了煤尘粒径、表面形貌、粗糙度与煤体润湿、煤尘团聚之间的关系，系统阐明了不同类型煤体破碎产尘的物理-化学特征。（见附件7-7）
（3）研究了试剂比例、浓度及磁化方式对雾化粒径的影响规律，明确了综掘面各设备的最佳布置方式。（见附件3-4、3-5）
曾获国家科技奖励情况：（1）2025年，中国煤炭工业科学技术奖，二等奖，煤层瓦斯预抽钻孔高渗区多尺度裂隙演化及其修复关键技术研究，6/9，2025-2139-R06。 - 姓名：成小雨
排名：3
行政职务：无
技术职称：高级工程师
工作单位：中煤能源研究院有限责任公司
对本项目技术创造性贡献：主要承担数值模拟、模型构建与理论分析工作，深度参与创新点二、三研究，对成果理论体系构建起关键支撑作用，投入工作量占本人工作量的60%以上。主要贡献为：
（1）确定了不同尘源、瓦斯涌出源产尘及瓦斯涌出占比，提出了煤尘、瓦斯浓度精准测定方法。（见附件1-2、7-2）
（2）构建了风流场-煤尘扩散数学模型，得到了不同时刻粉尘运移及瓦斯涌出分布规律。（见附件3-3、7-1）
曾获国家科技奖励情况：（1）2025年，绿色矿山科学技术奖，一等奖，煤系地层水力压裂微震智能监测与评价技术研究及应用，10/15，LKJ-2025-2-C1-40-2；（2）2025年，中国安全生产协会安全科学技术奖，二等奖，煤层复合增渗与瓦斯抽采协同调控促抽提效关键技术及应用，3/10，2025SSTPA-2-191-R03；（3）2024年，中国煤炭工业协会科学技术奖，二等奖，低瓦斯低渗厚煤层高强度开采矿井瓦斯精准治理技术研究，6/13，2024-2154-R06。 - 姓名：闫冬洁
排名：4
行政职务：无
技术职称：讲师
工作单位：西安科技大学
对本项目技术创造性贡献：主要承担分子模拟分析与论文撰写工作，深度参与创新点一、二研究，对成果理论体系构建起关键支撑作用，投入工作量占本人工作量40%以上。主要贡献为：
（1）构建了磁化试剂-水-煤-瓦斯全原子尺度模型，探明了磁场强化分子链热运动及抑制瓦斯扩散的内在机制。（见附件1-3）
（2）全方位确定了掘进工作面煤尘、瓦斯来源，圈定了高粉尘浓度区域以及高瓦斯浓度区域，明确了煤尘与瓦斯的时空分布特征。（见附件7-7）
曾获国家科技奖励情况：（1）2025年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，特等奖，低渗煤层脉冲注氮增流高效抽采瓦斯技术及工程应用，7/11，无。 - 姓名：张小军
排名：5
行政职务：总工程师
技术职称：高级工程师
工作单位：陕西省煤炭科学研究所有限责任公司
对本项目技术创造性贡献：主要承担装置研发、工艺参数优化与现场应用支撑工作，深度参与创新点三研究，对成果装备体系构建与现场实施起关键支撑作用，投入工作量占本人工作量的40%以上。主要贡献为：
（1）研发了集磁化试剂制备、固体试剂定量添加、增压输送于一体的煤尘-瓦斯协同防治装置系统。（见附件3-4）
曾获国家科技奖励情况：（1）2014年，第七届陕西省煤炭工业科技成果，二等奖，高压水射流增透防突设备研制及应用，2/8，无；（2）2016年，第八届陕西省煤炭工业科技成果，三等奖，西部黄土覆盖区采动滑坡灾害预警与对策研究，3/9，无；（3）2026年 第二届陕西省煤炭科学技术奖，三等奖，提高侏罗纪煤层综采块煤率成套技术与装备，4/5，2-2026-3-R04。 - 姓名：徐经苍
排名：6
行政职务：无
技术职称：高级工程师
工作单位：陕西陕煤澄合矿业有限公司
对本项目技术创造性贡献：主要承担现场测定、工程应用与推广示范工作，深度参与创新点三研究，对成果现场转化与应用验证起关键支撑作用，投入工作量占本人工作量40%以上。主要贡献为：
（1）构建了涵盖源头测定、运移分析、联合防控的综掘面磁化试剂水喷雾煤尘-瓦斯协同防治技术体系，并在西卓煤矿、山阳煤矿推广应用，效果良好。（见附件3-5）
曾获国家科技奖励情况：（1）2023年，中国煤炭工业科学技术奖，二等奖，构造复杂近距离煤层群瓦斯富集区致灾机理及防治关键技术，2/13，2023-2123-D01；
（2）2020年，中国煤炭工业科学技术奖，二等奖，三软中厚煤层高强开采瓦斯综合防治技术研究，6/13，2020-283-R06。
（3）2019年，第一届安全科技进步奖，二等奖，亲水剂对煤体瓦斯解吸抑制效应与工程应用，8/10，2019-2-035-R08。 - 姓名：张瑾
排名：7
行政职务：无
技术职称：讲师
工作单位：西安工程大学
对本项目技术创造性贡献：主要承担项目部分理论推导、实验设计及现场观测方案的制定。对创新点一做出了创造性的贡献，投入工作量占本人工作量40%以上，主要贡献为：
（1）配合开展了磁化试剂-水-煤界面模型的理论验证，协助完成了活性剂分子回转半径及界面构型等空间分布特征的模拟数据分析，为揭示磁场抑制瓦斯扩散的内在机制提供了支撑。（见附件3-6）
曾获国家科技奖励情况：无
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| 主要完成单位及创新推广贡献： | - 单位名称：西安科技大学
单位贡献： 西安科技大学作为本项目第一完成单位，投入研究人员27人，含教授2人、副教授2人、讲师3人及博硕士研究生20人，联合中煤能源研究院有限责任公司、陕西省煤炭科学研究所有限责任公司、陕西陕煤澄合矿业有限公司和西安工程大学，综合理论分析、实验测试、数值模拟、现场工业性试验等方法，系统开展综掘工作面磁化试剂水喷雾煤尘-瓦斯协同防治机理与应用技术研究。
项目系统阐明综掘工作面煤体产尘、瓦斯涌出及空间分布规律，剖析不同煤体截割产尘粒径特征，揭示煤体特性对粉尘微观形貌、粗糙度的影响机制，建立煤尘微观结构与润湿、团聚性能的关联体系；研发煤尘与瓦斯浓度精准检测技术，明确各类尘源、瓦斯源贡献占比，精准划定高危防控区域；构建巷道风流及煤尘扩散数值模型，探明不同通风条件下流场、粉尘与瓦斯时空运移分布规律。项目创新提出磁化试剂瓦斯缓释、煤尘凝降协同防控技术思路，自主研发高润湿、强团聚复合试剂，阐明磁化工艺、试剂浓度对煤体润湿性的调控机理，搭建多尺度仿真模型与瓦斯解吸动态实验系统，明确磁场强度是调控瓦斯解吸扩散的核心因素。基于理论成果，项目构建综掘面煤尘-瓦斯协同防控技术体系，研发一体化防控装备，优化喷雾参数与设备布设方案。该成果已在省内多座矿井推广应用，有效降低作业面煤尘与瓦斯浓度，防控成效显著。
- 单位名称：中煤能源研究院有限责任公司
单位贡献： 中煤能源研究院有限责任公司作为项目主要完成单位之一，先后投入研究人员10余人。项目成员在研究期间密切配合，开展理论分析及数值模拟等相关研究内容，高效完成了项目预期研究目标，取得了显著成绩。
在项目开展过程中，密切配合该项目主持单位，参与了煤巷综掘过程煤体产尘及瓦斯涌出与分布特征的研究，协助构建了不同通风方式下综掘巷道物理模型和风流场与煤尘扩散数学模型。同时，参与了磁化试剂/煤/瓦斯三相界面行为分子动力学特征的研究，协助构建了磁化试剂-水-煤界面模型及磁化试剂-水-煤-瓦斯全原子尺度模型，为进一步完善综掘面煤尘-瓦斯协同防治技术体系提供了理论支撑。
- 单位名称：陕西省煤炭科学研究所有限责任公司
单位贡献： 陕西省煤炭科学研究所有限责任公司作为该项目的主要参与单位之一，先后投入技术人员8人，项目成员在研究期间密切配合，开展装置研发及井下工业性试验等相关研究内容，高效完成了项目预期研究目标，取得了显著成绩。
在项目开展过程中，密切配合该项目主持单位，参与了综掘面磁化试剂煤尘-瓦斯协同防治装置系统的研发，配合完成了集磁化试剂制备、固体试剂定量添加、增压输送于一体的装置系统设计。同时，参与了磁化试剂水喷雾煤尘-瓦斯协同防治工艺参数的确定工作，配合分析了不同喷嘴直径、喷雾压力等参数对雾化特性的影响规律，为综掘面煤尘-瓦斯协同防治技术体系的现场应用提供了装备支撑。
- 单位名称：陕西陕煤澄合矿业有限公司
单位贡献： 陕西陕煤澄合矿业有限公司作为该项目的主要参与单位之一，先后投入技术人员12人，项目成员在研究期间密切配合，开展现场工业性试验及应用推广等相关研究内容，高效完成了项目预期研究目标，取得了显著成绩。
在项目开展过程中，密切配合该项目主持单位，运用项目提出的煤尘/瓦斯浓度精准测定方法，配合完成了掘进工作面不同涌出点尘源含量及瓦斯涌出量的现场测定工作，确定了不同尘源及瓦斯涌出源产尘与瓦斯涌出占比。同时，运用项目提出的综掘面磁化试剂水喷雾煤尘-瓦斯协同防治技术体系，在陕西省内多个矿井开展了现场推广应用，试验区域煤尘及瓦斯浓度得到显著控制，现场实际应用效果良好。通过该技术的应用，实现了矿井安全高效生产，为类似矿区提供了工程示范。
- 单位名称：西安工程大学
单位贡献： 西安工程大学作为该项目的主要参与单位之一，先后投入研究人员6人，其中副教授2名，讲师及研究生4名。项目成员在研究期间密切配合，开展化学试剂研发及微观机理分析等相关研究内容，高效完成了项目预期研究目标，取得了显著成绩。
在项目开展过程中，密切配合该项目主持单位，参与了磁化试剂对煤体瓦斯缓释及煤尘促凝助沉方法的研究，配合开展了表面张力、接触角、黏度等理化测试，协助厘清了磁化方式、试剂配比、溶液浓度等参数对煤体润湿性的调控规律。同时，参与了磁化润湿效应下煤体瓦斯解吸抑制及煤尘促凝助沉机理的研究，协助推导了磁化润湿效应下瓦斯动态扩散力学模型，为进一步揭示磁化试剂作用机理提供了理论支撑。
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| 完成人合作关系说明： | 完成人合作关系说明：1
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