全國勞動(dòng)模范事跡 教育

全國勞動(dòng)模范事跡 教育

鄧軍一直從事煤火災害防治領(lǐng)域的基礎與應用研究，近五年，主要針對煤自然發(fā)火實(shí)質(zhì)、煤自燃特征信息識別以及煤火災害防控等科學(xué)問(wèn)題，取得了一系列的成果。先后承擔或完成了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、“973”前期研究專(zhuān)項、中澳國際科技合作、“十一五”國家科技支撐子課題等國家級項目10余項,博士點(diǎn)基金、陜西省“13115”重大科技專(zhuān)項、陜西省國際合作等省部級項目10余項,以及30多項橫向課題，取得了多項代表性創(chuàng )新成果。先后榮獲國家科技進(jìn)步二等獎2項(2002年、2010年)，國家教學(xué)成果二等獎1項(2009年)，省部級科技進(jìn)步一等獎7項，獲國家發(fā)明專(zhuān)利12項，出版專(zhuān)著(zhù)3部，SCI、EI和ISTP收錄36篇。5項研究成果實(shí)現了轉化，50多個(gè)產(chǎn)品取得了煤安標志，在全國20多個(gè)省(市、自治區)100多個(gè)煤礦以及孟加拉、俄羅斯和澳大利亞等國推廣應用，產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。指導了國內50多個(gè)煤礦及孟加拉孟巴煤礦的井下滅火救災工作。在中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )主持下，主筆編制了行業(yè)標準《安全高效現代化礦井技術(shù)規范》——防滅火部分(鑒定為國際先進(jìn))，2014年被國家安全生產(chǎn)監督總局聘為《煤礦安全規程》修訂防滅火組副組長(cháng)。

鄧軍是西安科技大學(xué)安全科學(xué)與工程國家重點(diǎn)學(xué)科帶頭人、“長(cháng)江學(xué)者和創(chuàng )新團隊發(fā)展計劃”教育部創(chuàng )新團隊帶頭人、陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng )新團隊帶頭人、兼任西部煤礦安全工程中心主任、煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì )防滅火專(zhuān)家委員會(huì )委員、中國煤炭工業(yè)勞動(dòng)保護科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì )火災防治專(zhuān)業(yè)委員會(huì )副主任委員和中國消防協(xié)會(huì )學(xué)術(shù)工作委員會(huì )委員。

取得主要科研成果如下：

1)從微觀(guān)上發(fā)展了煤氧復合綜合作用學(xué)說(shuō)

首次實(shí)現了煤自然發(fā)火全過(guò)程的實(shí)驗模擬，發(fā)現了煤自燃特征溫度及其對應的氣體指標特征，掌握了煤氧復合耗氧與放熱等宏觀(guān)特征參數，解決了煤自燃特性定量表征的難題;率先采用量子化學(xué)理論研究煤氧化自燃機理，揭示了煤表面活性基團氧化放熱微觀(guān)機制。

利用裝煤量1.5t和2.0t兩種大型煤自然發(fā)火實(shí)驗平臺，對全國167個(gè)礦井煤樣自然發(fā)火全過(guò)程進(jìn)行相似模擬實(shí)驗，確定出了不同煤樣的特征溫度(如：臨界溫度、干裂溫度、活性溫度、增速溫度、著(zhù)火點(diǎn)溫度等)，得出了各煤樣的耗氧速率、放熱強度和氣體產(chǎn)生量及產(chǎn)生速率等煤自燃特性參數，實(shí)現了煤自燃特征參數的定量表征。

基于“煤自燃的實(shí)質(zhì)是煤氧復合綜合作用”的學(xué)術(shù)思想，在前人對煤分子結構模型研究的基礎上，率先采用量子化學(xué)分析方法和軟件研究煤氧化自燃微觀(guān)機理，通過(guò)構建易自燃煤的分子結構模型，優(yōu)化煤分子氧化反應物、過(guò)渡態(tài)及產(chǎn)物的構型，模擬煤分子表面活性基團與氧分子動(dòng)態(tài)反應過(guò)程，得出了煤分子表面活性基團的反應活性，揭示了煤分子氧化反應過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節，為煤自燃化學(xué)阻化技術(shù)的研究奠定理論基礎，開(kāi)創(chuàng )了采用量子化學(xué)理論研究煤自燃機理的先河。并通過(guò)對煤分子微觀(guān)結構特征及其氧化過(guò)程中的變化規律的系統研究，得出了煤氧化自燃宏觀(guān)表征參數的微觀(guān)解釋?zhuān)瑢⒚鹤匀话l(fā)火機理的研究從宏觀(guān)深入到了微觀(guān)，發(fā)展了煤氧復合綜合作用學(xué)說(shuō)。

2)創(chuàng )建了煤火災害隱蔽火源動(dòng)態(tài)識別理論與預警方法

建立了基于指標氣體的煤火災害危險程度判定準則，提出了基于危險區域判定的煤火災害隱蔽火源位置反演識別方法;發(fā)明了采空區氣體、溫度等煤自燃預測指標檢測的新方法和新裝置，開(kāi)發(fā)出了煤自然發(fā)火預警系統。解決了煤自然發(fā)火區域、條件和時(shí)間準確判定和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預測的世界性難題。

根據煤自然發(fā)火實(shí)驗測試分析，建立了煤自燃特征溫度與氣體指標的內在對應關(guān)系;通過(guò)煤火災害現場(chǎng)指標氣體與實(shí)驗數據的對接，提出了基于指標氣體(CO、O2)的煤自燃特征溫度判定準則，實(shí)現了現場(chǎng)條件下煤火災害危險程度的直接判定，有效指導了工作面煤自然發(fā)火的預防、控制和封閉措施的實(shí)施，填補了國內外空白，在我國26個(gè)大型礦區300多個(gè)煤礦進(jìn)行了推廣應用，提高了礦井防滅火的針對性和有效性。

根據煤火災害形成環(huán)境特征與發(fā)火條件，提出了引起煤自然發(fā)火的最小氧濃度、最小浮煤厚度和最大漏風(fēng)強度計算方法，建立了煤自燃危險區域判定準則，開(kāi)發(fā)出煤自燃危險區域判定可視化軟件系統，實(shí)現了煤田火區自燃危險區域的靜態(tài)判定，以及煤礦采空區自燃危險區域的動(dòng)態(tài)判定。通過(guò)對煤巖體在熱力作用下裂隙生成擴展規律與滲流特性的研究，發(fā)現了煤巖體熱破壞及其滲流規律，掌握了煤火災害形成演化、熄滅及復燃過(guò)程的放熱強度、耗氧速率、自然發(fā)火期等特性參數，提出了煤火災害形成演化的自循環(huán)吸氧非控燃燒理論，建立了“熱-固-流-化”煤火災害形成演化耦合作用模型，揭示了煤自燃過(guò)程中能量與氣體輸運的時(shí)空變化規律，實(shí)現了煤自燃危險區域溫度場(chǎng)的實(shí)時(shí)預測;基于煤火災害形成演化“熱-固-流-化”耦合作用機制，提出了隱蔽火源位置反演計算模型，以現場(chǎng)實(shí)際煤自燃環(huán)境為場(chǎng)景，結合氣體、溫度等監測數據，確定模型邊界條件和參數，實(shí)現了煤火災害隱蔽火源位置的準確識別。發(fā)明了煤礦回采采空區的氣體檢測方法及其裝置(發(fā)明專(zhuān)利：ZL200910021274.8) 和采空區溫度場(chǎng)高密度網(wǎng)絡(luò )化無(wú)線(xiàn)監測裝置及方法(發(fā)明專(zhuān)利：ZL201310314547.4)，實(shí)現了煤自然發(fā)火危險性的快速檢測、超前預警和異常區的準確定位。

3)形成了煤火災害防控理論與技術(shù)體系

建立了煤火災害動(dòng)力演化與防控理論，發(fā)明了以降氧為主的煤火災害防控技術(shù)——礦用無(wú)機固化膨脹充填堵漏技術(shù)，實(shí)現了對礦井冒落空洞的大流量、遠距離快速動(dòng)壓充填堵漏;發(fā)明了以降溫為主的煤火災害防控技術(shù)——系列膠體防滅火技術(shù)，實(shí)現了傳統制漿灌漿防滅火系統模式的根本轉變。

通過(guò)對煤火災害形成演化動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究，得出了煤火災害形成演化、熄滅及復燃過(guò)程相關(guān)特性參數，結合煤火災害形成環(huán)境條件，掌握了煤巖體熱破壞及其滲流規律，提出了煤火災害形成演化的自循環(huán)吸氧非控燃燒理論，闡明了煤氧復合過(guò)程中，氣體與能量非線(xiàn)性釋放是煤火災害形成演化的關(guān)鍵，揭示了煤火災害演化發(fā)展、及非控燃燒過(guò)程中能量和氣體輸運的空間定向特征;在此基礎上，根據“防—控—滅”的技術(shù)思想，提出了“以降氧為主的火區控制理論”和“以降溫為主的滅火理論”，形成了煤火災害動(dòng)態(tài)演化與防控理論。

根據降氧火區控制理論，漏風(fēng)供氧是引起煤自燃的重要原因，充填堵漏是控制煤火災害的主要手段。研究發(fā)明了適用于煤礦堵漏控風(fēng)的新型無(wú)機發(fā)泡膨脹充填材料，發(fā)泡倍數可達10倍以上，強度大于3MPa，材料膠凝過(guò)程反應熱是傳統有機材料的1/10，溫升小于5℃，耐溫高達800℃，凝固時(shí)間可控(初凝時(shí)間2~60min)，開(kāi)發(fā)出了配套系統裝備，實(shí)現了遠距離大流量輸送和動(dòng)壓快速充填堵漏，解決了礦井采空區上下隅角、巷道冒頂空洞和聯(lián)絡(luò )巷充填材料用量大、施工強度高，充填困難、漿液易流失、堵漏效果差的問(wèn)題。

熱量聚集環(huán)境是煤火災害形成與發(fā)展的關(guān)鍵因素，降溫是煤火災害治理的主要方法。在“凝膠”防滅技術(shù)研究基礎上，建立了膠體防滅火理論，發(fā)明了具有固水性好、膠凝時(shí)間可控、堵漏隔氧和吸熱降溫性能的復合膠體和稠化膠體等系列防滅火膠體材料。開(kāi)發(fā)出地面固定式、地面移動(dòng)式和井下移動(dòng)式灌漿注膠防滅火工藝及系統裝備，解決了大流量、高濃度的定量制漿問(wèn)題，提高了制漿質(zhì)量和灌漿注膠效率，實(shí)現了傳統灌漿系統(水力或攪拌制漿)向智能灌漿注膠系統(自動(dòng)化定量制漿)的根本轉變，已成為一類(lèi)煤礦防滅火專(zhuān)門(mén)化系統和裝備，列入了《煤礦灌漿防滅火技術(shù)規范》(2013)，在寧煤、神東、平朔、淮南等礦區建立了示范工程，推動(dòng)了煤層自燃火災防治技術(shù)的發(fā)展。在神華、兗礦、中煤、陜煤、大同、淮南等全國多個(gè)礦區100多個(gè)煤礦中推廣應用，建立了多個(gè)示范工程，并在印度、孟加拉、澳大利亞和俄羅斯等國成功應用，為煤礦企業(yè)創(chuàng )造了60多億的經(jīng)濟效益。