涉煤涉矿!2025山西科技重大专项计划 “揭榜挂帅”(第一批)项目张榜

2025-07-17
来源:山西省科学技术厅


为深入贯彻科技创新论述,推动科技创新与产业深度融合,山西省科学技术厅公布2025年度科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目(第一批)。此次张榜的14个项目中,多个与煤炭矿山领域紧密相关,涵盖煤炭开采、瓦斯治理、煤矸石资源化利用及煤层气开发等关键环节。其中,井工煤矿超低浓度瓦斯高效利用、煤矿瓦斯抽放巷道用小转弯半径TBM技术、煤矸石大规模低成本高效资源化利用等项目,聚焦煤炭生产过程中的技术瓶颈,旨在通过关键技术研发与装备创新,提升煤炭开采的安全性与效率,降低环境污染,推动资源循环利用。同时,深层煤层气地质工程一体化开发、山西高矿化地热田砂岩热储高效回灌等项目,则着眼于煤炭伴生资源的综合开发利用,拓展煤炭产业价值链。此外,还包括基于三维地质模型精准导向智能坑道钻机及配套测量工具开发与应用研究、高强韧高冲击功锚杆钢关键制备技术研发及产业化等项目。这些项目的实施,将有助于提升山西省煤炭产业的核心竞争力,推动煤炭工业向安全、高效、绿色、智能化方向转型升级,为全国煤炭行业高质量发展提供示范引领。


关于2025年度山西省科技重大专项计划 “揭榜挂帅”项目(第一批)张榜的通知

各有关单位:

为深入贯彻习近平总书记关于科技创新的重要论述,全面贯彻落实党的二十大和二十届二中、三中全会精神,推动科技创新与产业创新深度融合,因地制宜发展新质生产力,按照省委、省政府部署,省科技厅凝练形成了2025年度山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”(第一批)项目,现张榜公布,欢迎国内外优秀科研团队挂帅揭榜。具体事项通知如下。

一、张榜项目

本次张榜项目共14项,其中企业重大技术攻关类12项、重大基础前沿与民生公益类2项。

(一)企业重大技术攻关类

1. 井工煤矿超低浓度瓦斯高效利用关键技术及装备研发

2. 基于三维地质模型精准导向智能坑道钻机及配套测量工具开发与应用研究

3. 煤矿瓦斯抽放巷道用小转弯半径TBM技术与装备研发

4. 煤矸石大规模低成本高效资源化利用关键技术研发与示范

5. 全钒液流电池80kW级高功率密度电堆关键技术研究及示范应用

6. 十二轴16200KW重载永磁直驱电力机车技术攻关与示范

7. 轨道交通永磁牵引电机数字化研制关键技术攻关与应用

8. AR光波导用12英寸碳化硅单晶材料研发与应用

9. 芯片堆叠热压键合技术与装备研发

10. 高强韧高冲击功锚杆钢关键制备技术研发及产业化

11. 放射性核素抗体偶联抗癌药物开发

12. 耐密高产玉米种质创制与新品种选育

(二)重大基础前沿与民生公益类

13. 深层煤层气地质工程一体化开发技术研究与应用

14. 山西高矿化地热田砂岩热储高效回灌技术研究

张榜项目具体信息详见附件1。

二、揭榜方资格要求

(一)揭榜方应为国内外有研究开发能力的高校、科研机构、科技型企业或新型研发机构等单位。鼓励产学研合作组建创新联合体揭榜。鼓励符合条件的民营企业牵头或参与揭榜。

(二)揭榜方能对张榜项目的技术需求,提出计划合理、目标清晰、路线可行的技术攻关揭榜方案,项目相关核心技术应有自主知识产权。

(三)揭榜方应具有完善的科技管理、科技合作和保障机制,能为项目实施提供技术和科技团队保障。

(四)揭榜方财务状况良好且管理规范。

(五)揭榜方以及团队成员应具有良好的科研诚信和社会信用,无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关领域信用“黑名单”记录。

(六)重大项目实行行政、技术两条责任体系。项目负责人是行政责任主体,由揭榜方分管该项工作的行政负责人担任,技术挂帅人是技术责任主体。

(七)技术挂帅人应弘扬科学家精神,具有优良作风学风。无年龄、学历和职称要求,鼓励有信心、有能力组织好关键核心技术攻坚的优势团队积极申报。鼓励青年人才领衔揭榜。

 (八)鼓励推荐一名青年科研人员担任青年技术挂帅人。青年技术挂帅人,申请当年男性不超过35周岁(1990年1月1日以后出生),女性不超过40周岁(1985年1月1日以后出生)。

(九)技术挂帅人(含青年技术挂帅人)同一年度内限主持申报1项山西省科技计划项目(含中央引导地方科技发展资金项目;平台类、奖补类除外),如申报的计划项目未能立项时,方可再次申报。

(十)技术挂帅人(含青年技术挂帅人)主持在研和申报山西省科技计划项目(平台类、奖补类除外)总数不得超过2项。已主持山西省科技重大专项、重点研发计划、关键核心技术和共性技术研发攻关专项在研项目的,不得作为技术挂帅人揭榜。不得因申报新项目而退出在研项目。退出后在原项目执行期内,原则上不得作为负责人申报新的计划项目。

(十一)参与项目论证的专家不得牵头或参与揭榜所论证的项目。

三、揭榜流程

(一)企业重大技术攻关类

1.牵线撮合。有意向的揭榜方与省科技厅联系,并将《揭榜意向表》(格式详见附件2)发送至相应电子邮箱。省科技厅将提供牵线搭桥、政策咨询等多方面服务。

2.对接洽谈。揭榜方、需求方积极主动对接,相互考察,公平竞争洽谈,细化落实相关内容要求,共商合理技术方案。允许项目需求适当微调,对达成双方共识的,签署初步合作协议意向,并形成揭榜方案。

3.材料报送。请揭榜方将揭榜方案(格式详见附件3)、初步合作协议意向、PPT汇报材料(时长20分钟。PPT要重点突出、图文并茂,配有声音解说)等相关书面和电子版材料(纸质材料双面打印一式7份,加盖公章,光盘一套)与需求方核对后并密封,统一由需求方在2025年9月5日17:30前报送至相应地址。

密封处请加盖需求方公章,密封文件袋上需写明揭榜挂帅项目编号及名称、揭榜牵头单位、联合揭榜单位、需求方、项目负责人、技术挂帅人、联系人及电话、投送日期。

需求方报送揭榜材料时,报送人须提供本单位出具并盖章的介绍信、身份证复印件、联系方式。

4.论证揭榜。省科技厅组织专家对揭榜方的资质条件、揭榜方案可行性、需求方满意度等进行论证,提出拟中榜名单。同一张榜项目揭榜方超过3家的,参照《山西省科技项目招标投标管理暂行办法》(晋政办发〔2016〕52号)的规定执行。

5.结果公示。拟中榜名单向全社会进行公示。公示无异议的项目,由需求方、揭榜方、省科技厅共同签订三方协议,及时发布成功揭榜公告。

(二)重大基础前沿与民生公益类

1.对接沟通。有意向的揭榜方与省科技厅联系沟通,并将《揭榜意向表》(格式详见附件2)发送至相应电子邮箱。省科技厅将积极提供政策咨询等服务。

2.材料报送。请揭榜方将揭榜方案(格式详见附件4)、PPT汇报材料(时长20分钟。PPT要重点突出、图文并茂,配有声音解说)等相关书面和电子版材料(纸质材料双面打印一式7份,加盖公章,光盘一套)密封,在2025年9月5日17:30前报送至相应地址。

密封处请加盖揭榜牵头单位公章,密封文件袋上需写明揭榜挂帅项目编号及名称、揭榜牵头单位、联合揭榜单位、揭榜方技术挂帅人、联系人及电话、投送日期。

揭榜方报送揭榜材料时,报送人须提供揭榜牵头单位出具并盖章的介绍信、身份证复印件、联系方式。

3.论证揭榜。省科技厅组织专家对揭榜方的资质条件、揭榜方案可行性等进行论证,提出拟中榜名单。同一张榜项目揭榜方超过3家的,参照《山西省科技项目招标投标管理暂行办法》(晋政办发〔2016〕52号)的规定执行。

4.结果公示。拟中榜名单向全社会进行公示。公示无异议的项目,由省科技厅、揭榜方共同签订协议,及时发布成功揭榜公告。

四、资金管理

重大项目原则上应设立专用账户,实行专款专用。省科技厅、需求方、揭榜方共同管理。

企业重大技术攻关类项目,需求方及其关联单位不能作为主揭榜方,可参与揭榜,但承担的任务量不得高于总任务量的50%,使用的科研经费不得高于总经费的50%。

五、其他要求

(一)项目揭榜方案研究内容应涵盖揭榜项目所列具体研究内容的全部考核指标。

(二)项目实施周期一般不超过3年,必要时可延长至5年。

(三)揭榜方、需求方在技术攻关过程中,应本着实事求是的精神,严格遵循科研诚信、科技伦理等有关规定,坚决杜绝弄虚作假、串通控榜等不良行为发生。

(四)揭榜方应切实履行科研诚信主体责任,对项目申报材料的真实性和项目经费使用的合法性、真实性负责。

(五)揭榜申请材料和相关证明材料不得包含禁止公开的涉密内容。

(六)加强关键技术领域标准研究。支持鼓励在科技研发中设置标准研制指标,及时将科技成果转化为标准,以科技创新提升标准水平,以标准为产业创新提供引领和支撑。项目实施后形成标准研究成果的比例不低于55%。

六、联系方式

(一)1-2、5、13-14号项目

联 系 人:能源与节能环保科技处 索静

联系电话:0351-2029629

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1211办公室

电子邮箱:sxskjtnyc@163.com

(二)4号项目

联 系 人:能源与节能环保科技处 张杰

联系电话:0351-4043057

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1211办公室

电子邮箱:sxskjtnyc@163.com

(三)3、6-7号项目

联 系 人:信创和大数据科技处 陈慧峰

联系电话:0351-4041100

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1120办公室

电子邮箱:kjtxcc@126.com

(四)8-10号项目

联 系 人:半导体与新材料科技处 李大赵

联系电话:0351-4060105

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1117办公室

电子邮箱:kjtxclc@163.com

(五)11号项目

联 系 人:大健康与生物医药科技处 薛强强

联系电话:0351-4046610

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1111办公室

电子邮箱:sxskjtjkc@163.com

(六)12号项目

联 系 人:现代农业科技处 王潇冉

联系电话:0351-4052368

联系地址:太原市滨河西路南段129号双创基地A座1218办公室

电子邮箱:sxskjtxdnyc@163.com


附件(点击下载):

1.2025年度山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目(第一批)信息.pdf

2.揭榜意向表.doc

3.山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目揭榜方案(企业重大技术攻关类).doc

4.山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目揭榜方案(重大基础前沿与民生公益类).doc


山西省科学技术厅

2025年7月16日


附件 1


2025 年度山西省科技重大专项计划

“揭榜挂帅”项目(第一批)信息

2025 年 7 月


1
井工煤矿超低浓度瓦斯高效利用关键技术及装备研发


一、需求单位

山西航天工业研究院集团有限公司

二、研究内容

1.新型超低浓度瓦斯蓄热氧化成套技术和装备研发

研究系统内气体流场分布特性及其对热传递、氧化反应的影 响机制;优化蓄热体结构、气流分布装置及反应室构型;研发具 有高热容、高导热/辐射特性、低热膨胀系数及优异抗热震性能 的新型梯度复合蓄热材料体系;探究新型蓄热体结构对热传递效 率、热损失抑制及温度场均匀性的影响规律;实现系统在超低浓 度条件下的热自持运行,突破现有技术运行浓度下限。

2.低成本催化剂及超低浓度瓦斯蓄热催化氧化技术和装备 研发

开发高性能耐硫瓦斯蓄热催化氧化催化剂 ,研究活性组分 (单/双金属)配比、载体性质与结构形貌的协同调控,阐明构-   效关系及多活性位协同机制;揭示硫形态、载体硫酸盐化与金属 特性对耐硫性能的影响规律,通过电子结构调变和特殊结构设计 提升抗硫能力,并原位解析硫中毒机理;建立催化性能评价体系,优化固定床反应器热力学/动力学过程 ,结合流场模拟设计制造 蓄热催化氧化核心设备,实现从小试到工业应用的放大验证。研 究新型蓄热催化氧化反应床型,开发新型催化氧化蓄热层及催化 层材料及结构,优化完善固定床反应器中超低浓度瓦斯催化氧化 过程热力学及动力学性能,研发超低浓度瓦斯蓄热催化氧化技术 和装备。

3.基于“空-天-地”立体监测的煤矿风排瓦斯智能分析与利用 关键技术研究

构建煤矿风排瓦斯“空-天-地” 三维立体动态监测网络,建立 多源异构监测数据的动态采集、高效传输与融合处理机制;研究 基于多源数据融合的风排瓦斯总量精准计量方法与模型,克服传 统点式监测的局限性;探索立体监测网络所提供的高精度、动态 数据在优化风排瓦斯利用的应用价值,为风排瓦斯高效、安全、 规模化利用提供数据基础和技术支撑。

4.超低浓度瓦斯高效利用示范工程建设与验证

在选定典型井工煤矿 ,集成上述课题研发的核心技术与装 备,设计、建设并运行超低浓度瓦斯高效利用示范工程;对示范 工程进行长期运行监测、全面性能测试及综合效益评估;基于运 行验证数据与实践经验,形成超低浓度瓦斯高效利用技术标准 体系。

三、揭榜方任务

1.新型超低浓度瓦斯蓄热氧化成套技术和装备研发

研究系统内气体流场分布特性及其对热传递、氧化反应的影 响机制;研发具有高热容、高导热/辐射特性、低热膨胀系数及 优异抗热震性能的新型梯度复合蓄热材料体系;探究新型蓄热体 结构对热传递效率、热损失抑制及温度场均匀性的影响规律;实 现系统在超低浓度条件下的热自持运行,突破现有技术运行浓度 下限。

2.低成本催化剂及超低浓度瓦斯蓄热催化氧化技术和装备研发

开发高性能耐硫瓦斯蓄热催化氧化催化剂,揭示硫形态、载 体硫酸盐化与金属特性对耐硫性能的影响规律,通过电子结构调 变和特殊结构设计提升抗硫能力,并原位解析硫中毒机理;建立 催化性能评价体系,优化固定床反应器热力学/动力学过程 ,结 合流场模拟设计制造蓄热催化氧化核心设备,实现从小试到工业 应用的放大验证。研发超低浓度瓦斯蓄热催化氧化技术和装备。

3.基于“空-天-地”立体监测的煤矿风排瓦斯智能分析与利用关键技术研究

构建煤矿风排瓦斯“空-天-地” 三维立体动态监测网络,建立 多源异构监测数据的动态采集、高效传输与融合处理机制;研究 基于多源数据融合的风排瓦斯总量精准计量方法与模型,克服传 统点式监测的局限性。

4.超低浓度瓦斯高效利用示范工程建设与验证

在选定典型井工煤矿 ,集成上述课题研发的核心技术与装备,设计、建设并运行超低浓度瓦斯高效利用示范工程;对示范 工程进行长期运行监测、全面性能测试及综合效益评估;基于运 行验证数据与实践经验,形成超低浓度瓦斯高效利用技术标准 体系。

四、揭榜技术考核指标

1.超低浓度瓦斯蓄热氧化装备大风量( 120000m3/h 以上)燃   烧室核心区域温差小于 50℃ ;蓄热体比热容大于 1000J/kg*K , 热膨胀系数小于 6*10-6/K,耐热冲击大于 350℃;装备单台(套) 处理能力 ≥ 120000m3/h,处理瓦斯浓度 ≤0. 18% ,氧化率 ≥95%。

2. 开发一种具有优异抗硫性能的低贵金属或非贵金属氧化 催化剂;在体积空速 15000h-1,含硫化合物 30ppm 的条件下,甲 烷转化温度 T90 不高于450℃;在体积空速 15000h-1,含硫化合物 30ppm,H2O=5 vol.%工况下,反应 1000 小时,活性衰减 ≤ 10%; 研发超低浓度瓦斯蓄热催化氧化技术和装备的单台(套)处理能 力 ≥ 120000m3/h,处理甲烷浓度 ≤0. 15%,装备稳定运行 5000 小 时以上,甲烷氧化率 ≥95%。

3.建成高精度甲烷立体动态监测网络,监测设备的检测精度 达到 1ppb。

4.形成甲烷浓度8%及以下的超低浓度瓦斯利用技术,抽采 瓦斯利用率>90% ,形成超低浓度瓦斯高效利用技术标准体系。

五、揭榜方条件要求

1.基本资格要求。揭榜方应有能力完成需求方提出的任务需求,能提出并保证实施方案的可行性。鼓励高等院校、科研机构、 企业等各类创新主体组成联合体共同揭榜。

2.科研能力和条件要求。揭榜方应具备完成榜单项目所需的 科研条件和研发能力,包括相应的技术储备、研发团队和实验设 施等。揭榜方应有持续的技术创新能力,能够保证项目的顺利实 施和高质量完成。

六、实施目标

产业效益:建成煤矿超低浓度瓦斯高效利用示范工程;开发 新型超低浓度瓦斯蓄热氧化成套装备;开发新型低成本催化剂, 开发超低浓度瓦斯蓄热催化氧化装备 ;开发高精度甲烷监测平 台,建立综合精准检测核算计量系统,仪器装置国产化;形成煤 矿瓦斯全浓度综合利用技术方案。

经济效益:推动低浓度瓦斯资源高效转化为清洁能源,降低 煤矿企业用能成本,提升资源附加值;通过开发低成本催化剂及 氧化装备促进瓦斯利用技术规模化应用;带动瓦斯抽采装备、环 保催化剂、碳监测装置等产业链发展,助力区域经济转型。

社会效益:大幅减少甲烷等强温室气体排放,改善矿区及周 边生态环境质量;通过空-天-地动态监测网络助力“ 双碳” 目标落 地;构建覆盖“技术研发-装备制造-碳资产管理” 的产业生态,推 动煤炭行业从传统采掘向“ 清洁能源供应+ 数字化服务” 模式升 级,促进资源型地区可持续发展。

七、联系方式(见原文)


2
基于三维地质模型精准导向智能坑道钻机及配套测量工具开发与应用研究


一、需求单位

山西长平煤业有限责任公司

二、研究内容

1.碎软煤层全断面高速电液钻机研发

开展碎软煤层全断面高速电液钻机研发,提高在碎软煤层穿 层或软硬煤岩复合钻进过程中的施工效率和中靶精度,实现钻进 施工 250m 精度误差在±1m 之间;应用阻燃型动力头润滑液,保 持钻机持续高速工作动力头表面温度低于 150℃ , 为全断面高速 电液钻机稳定运行提供保障;配套电驱可变流量、可变压力双控 变泥浆泵车,实现一套泵车完成高压注浆、冲孔、震击钻进和割 缝功能。

2.基于多参数的随钻地质导向随钻测量系统工具研发

研发基于多参数、高频振动、高钻压和有线高速传输通道条 件下的随钻测量系统工具集成,实现煤岩层精确辨识,提升目标 地层钻遇率,满足煤层瓦斯抽采、富水层疏放和煤系地层精确探 测等定向钻孔施工需要,开展基于井下钻孔测量数据的煤岩力学 参数研究。根据数据模型的反馈和地质钻孔的分析可迅速调整当前区域钻孔设计,调整孔径、孔深和钻孔层位,实现瓦斯抽采效 果显著提升,抽采效率提升。

3. 随钻地质透明数据分析与应用

通过以上数据测量系统实时获取孔底随钻测量参数,研发高 抗振有线钻杆,结合井下5G 数据传输系统传输到地面数据中心 进行数据处理分析;开展对围岩强度、地质参数、几何参数和工 程参数的协同分析,及时更新钻孔数据三维地质模型,为井下采 掘工作面透明地质提供数据支持。

4.碎软煤层多技术联合应用工程示范

开展碎软煤层全断面高速电液钻机、钻具、多参数测量工具 与原有数据模型匹配度验证;开展设备运行可靠性、稳定性、适 应性、技术拓展性和可推广性验证,示范项 目工程量为 3000m。

三、揭榜方任务

研发适合于长平矿碎软煤层、穿层全断面高速钻机,实现软 硬复合煤(岩)层快速有效钻进;配套研发基于多参数的随钻地 质导向测量系统工具、钻具集成,实现煤矿井下钻孔地质信息的 有效测量,结合已有的钻孔数据三维地质模型综合研判,实现坑 道钻进过程闭环控制与优化。

研发全断面高速钻机,可自动浮动钻进,可大幅提高软硬复 合层钻孔保直率;研发配套的钻杆、液动潜孔锤、钻头、扶正器 等相关钻具;研发电驱可变流量、可变压力双控变泥浆泵车;研 制包括方位伽马、自然伽马、电阻率在内的地质测量工具;协助完成项目示范。

四、揭榜技术考核指标

1.研发全断面高速钻机,钻机为电液遥控控制具有自动浮动 钻进功能,提高软硬复合层钻孔保直率,要求施工 250m 孔长保 持误差在±1m ,适应钻具直径∮65~ ∮ 114 ,钻具长度 1m~3m,单 次进给量不少于 1.5m ,最高钻速 1400 转/min 。电驱泥浆泵压为 8~30MPa ,最大流量 200~600L/min.

2.碎软顺煤层及穿层钻孔施工可沿目标层位钻进,钻孔成孔 率达到 90%以上。

3.实现煤岩层精确辨识, 自然伽马、方位伽马测孔探测范围 达到±0.3m 以上,电阻率测孔探测范围达到±1.5m 以上。

五、揭榜方条件要求

1.基本资格要求。揭榜方应有能力完成需求方提出的任务需 求,能提出并保证实施方案的可行性。愿意在山西省内实现产业 和工程转换。鼓励高等院校、科研机构、企业等各类创新主体组 成联合体共同揭榜。

2.科研能力和条件要求。揭榜方应具备完成榜单项目所需的 科研条件和研发能力,包括相应的技术储备、研发团队和实验设 施等。揭榜方应有持续的技术创新能力,能够保证项目的顺利实 施和高质量完成。

六、实施目标

研发全断面高速钻机,大幅提高软硬复合层钻孔保直率由偏 差±5m 提高到±1m;形成适宜于碎软煤层高效钻进工艺;取得省 级以上国家首台套认证。

七、联系方式(见原文)

3
煤矿瓦斯抽放巷道用小转弯半径 TBM 技术与装备研发

一、需求单位

山西天巨重工机械有限公司

二、研究内容

1.研究较大倾角、涌水等复杂地质条件下滚刀破岩机理,揭 示岩石物理性质、刀具配置、掘进速度关系,得出一定地质条件 下的最优掘进速度与最佳刀具配置,提高破岩效率,解决复杂地 质条件下刀盘高效破岩及出渣难题;研究高功率密度驱动技术, 研制小断面 TBM 刀盘驱动装置。

2.研究超前钻探与智能物探互补的超前探测技术,提高超前 探测精度,优化设计适用于小断面狭长空间的超前支护装备,保 证 TBM 在断裂破碎带等工况下的高效安全掘进。

3.研究基于快掘、快支平行作业的成套装备设计方法,优化 狭长空间下的驱动、推进、撑紧、反扭矩等机构布局,研发小转 弯调向技术与机构。

4.研究适用于全断面、小空顶距的紧凑型半自动锚杆支护技 术,实现狭小空间长锚杆的机械化、半自动化作业。

5.研究高精度控制技术,采用机、电、液协同设计方法,完成多设备、多任务的控制集成,构建掘进工作面机-环全过程监 测系统,开发自主决策智能掘进控制系统。

6.研究主梁内部狭小空间渣料运输的转载及搭接技术,研制 小断面高效运输及转载机构,实现刀具运输、更换及渣料转载; 研究底部高效清渣技术与装置,开发适用于小断面 TBM 的连续 运输系统。

7.优化狭长空间的探、掘、支、运设备布局,简化系统配置, 减少拆装机时间,完成简约化掘进装备集成设计,研发小转弯半 径、小空顶距硬岩探掘支运一体化装备。

三、揭榜方任务

1.研究较大倾角、涌水等复杂地质条件滚刀破岩机理,揭示 岩石物理性质、刀具配置、掘进速度关系,得出一定地质条件下 的最优掘进速度与最佳刀具配置,提高破岩效率,解决复杂地质 条件下刀盘高效破岩及出渣难题;研究高功率密度驱动技术,研 制小断面 TBM 刀盘驱动装置。

2.研究超前钻探与智能物探互补的超前探测技术,提高超前 探测精度,优化设计适用于小断面狭长空间的超前支护装备,保 证 TBM 在断裂破碎带等工况下的高效安全掘进。

3.研究基于快掘、快支平行作业的成套装备设计方法,优化 狭长空间下的驱动、推进、撑紧、扭矩布局,研发小转弯调向技 术与机构。

4.研究高精度控制技术,采用机电液协同设计方法,完成多设备、多任务的控制集成,构建掘进工作面机-环全过程监测系 统,开发自主决策智能掘进控制系统。

四、揭榜技术考核指标

1.开挖直径 ≥Φ3.5m ,适用岩石抗压强度范围 50 ~ 180MPa, 驱动功率 ≥750kW ,适应坡度±20° , 综合月进尺 ≥400 米(在岩 石平均抗压强度 100MPa 时 )。

2.机载超前探查距离 ≥200m。

3. 主梁敞开式结构,单次纠偏能力 ≥0.5 ° , 最小水平转弯半 径 ≤60m。

4.掘进系统具备自适应截割、掘-支平行作业功能,实现巷道 掘进截割参数的动态调整,掘进自主决策成功率 ≥ 85%。

五、揭榜方条件要求

1.基本资格要求。揭榜方应有能力完成需求方提出的任务需 求,能提出并保证实施方案的可行性。鼓励高等院校、科研机构、 企业等各类创新主体组成联合体共同揭榜。

2.科研能力和条件要求。揭榜方应具备完成榜单项目所需的 科研条件和研发能力,包括相应的技术储备、研发团队和实验设 施等。揭榜方应有持续的技术创新能力,能够保证项目的顺利实 施和高质量完成。

六、实施目标

1.形成较大倾角、涌水等复杂地质条件下刀盘高效破岩及出 渣技术。

2.形成超前钻探与智能物探互补的超前探测技术。

3.基于快掘、快支平行作业的成套装备设计方法,研制小转 弯半径调向机构。

4.研制适用于全断面、小空顶距的紧凑型半自动锚杆支护装 置。

5.研制适用于小断面 TBM 的连续运输系统。

6.构建岩巷掘进工作面机-环全过程监测系统,开发自主决策 智能掘进控制系统,建立大数据智能管控平台。

7.研发集超前探测、滚刀破岩、锚杆支护、渣料/物料运输于 一体的小转弯半径、小空顶距硬岩探掘支运一体化装备,技术成 熟度不低于 7 级。

七、联系方式(见原文)

4
煤矸石大规模低成本高效资源化利用关键技术研发与示范

一、需求单位

山西大地环境投资控股有限公司

二、研究内容

1.全固废煤矸石梯级充填材料制备技术

研发煤矸石多级破碎分选与活性激发技术体系,开发低碳胶 凝材料工业化制备工艺,建立涵盖粗/细煤矸石骨料的全组分协 同利用方法,攻克覆岩离层注浆材料流变稳定性控制关键技术, 形成适配不同地质条件的材料配方库。

2.矿井水制备煤矸石充填材料长期力学性能演化机理

研究矿井水离子对充填材料流动性、凝结时间等工作性能的 影响;阐明矿井水拌合充填材料长期力学性能演化机理,揭示矿 井水影响下充填材料微观结构与水化产物形成机制,提出矿井水 制备充填材料长期性能改善方法。

3.“充填-采煤” 时空协同机制与岩层地表多源监测评价

研究全固废充填材料在不同矿井地质结构、煤层特性及采掘 进度下的动态响应规律,构建充填开采矿井动态优化设计系统。 分析覆岩离层注浆与采空区充填的覆岩形变传递机理,采用多源数据融合技术,建立充填开采地表沉陷预测模型,提出考虑岩层 完整性指数、地表沉降梯度及充填效能系数的多维度评价指标体 系。

4.充填开采数字孪生闭环集控系统模型

研制充填工艺数字孪生平台构建方法,构建多设备协同控制 与动态优化模型,开发基于声纹识别的管道工况实时监测技术, 形成智能清堵与工艺参数自修正系统性解决方案。

5.煤矸石土壤化制备与生态复垦关键技术

研究微细粒煤矸石活化机理,优化煤矸石工程土配方,分析 力学特性和防渗隔氧性能;开发煤矸石成土成肥技术,探究微细 粒煤矸石团聚体形成及稳定化机理,建立煤矸石种植土理化特性 与生态适宜性指标体系,评估多尺度抗侵蚀性能,解析硫化物与 重金属长期淋滤规律,完善全生命周期生态恢复的监测评估与适 应性管理。

6.煤矸石充填与生态复垦示范工程建设

建设并运营煤矸石资源化利用示范线,涵盖煤矸石从预处理 到井下充填和生态复垦的全过程。示范线的设计和运行经验形成 详细报告,推动技术在其他煤矿和矿区的推广应用。评估示范工 程生产过程中资源消耗、碳排放、生态环境等影响。

三、揭榜方任务

1.全固废煤矸石梯级充填材料制备技术

分析山西不同矿区煤矸石化学成分与矿物组成,形成山西地区煤矸石分级分类数据库;研究煤矸石梯级精细化预处理及全组 分利用与适配性,建立粒度分布控制标准;开发低碳煤基固废矿 井 充 填 胶 凝 材 料 , 实 现 固 废 掺 量 ≥90% 、28 天 抗 压强 度 ≥32.5MPa;提出煤矸石可控低强度充填材料配合比优化设计及 性能调控方法,实现每吨膏体充填材料煤矸石用量>70wt% ;研 发煤矸石覆岩离层注浆稳定浆液级配方法,实现煤矸石粉-细骨 料-粗骨料梯级利用。研究全固废煤矸石膏体充填材料污染物迁 移转化与浸出行为,提出充填材料二次污染防控措施。

2.矿井水制备煤矸石充填材料长期力学性能演化机理

研究矿井水离子对充填材料流动性、凝结时间等工作性能的 影响;阐明矿井水拌合充填材料长期力学性能演化机理,揭示矿 井水影响下充填材料微观结构与水化产物形成机制,提出矿井水 制备充填材料性能改善方法 ,实现凝结时间波动范围 ≤±30 分 钟。在示范工程中增设长龄期原位监测点 ( ≥ 180 天 ),动态跟 踪废水膏体的强度演化与变形特性。

3.“充填-采煤” 时空协同机制与岩层地表多源监测评价

研究全固废充填材料在不同矿井地质结构、煤层特性及采掘 进度下的动态响应规律,构建涵盖“充填参数-岩层运动-地表沉 陷” 的矿井动态优化设计系统。分析覆岩离层注浆与采空区充填 的覆岩形变传递机理,采用 InSAR 和微震监测等多源数据融合, 建立充填开采地表沉陷预测模型,提出考虑岩层完整性指数、地 表沉降梯度及充填效能系数的多维度评价指标体系,制定岩层完整性指数分级标准 ( Ⅰ 级 ≥0.8 , Ⅱ级 ≥0.6)。研究煤矸石浆液 在压实过程中泌出水渗流规律和扩散特征研究,分析注浆水在地 层中的分布特征。

4.充填开采数字孪生闭环集控系统模型

通过虚实双向映射技术实现充填工艺全要素的动态仿真与 实时优化 ,研发多模态数据融合的充填态势感知与异常预警模 型;建立基于多智能体强化学习的设备自主协同控制框架,攻克 注浆泵、搅拌站与管道的智能调度难题;开发声纹特征识别的非 接触式堵管定位技术 ,结合靶向脉冲调控形成智能清堵解决方 案。通过智能化集控系统提高生产自动化程度,使操作人员减少 30% , 自动化作业比重提升至 80%以上。

5.煤矸石土壤化制备与生态复垦关键技术

针对煤矸石理化性质差异及区域分布特征,构建“ 分类—分 级—分域” 资源化技术体系;研究微细粒煤矸石活化机理,建立 全固废材料配比库,优化煤矸石工程土配方,分析力学特性和防 渗隔氧性能,实现煤矸石工程土的煤矸石掺量 ≥70wt%;开发煤 矸石成土成肥技术 ,探究微细粒煤矸石团聚体形成及稳定化机 理,实现煤矸石种植土的煤矸石掺量 ≥ 80wt%;建立煤矸石种植 土理化特性与生态适宜性指标体系,评估多尺度抗侵蚀性能;解 析硫铁矿氧化与重金属迁移规律;研发硫化物酸化、重金属迁移、 扬尘与径流污染防控技术;建立涵盖浸出毒性及动态淋滤、生物 累积及食物链传递的二次污染评价方法;构建包括土壤、地表水、地下水及大气环境的复垦质量监测体系。

四、揭榜技术考核指标

1.煤矸石辅助胶凝材料火山灰活性达到 80%以上;

2.煤基固废矿井充填胶凝材料 28d 强度 ≥32.5 MPa ,固废用 量>90% ,碳排放量<200 kg/吨 ,成本较传统充填材料下降 30% (现有充填材料成本约为 50 元/吨);

3.煤矸石膏体充填材料 28d 强度> 5 MPa ,凝结时间< 10 h, 4h 流动扩展度大于 540 mm ,泌水率小于 1%;

4.覆岩离层注浆处理矸石综合成本降低 10%以上(现有成本 约为 60 元/吨);膏体充填处理矸石综合成本降低 20%以上(现 有成本约为 250 元/吨) ;土壤化处理矸石综合成本降低 10%以 上(现有改良黄土成本约为 70 元/吨);

5.每吨膏体充填材料煤矸石用量>70wt% ,每吨覆岩离层注 浆材料实现煤矸石用量 100wt%;

6.对于覆岩离层注浆,注浆后地表变形 ≤4.0 mm/m 、倾斜变 形 ≤6.0 mm/m ,曲率 ≤0.4×10-3·m-1,对于膏体充填,充填后地表 变形 ≤2.0 mm/m 、倾斜变形 ≤3.0 mm/m ,曲率 ≤0.2×10-3·m-1;

7.对于覆岩离层注浆,处理煤矸石能力不少于 120 万吨/年, 对于膏体充填,处理煤矸石能力不少于 60 万吨/年,对于生态复 垦,处理煤矸石能力不少于 120 万吨/年,其中用于煤矸石工程 土 20 万吨/年,用于煤矸石种植土 100 万吨/年。

8.煤矸石工程土的煤矸石掺量 ≥70% ,28 天抗压强度 ≥2MPa ,冲刷质量损失 ≤0.018% ,渗透系数 ≤ 1×10-6 cm/s;

9.煤矸石种植土的煤矸石掺量 ≥ 80wt% ,煤矸石种植土各粒 级占比达到壤土机械组成 ,容重 1.0~1.2 g/cm3 ,pH 6.5~8.5 ,有 机质含量 ≥20 g/kg;

10.搭建矿山充填及土料生产物联网智能集控系统 ,实现充 填施工远程实时监测和成土制备模块化自动运行,降低事故发生 率,通过智能化集控系统提高生产自动化程度,使操作人员减少 30% , 自动化作业比重提升至 80%以上;

11.建设充填材料生产示范线 1 条、煤矸石制备工程土/种植 土生产示范线 1 条。

五、揭榜方条件要求

1.揭榜方应为国内外有研究开发能力的高校、科研机构、科 技型企业或新型研发机构等单位。鼓励产学研合作,组建创新联 合体揭榜。鼓励符合条件的民营企业牵头或参与揭榜。

2.揭榜方能对张榜项 目的技术需求,提出计划合理、目标清 晰、路线可行的技术攻关揭榜方案,项目相关核心技术应有自主 知识产权。

3.揭榜方应具有完善的科技管理、科技合作和保障机制,能 为项目实施提供技术和科技团队保障。

4.揭榜方财务状况良好且管理规范。

5.揭榜方以及团队成员应具有良好的科研诚信和社会信用, 无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信用“ 黑名单” 记录。

六、实施目标

经济效益:项目技术的应用与推广,将释放建筑物、水体和 铁路下压覆煤炭资源。覆岩离层注浆处理矸石综合成本降低 10% 以上(现有成本约 60 元/吨),膏体充填处理矸石综合成本降低 20%以上(现有成本约 250 元/吨),土壤化处理矸石综合成本降 低 10%以上(现有成本约为 70 元/吨)。项目执行期内累计可处 理煤矸石量为 440 万吨。

社会效益:通过规模化消纳煤矸石修复矿区土地,攻克污染 治理难题,显著改善区域生态与空气质量。同步消除采空区塌陷 隐患,释放地下资源潜能,构建" 固废利用-生态重建-产业升级" 循环模式。其技术体系为资源型城市转型提供可复制方案,通过 创造绿色就业、修复耕地等举措,推动生态治理与乡村振兴协同 发展,成为绿色低碳转型的示范工程。

环境效益:有效减少固废堆放和填埋带来的环境压力,降低 煤矸石对土壤和水源的污染风险。通过将煤矸石转化为充填材料 和复垦用土,不仅实现了资源的循环利用,还减少了对天然资源 的依赖,有助于降低碳排放。为改善矿区生态环境、修复生态系 统提供了有效解决方案。

九、预计研发投入

项 目 申报研发总投入 3400 万元,其中申请财政资金 1000 万 元。

七、联系方式(见原文)

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高性能锚杆钢关键技术研发及产业化

一、需求单位

山西建邦集团有限公司

二、研究内容

1.高强韧高耐蚀锚杆钢合金成分智能化设计。

开展“AI+钢铁”   成分设计。基于千米深井高冲击地压及酸 性腐蚀环境,通过建立合金成分高通量相图计算+相场设计相析 出+机器学习成分-工艺-组织模型,优化设计 V 、N 、Nb 、Cr 等 合金成分,开发高强韧、高冲击功、高耐蚀性能的高端锚杆钢材 料。

2.高洁净高端锚杆钢冶炼及无缺陷连铸坯制备工艺研发。

开发炼钢过程元素含量精确调控技术 ,包含超低氧控制技 术、N 含量控制技术,降低尺寸粗大( >50um )外来夹杂物以 及内生氧化物(Al2O3 )、硫化物(MnS)夹杂含量;控制优化 一冷、二冷工艺和凝固裂纹、中心偏析缺陷,生产高质量连铸坯。

3.高端锚杆钢数智化控轧-控冷-热处理工艺研发。

建立控轧控冷热处理环节工艺-组织-性能多模态 AI 模型。 高效优化控轧控冷和轧后自然时效多工艺参数,协同调控多阶段 控轧控冷热处理工艺,开发超细晶“ 铁素体/珠光体等复相组织+纳米碳氮化物” 精准控制工艺,实现强韧性组织的合理匹配。

4.服役环境复合载荷下高端锚杆钢协同损伤机理研究。

建立服役环境复合载荷下腐蚀-应力协同损伤模型,进行寿 命评估预测 ;研究自 内生产物介导的氧化膜层自修复抗损伤技 术,评价氧化膜层厚度及组成比例等作用下的腐蚀失效形式及腐 蚀环境下材料性能退化机理,提升锚杆钢在湿热、酸性、高冲击 深矿井环境下的稳定性。

5.深采环境高端锚杆钢产业化应用。

开展深矿井支护工程示范应用,完成新型锚杆钢性能测试与 服役评估,建成 1 条高强韧高耐蚀锚杆钢智能生产线,实现高端 生产和拓展出 口。

三、揭榜方任务

1.极端工况高端锚杆钢材料研发:面向深部矿井高应力、冲 击地压及腐蚀环境,创新材料设计,实现高强度、高韧性、抗冲 击与耐腐蚀性能的协同提升。

2.炼钢过程精细化控制技术开发:通过超低氧、氮含量调控 及连铸工艺优化,确保钢坯洁净度( 夹杂物 ≤50μm ),消除凝 固缺陷与偏析。

3. 多阶段轧制与热处理工艺开发:高效整合控轧控冷、时效 处理等参数,精准调控超细晶复相组织与纳米析出相,稳定优化 材料综合性能。

4.腐蚀-应力耦合损伤模型构建:研究复合载荷下材料失效机制,建立寿命预测模型,为深井环境耐久性设计提供理论支撑。 实现深矿井支护工程示范应用。

四、揭榜技术考核指标

1.钢冶炼[N] ≤30ppm ,[S] ≤ 15ppm ,[P] ≤ 15ppm。

2.连铸坯全氧含量 ≤20ppm ,铸坯氧化夹杂物、硫化物夹杂 最大尺寸 ≤50um ,裂纹率 ≤ 1%。

3.高端锚杆钢屈服强度 ≥700MPa ,抗拉强度 ≥ 850MPa ,断 后伸长率 ≥ 17.0% ,常温下冲击功 ≥40J。

4.高端锚杆钢热轧组织晶粒度 ≥ 10 级。

5.高端锚杆钢产品合格率 ≥99%。

6.在模拟矿井腐蚀环境和应力叠加作用下的平均腐蚀速率 低于 0.2mm/a。

五、揭榜方条件要求

1.揭榜方为国内外有研究开发能力的高校、科研机构等单 位,具有强有力的科研基础条件,财务状况良好且管理规范。

2.揭榜方学术带头人和科研团队攻关实力强,具有相关专业 知识、研究经验和研发能力。

3.揭榜方能对张榜项 目的技术需求,提出计划合理、目标清 晰、路线可行的技术攻关揭榜方案,项目相关核心技术应有自主 知识产权。

4.揭榜方应具有完善的科技管理、科技合作和保障机制,能 为项目实施提供技术和科技团队保障。

5.揭榜方以及团队成员应具有良好的科研诚信和社会信用, 无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信 用“ 黑名单” 记录。

六、实施目标

开发出高强韧高冲击功高耐蚀智能化协同优化技术,制定深 部矿井用锚杆钢耐腐蚀性测试标准 1 套和控冶-控铸-控轧-控冷 一体化新工艺规范 2~3 套,建立年产 180 万吨高端锚杆钢智能生 产线 1 条,申请国家发明专利 5 项,申报团体标准 2 项,开发材 料工艺调控软件 1 套。项目达产后实现新增年产值 ≥2 亿元,投 资回收期 ≤2 年,助力区域钢铁产业向“ 高精尖”价值链跃迁。

七、联系方式(见原文)

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深层煤层气地质工程一体化开发技术研究与应用

一、研究内容

1.深层煤层气优质储层发育机制与开发模式研究

( 1 )深层煤层气优质储层发育机理研究

通过煤储层多尺度表征、显微组分构成分析及热模拟实验 等,阐明深层煤储层差异发育机理,明确差异富集规律与成藏模 式。

(2 )深层煤层气开发甜点评价研究

研究煤储层煤体结构、孔隙结构、气水赋存、“ 黑金”靶体、 顶底板条件、可压性等,优选关键地质-工程参数,建立多尺度 立体化的甜点综合表征技术体系,优选评价开发甜点区。

(3)产能评价及高产主控因素研究

构建“地质-工程一体化” 产能差异评价指标体系 ,评价煤岩 类型、煤体结构、孔隙结构、微裂隙、微构造、地应力、压裂液 量、施工排量、段簇设计等地质工程参数,对煤层气井产能的差 异化影响,为开发优化奠定基础。

(4 )深层煤层气开发模式及气藏工程优化设计

建立差异化储层条件下对应的开发模式,论证不同开发模式下开发井型、井网井距、水平段长度、单井配产等开发指标,为 深层煤层气高效开发动用提供方案支撑。

2.地质工程一体化优快钻井及高效压裂技术研究

( 1 )地质工程一体化导向技术研究

开展煤岩储层纵向结构、微构造发育特征精细研究,靶前精 细地质建模,实现精准着陆;靶后深化方位伽马及伽马成像资料 应用,结合地层倾角变化,制定兼顾“煤层钻遇率” 与“ 轨迹平滑” 水平段导向策略。

(2 )长水平段水平井优快钻井技术研究

解决长水平段水平井摩阻扭矩大,定向困难问题,实现长水 平段优快钻进;优化封堵材料的粒径与级配,延长泥岩和煤岩水 化坍塌周期;通过保障钻头、螺杆、仪器“ 三同时” ,实现水平段 “ 一趟钻”;建立井眼清洁评价标准,确定套管下入条件、下入方 式,优选套管下入辅助工具,实现长水平段井顺利完井。

(3)压裂缝网扩展机理及高效低成本压裂技术研究

优化压裂施工参数,辅助以微地震检测、高频压力检测等手 段,开展不同压裂液体系下的裂缝扩展机理研究。通过产出测试 对比,优选适应用深煤体积改造,符合缝网扩展需求的压裂液体 系,实现低成本高效益改造目标。

3.深层煤层气排采工艺关键技术研究

( 1 )深部煤层气防腐防垢技术研究

针对研究区的地质气藏特征,开展腐蚀结垢机理研究,揭示深部煤层气从储层-井筒的不同生产阶段腐蚀结垢规律,明确深 部煤层储层结垢和井筒腐蚀结垢原因;开展储层防垢、井筒防腐 防垢技术研究,制定防腐防垢对策,开展现场试验。

(2 )防垢防煤粉防砂防气窜新型抽油泵的研制

通过对抽油泵结构的剖析和卡泵机理分析,设计新型防卡工 艺,试制新型防卡抽油泵,通过室内对比实验和现场试验,验证 新型防卡抽油泵的防卡性能。揭示井下管柱气窜原因,开展井下 气液分离工具研制,开展地面密封装置和流程工艺优化,实现产 气间歇性突出时的正常排采。

(3)深井、小环空、高压液位监测技术优化

对比中浅煤层和深煤层存在的差异,在现有液位监测技术的 基础上,研究信号采集、波形降噪处理技术,优化音速计算方法, 研发小环空、多流态、多数据去干扰技术,实现液面深度的精准 解析,形成适用于深井、小环空、高压液位监测技术。

(4 )复合举升工艺及智能协同调控技术研究

针对不同地质气藏条件,不同产气和产水的生产井,开展不 同类型井不同生产阶段工艺适用性研究,开展不同举升排采工艺 参数的最优化智能控制技术研究,建立增压气举、精细泡排以及 多种举升泵相互衔接的复合排采工艺技术,显著提升气井生产时 率。

(5)深部煤层气水平井水平段低伤害高效解堵工艺研究

针对深部煤层气开发特点,集合井身结构的埋深大、井筒小的特点,明确水平段井筒解堵工艺技术方向(捞、冲 );开展水 平段井筒解堵技术优化,研制配套工具;开展工艺技术现场试验, 形成深部煤层气水平井水平段低伤害高效解堵工艺。

二、考核指标

1. 明确优质煤岩储层发育机理,构建差异化储层条件下的主 体开发模式,优选有利开发目标区 5 个以上;

2.构建地质工程一体化优快钻井及高效压裂技术,水平井黒 金靶体钻遇率 90%以上 ,实现 2000m 水平段“ 一趟钻” ,钻井提 速 10%以上,单段 SRV 提升 20%;

3. 生产时率提高 10%,井台排采费用降低 10% 。中阶煤水平 井峰值日产气量超过 15000m3;水平井水平段解堵无漏失,处理 段达到 80%以上。

三、揭榜方条件要求

1.揭榜方为国内外有研究开发能力的企业、高校、科研机构 等单位,财务状况良好且管理规范。

2.揭榜方具有强有力的科研基础条件,技术带头人和科研团 队攻关实力强,具有研究煤层气勘查开采经验。

3.揭榜方能对张榜项 目的技术需求,提出计划合理、目标清 晰、路线可行的技术攻关揭榜方案。

4.揭榜方应具有完善的科技管理、科技合作和保障机制,能 为项目实施提供技术和科技团队保障。

5.揭榜方以及团队成员应具有良好的科研诚信和社会信用, 无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信 用“ 黑名单” 记录。

四、实施目标

形成一套适合于深层煤层气的地质工程一体化开发技术系 列及工作流程,为在晋深层煤层气规模高效开发做好示范引领。

1. 明确优质煤岩储层发育机理,构建差异化储层条件下的主 体开发模式,实现深层煤层气高效开发动用;

2.构建地质工程一体化优快钻井及高效压裂技术,实现低成 本高效益开发目标;

3.形成一套适合于深部煤层气的高效排采关键技术,解决生 产过程中影响排采效率和生产效果的关键问题,保障排采连续性 和排采控制。

五、联系方式(见原文)

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山西高矿化地热田砂岩热储高效回灌技术研究

一、研究内容

针对山西高矿化度砂岩热储回灌难题,深入研究砂岩热储物 性、分布机理,阐明地热流体回灌过程中的堵塞与储层伤害机理, 攻克现有开发回灌技术瓶颈。通过研发高效、经济、可持续的回灌 关键技术体系,建立科学的回灌潜力评估方法与优化运行策略,并 开展现场试验验证。主要研究内容包括以下五个方面:

1. 山西高矿化地热田砂岩储层及流体特征精细表征

以山西运城典型砂岩地热田为研究对象,针对在回灌过程中 由于粘土矿物膨胀、微粒迁移堵塞孔隙、结垢沉淀物堵塞孔隙的 问题,分别开展以下研究:①对热储砂岩进行岩石学、矿物学分 析,了解粘土矿物的赋存状态、含量及晶体结构,明确储层发育 规律;②对地热流体,原水与尾水进行分析,明确流体化学特征, 进行结垢倾向预测。

2.高矿化流体回灌堵塞与储层伤害机理研究

针对山西运城高矿化流体回灌面临的温度、压力、流体化学、 微生物等多因素的影响。开展高矿化流体回灌堵塞与储层伤害机 理研究,包括:①构建多尺度实验研究体系,探究回灌堵塞与储层伤害机理;②开展系列水岩反应实验,明确元素迁移与矿物转 化,定量表征渗透率伤害程度,研究不同因素条件下成垢动力学, 解析垢物形成形态与生长机制;③构建考虑温度、压力、流体化 学、微生物等多因素耦合的堵塞与伤害机理模型。

3.高效回灌关键技术研发与优化

基于堵塞与伤害机理研究成果,开展全链条技术研发与工艺 优化。在防垢/缓蚀技术方面,开展磁化、超声等物理防垢技术 的适用性试验,开展不同管材现场腐蚀及结垢挂片试验,分析不 同技术在实际工况下的效果,优选有效的工艺、技术与方案,进 行现场试验方案准备。

4. 回灌潜力评估、数值模拟与现场试验

基 于 模 块 1   的 精 细 储 层 表 征 成 果 , 利 用 GMS 、 TOUGHREACT 等专业软件,构建目标区热储地质模型与 THMC 耦合数值模型,刻画储层结构、流体运移与物理化学过程。通过 设置不同回灌方案(包括井位布局、回灌流量、水源类型等), 模拟回灌过程中储层压力、温度场变化,预测回灌效率与长期可 持续性,筛选出高潜力回灌区域与优化方案。

在山西省典型砂岩热储地热田选取代表性场地,开展小规模 或中试规模现场回灌试验。搭建实时监测系统,对回灌量、压力、 水质等关键参数进行高频次监测 , 同步观测周边监测井响应变 化。通过对比室内实验、数值模拟与现场试验数据,验证技术可 行性,优化工艺参数,为技术推广提供实践依据。

5.技术集成与经济环境效益分析

整合前四个模块研究结果,结合山西地热田实际开发需求, 编制“山西高矿化砂岩热储高效回灌技术指南”,明确技术适用条 件、操作流程与质量控制标准。开展技术经济性分析,从设备投 资、药剂成本、运行维护等方面建立成本-效益模型,评估不同 规模应用下的经济可行性。

基于生命周期评价方法,量化技术应用对减少尾水排放、维 持热储压力、延长地热资源开采周期等方面的环境效益,为政策 制定与产业推广提供数据支撑,推动山西地热产业实现经济效益 与环境效益的双赢。

二、考核指标

1.高矿化度砂岩热储无压回灌示范工程(集中回灌井 ≥5 口) 回灌率达到 100%;

2.高矿化度(矿化度 ≥10000mg/L )地热田单井每小时回灌 量同比提高 20%;

3.单井无压无故障高效 ( ≥ 120 方/小时)回灌运行时长大于 一个生产季 ( ≥4 个月);

4.开展 2个以上省内地热项目试点应用。

三、揭榜方条件要求

1.揭榜方应有能力完成需求方提出的任务需求。鼓励高等院 校、科研机构、企业等各类创新主体组成联合体共同揭榜。

2.揭榜方应具备完成榜单项目所需的科研团队、技术储备和实验设施 ,具有研究地热能开发领域的经验以及规模性试验基 地。有能力完成需求方提出的任务需求。

3.揭榜方应有持续的技术创新能力和长期的评价周期能力, 能够保证科研项 目的研究期内的顺利实施和后期的长时间评价。

四、实施目标

建立一个高矿化度砂岩热储地热田高效回灌示范工程(集中 式回灌井 ≥5 口 );研发一套针对高矿化度砂岩高效回灌综合技 术方案;形成技术指南/规范草案 2 份。

五、联系方式(见原文)



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