发力煤炭基础研究大科学装置 站稳煤基油气资源开发领域最前沿
2023-03-27 09:11:14   来源： ()　   评论：0 点击：

    富油煤是具有煤-油-气复合属性的煤炭资源，焦油产率 7％-22％，主要分布在我国西部地区，是潜力巨大的油气战略资源。富油煤在地下原位隔绝空气条件下 可通过中低温热解优先提取国家紧缺的油、气资源，生成可替代无烟 煤和焦煤的热解半焦，实现富油煤从燃料向“燃料+原料”的转化，同时最大限度保留固体碳、减少传统煤炭利用 CO2 排放、降低地表生态环境破坏。因此，突破富油煤原位解聚分采方法核心关键技术，实现以油气为主要产品的富油煤绿色低碳开发，是助力国家油气资源可靠供给的重要途径。

　　西安科技大学属西部唯一煤炭高校，始终坚持“四个面向”，围绕富油煤“绿色、低碳、安全、智能”开发目标，发力建设煤基油气资源开发领域自主创新平台，聚焦富油煤原位解聚提取油气资源关键科学问题、“卡”脖子核心技术难题开展基础与应用基础研究，为推动煤炭工业转型升级、双碳战略实现、助力国家能源安全提供科技支撑。

　　富油煤安全高效开采物理模拟实验台始建于 1993年，通过三维空间内动-静耦合（非）均匀加载方式，为隧道、城市地铁、煤矿超大断面巷硐、液压支架等大型结构力学性态研究提供基础试验平台。经过多年的建设与提升，能够服务于富油煤安全高效开采方法、井工煤矿大断面巷道支护、超大断面巷道快速掘进及地下硐室结构稳定性实验研究，目前该实验台在规模、性能、测试手段及方法等方面均处于国际领先水平。

　　“作为亚洲唯一的多功能支架试验台，开展了复杂条件下富油煤安全高效开采方法、超大断面巷道智能化掘进等多项创新型试验，引领了该领域基础与应用基础研究发展方向，为西安科技大学矿业工程、安全科学与工程学科基础研究、人才培养和社会化服务做出了突出贡献。”矿业工程学科带头人来兴平教授说。

　　采动煤岩体与装备数字孪生实验装置拥有完全自主知识产权，通过“外动内定”装配式框架结构及同步异步伺服加载方式实现物理模型中不同倾角条件下采动煤岩体与装备载荷与位移精确还原，利用数字孪生技术建立物理采场围岩环境和采掘装备模型的数字孪生模型，形成了全周期、虚-实交互反馈、数据融合分析与控制的数字孪生系统，构建了基于重力-倾角效应的采动煤岩体与装备稳定性评估和优化技术创新平台，为大倾角、急倾斜富油煤层开采方法革新与智能化装备研发提供基础平台。

　　“该实验装置建成将服务于特殊赋存条件下富油煤采动力学行为、采场围岩-装备作用机制、颠覆性开采方法与智能化装备研发等国家重大需求，能够为稀缺复杂难采煤层智能化开采提供有力的科学支撑。”重点实验室主任伍永平说。

　　深部采动煤岩体多相多场动力学测试平台由超高压吸附、多元流 体压裂、渗流、真三轴加载系统组成，吸附压力最大可达 25MPa，最大压缩载荷 2400kN，通过在富油煤试样上安装裂缝诱导孔，可实现 多元流体（氮气、水、二氧化碳等）压裂煤样裂纹扩展及裂隙渗流多相多场耦合作用模拟，是用于富油煤压裂裂缝动态扩展规律以及流体、诱导孔参数对压裂效果的影响机制的国际领先水平的专用实验装置。可为大尺寸热解富油煤孔隙裂隙渗流实验以及温度-应力-渗流耦合作用下富油煤非线性渗透特征研究提供可靠条件保障。

　　富油煤解聚提油与多联产工艺试验装置由富油煤地下原位热解模拟实验台、富油煤热解-气化-甲烷化-油气提质一体化装置组成，主要针对西部低阶富油煤显微组分特征，开展多场耦合作用下富油煤协同解聚反应机理及其动力学、富油煤解聚与低碳化高值利用基础研究，为揭示富油煤导热规律及催化热解机理，突破载热流体高效加热方式 及催化剂导入关键技术，构建富油煤原位高效热解高效油气回收成套 技术及工艺奠定基础。

　　富油煤解聚提油与多联产工艺试验装置由富油煤地下原位热解模拟实验台、富油煤热解-气化-甲烷化-油气提质一体化装置组成，主要针对西部低阶富油煤显微组分特征，开展多场耦合作用下富油煤协同解聚反应机理及其动力学、富油煤解聚与低碳化高值利用基础研究，为揭示富油煤导热规律及催化热解机理，突破载热流体高效加热方式 及催化剂导入关键技术，构建富油煤原位高效热解高效油气回收成套 技术及工艺奠定基础。