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1、项目编号:2021年陕西省科技工作者创新创业大赛申报书所属领域：材料与工程项目名称：高安全性矿用高分子材料开发项目负责人：胡国和负责人所在单位：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司填表日期：2021-05-28推荐单位：陕西煤业化工集团有限责任公司2021年陕西省科技工作者创新创业大赛组委会制申请者承诺本人已了解2021年陕西省科技工作者创新创业大赛的相关规定及项目申报的相关要求，现申报本届创新创业项目。本人已如实填写项目申报有关材料，并对本次申报郑重承诺如下：1 .申报材料所涉及的内容真实准确，无欺瞒和作假行为，相关附件真实、有效。2 .对本项目的技术、成果及相关专利系合法使用，有关知识产权权
2、属清晰，无知识产权纠纷，更无侵占他人技术成果等不端行为，且不存在泄漏国家秘密的情形。3 .2021年陕西省科技工作者创新创业大赛组委会有权使用本表所有数据和资料，用于大赛评审。4 .若违反上述承诺，愿承担由此所产生的一切后果和相关法律责任。项目负责人签字:填报说明一、申报书须按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、项目编号：不必填写，由大赛组委会统一填写。三、封面上的所属领域请参考大赛参赛领域填写。四、申报书（一式一份）由项目负责人所在单位审查、签署意见并加盖公章后，递交推荐单位审查、签署意见并加盖公章后,统一汇总递交大赛组委会办公室。五、申报书请用A4纸双面打印，于左
3、侧装订成册。六、凡递交的申报书及附件不再退还，请自留底稿。七、项目主要完成人需按排序填写并签名，申报书提交大赛组委会之后不可更改，大赛表彰及获奖证书名单均按照此排序。八、核心技术、第三方评价等支撑材料作为附件同申报书一并装订成册。一、项目基本情况负责人所在单位陕西煤业化工技术研究院有限责任公司参赛项目名称高安全性矿用高分子材料开发主要完成人胡国和、王小军、李贤良、赵腾飞、徐自冲、张音、安秀煜、魏展航、韩帅、牛沛东所属领域材料与工程项目所处阶段有产品企业名称陕西煤业化工技术研究院有限责任公司是否有融资需求是是否职务发明是单位地址陕西省西安市航天基地神舟七路166号邮政编码710100项目负责人信
4、息姓名胡国和性别男年龄42学历博士研究生工作单位陕西煤业化工技术研究院有限责任公司职务/职称高级工程师移动电话电子邮箱项目联系人信息姓名胡国和性别男移动电话电子邮箱核心技术（可复选项）专利（不超过10项）专利名类型专利号获得时间一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法发明专利.X一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法发明专利.8一种硅酸盐改性聚氨酯加固材料及制备方发明专利.X一种纳米复合加固材料及其制备方法发明专利.1一种低温聚氨酯注浆加固材料及其制备方发明专利.7种煤矿用高安全性延迟封孔材料及其制发明专利.5技术类型专有技术技术类型“其他”说明技术来源独立知识产权技术来源“其他”说明二、项目简介（不超
5、过IOoo字）1、项目背景随着煤炭资源开采深度、强度的不断增加，带来了众多工程问题，并引发矿井重大安全事故危险性增加，矿井软弱破碎围岩、水害、高瓦斯、火灾、冲击地压等灾害严重威胁煤矿的安全生产。矿用高分子材料因具有浸润渗透性高、凝结速度快、固化时间短、持久性和防渗透能力强等优点，近些年在煤矿井下得到了日益广泛的应用，成为煤矿安全高效开采不可或缺的技术支撑。本项目生产的矿用高分子材料主要应用领域有煤岩体加固、充填密闭、堵水、钻孔密封及其他方面等。2、主要核心技术和创新点（1）从分子结构设计出发，通过筛选关键原料合成聚氨酯预聚体，有效降低了化学反应热，从而达到低温高安全性的效果；（2）引入环氧树脂
6、改性机理，将环氧树脂高强度和高粘接性的性能赋予到普通高分子树脂中，抗压强度超标准20%以上，粘接强度超标准30%,远超标准要求，从而达到改性增强的目的；（3）揭示有机相（聚氨酯）无机相（硅酸钠）三维结构互穿网络结构机理；3、国内外发展现状由于煤矿的特殊施工与使用环境要求，以及安全标准的不断提高，环保意识的逐渐增强，施工工艺的逐步优化，矿用反应型高分子材料主要发展方向：a、安全性进一步提高。从阻燃、避免有毒气体产生、防止材料表面静电电荷积聚三个方面入手，加强对安全的控制；b、无公害材料推广应用。主要体现在三个方面：无溶剂或者以水做介质、无毒固化剂、无毒催化剂；c、施工工艺及配套装备的研发。要求注
7、浆材料高浸润、高渗透性，发挥化学注浆的优势；以及配套施工设备的腐蚀小，并且易于清洗；d、成本进一步降低。价格低廉的矿用反应型高分子材料能得到更广泛的推广和应用。4、项目进展情况及发展前景本项目所涉及相关产品均先后通过了小试、中试批量生产，及市场应用验证，各类关键技术指标均处于行业领先水平。目前，与本项目相关的3万吨/年矿用高分子材料工业化示范项目已经在陕煤集团立项，主体设备已采购，厂房建设正处于施工阶段。矿用高分子材料的需求量一直在逐年增长，市场前景广阔，预计市场容量大约在40-50万吨，产值8（MOO亿元。5、投资应用情况2019年，项目团队销售矿用高分子材料2000余吨，创造产值近4000
8、万元；2020年己销售高分子材料1500余吨，创造产值3000万元。2021年上半年己销售IoOO多吨，收入2000多万元。三、主要科技创新及产业化前景分析（一）主要科技创新L项目背景及总体思路煤炭是我国的基础能源和重要原料。煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业。在我国一次能源结构中，煤炭将长期是主体能源。2018年，我国煤炭占一次能源消费比例58%。中国工程院预测，2050年以前，以煤炭为主导的能源结构难以改变。2019年全国煤炭产能38.5亿吨，规模以上煤炭企业主营业务收入24789亿元。一是煤炭供给侧结构性改革取得显著成效。截至2019年底，累计退出煤炭落后产能9亿吨/年以
9、上，安置职工100万人左右。二是煤炭开发布局持续优化。2019年,内蒙古、山西、陕西、新疆、贵州、山东、安徽、河南等8个省（区）原煤产量占全国的89.1%,同比提高1.2个百分点。三是产业结构调整取得新进展。全国煤矿数量减少到5300处左右，建成了千万吨级煤矿44处、智能化采煤工作面200余个。煤炭上下游产业一体化发展成效明显，新能源、新材料、科技环保、现代金融等产业快速发展，加速推动了行业发展动能加快转换。四是煤炭科技创新能力显著增强。煤炭行业开放型创新体系日趋完善，煤炭基础研究和关键技术攻关不断取得新突破。五是煤炭市场化改革稳步推进。煤炭交易市场建设持续深化，中国煤炭价格指数体系不断完善，
10、煤炭上下游行业企业共同推动形成的“中长期合同”制度和“基础价+浮动价”定价机制，发挥了维护煤炭经济平稳运行的压舱石作用。六是矿区生态文明建设稳步推进。全行业牢固树立“绿水青山就是金山银山”理念，持续推进矿区生态环境修复治理，生态环境质量持续好转，促进了矿区资源开发与生态环境协调发展。七是煤矿安全生产形势持续稳定好转。2019年全国煤矿百万吨死亡率降至0.083O我国煤炭产业依然面临较多挑战。最重要的就是我国煤炭开采条件复杂，灾害威胁严重。煤炭开采长期受煤与瓦斯突出、冲击地压、煤自燃、水害、粉尘、高温热害等灾害威胁严重，安全开采难度大。煤炭资源分布差异大，极薄煤层与特厚煤层、近水平煤层与急倾斜煤
11、层分布广泛，开采条件极其复杂。2000年后，我国矿用反应型高分子材料行业得到了持续、快速、稳定的发展。良好的发展前景吸引了众多企业的加入，尤其是2009年后企业数量增加较快。目前国内矿用反应型高分子材料产业，厂家数量众多，参差不齐。第一类，龙头企业,同时具备生产和施工能力，具备一定技术研发能力的综合性企业，这类企业往往具有较强的产品开发能力，拥有自己的产品，同时还配备专业的施工队伍，有较强的结构分析能力，能够结合不同的工程特点制定有效的处理方案，如巴斯夫浩珂矿业化学（中国）有限公司、青岛新宇田化工有限公司、山西凝固力新材料有限公司，中煤科工集团重庆研究院有限公司等。第二类是中小型生产型企业，技
12、术创新能力差距较大，产品质量参差不齐，这类型企业的数量较多。由于煤矿井下存在的潮湿、易燃等特殊环境，因此对矿用反应型高分子材料有如下技术要求：a、具有一定的流动性，不管是加固还是充填、堵漏，较低黏度可使注浆材料顺利进入施工区域；b、适当的固化时间，充填和堵漏材料需要快速的固化时间，以保证施工效果，而加固材料的固化时间太快或太慢，都将不利于施工及其效果；c、足够的粘结强度，保证其能与缝隙壁之间牢固的粘结；d、良好的抗压强度，保证被加固被封堵的部位能承受一定的压力；e、固化时无收缩现象，避免聚合体与缝面的局部脱空，导致平均强度降低；f、优异的持久性和防渗透能力，保证在较长时间内，矿井施工的安全；g
13、特别的阻燃性，保证其在瓦斯环境中不燃烧、不助燃。矿用反应型高分子材料在应用中发现的问题：a、粘结性能达不到要求造成加固后二次冒顶；b、材料自身反应温度过高造成火灾事故；c、大量使用对地下水体造成污染；d、非阻燃材料，遇火燃烧时产生大量有毒有害气体；e、运输过程中产生静电引发安全隐患；矿用反应型高分子材料因其综合性能优异，在实际生产中已得到广泛应用。但由于煤矿的特殊施工与使用环境要求，以及安全标准的不断提高，环保意识的逐渐增强，施工工艺的逐步优化，使得矿用反应性高分子材料不得不在将来做出新的发展。2.主要技术创新内容（1）从分子结构设计出发，通过筛选关键原料合成聚氨酯预聚体，有效降低了化学反应热
14、，从而达到低温高安全性的效果；（2）引入环氧树脂改性机理，将环氧树脂高强度和高粘接性的性能赋予到普通高分子树脂中，抗压强度超标准20%以上，粘接强度超标准30%,远超标准要求，从而达到改性增强的目的；（3）揭示有机相（聚氨酯）无机相（硅酸钠）三维结构互穿网络结构机理；3.国内外同类技术对比本项目生产线所涉及相关产品均先后通过了实验室小试、批量生产，及市场应用验证，各类关键技术指标均处于行业领先水平，且市场应用后反馈效果较好。各产品关键技术指标对比情况如下表1所示：表1相关产品关键技术指标编号材料名称技术指标行业关键技术指标项目小试关键技术指标中试产线关键技术指标本项目示范产线预期关键技术指标1
15、有机加固材料最高反应温度ooc抗压强度N40MPa最高反应温度Wlo(TC抗压强度N45MPa最高反应温度WlO(TC抗压强度N65MPa最高反应温度Wlo(TC抗压强度N65MPa2复合加固材料最高反应温度WO(TC抗压强度N40MPa最高反应温度ROoe抗压强度45MPa最高反应温度Wooe抗压强度N45MPa最高反应温度ROOC抗压强度45MPa3喷涂材料最高反应温度95C拉伸强度N2MPa最高反应温度W90C拉伸强度N3MPa最高反应温度W90C拉伸强度N3MPa最高反应温度W90C拉伸强度N3MPa4堵水材料最高反应温度W140C抗压强度N50MPa最高反应温度130C抗压强度N55
16、MPa最高反应温度130C抗压强度N55MPa最高反应温度R30C抗压强度N55MPa5密闭充填材料最高反应温度95C抗压应变70%40kPa最高反应温度090抗压应变70%50kPa最高反应温度W90C抗压应变70%50kPa最高反应温度W90C抗压应变70%50kPa6封孔材料最高反应温度140-150oC抗压应变70%N40kPa（无行业标准，参考同行数据）最高反应温度IoO-120抗压应变70%50kPa最高反应温度IOO-120抗压应变70%50kPa最高反应温度100-120C抗压应变70%50kPa（二）产业化前景分析及实施方案1、市场容量近年来，伴随着国民经济的持续发展以及国家
17、对煤矿生产安全的日益重视，矿用高分子材料行业得到了巨大的发展。未来，随着我国经济继续稳步增长、煤炭地质条件恶化、煤矿安全生产投入增加，以及在其他隧道、水利工程、地铁等领域的推广应用，矿用高分子材料的需求将保持快速增长，市场前景广阔，市场份额大约在80-100亿元。2、行业管理规范化矿用高分子材料采用安标管理后，该行业将重新进行洗牌，市场上地方性的小企业将被淘汰。基于现有的领先技术和前期布局，本项目3万吨/年矿用高分子材料生产线建成后，将会进一步抢占及扩大市场份额。3、行业标准本项目产品为煤矿用加固高分子材料、封孔材料、充填材料、堵水材料，其产品性能质量指标执行安全生产行业标准煤矿加固煤岩体表面
18、用高分子材料（AQIO89-2020）、煤矿充填密闭用高分子发泡材料（AQIO90-2020）、煤矿堵水用高分子技术条件（AQlO87-2020）、煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件（AQlO88-2020）以及煤矿井下反应型高分子材料安全管理办法（试行）（煤安监技装（2020）18号）中的标准。表2加固/堵水类聚氨酯材料性能指标（执行AQlo89-2020、AQ1087-2020）序号关键指标名称指标1最高反应温度oor（加固材料）140（堵水材料）2膨胀倍数1.03抗压强度40MPa（加固材料）50MPa（堵水材料）4粘结强度3.OMPa5阻燃性能符合MTll3/995表3喷涂/封孔/充填
19、类高分子材料性能指标（执行AQIo88-2020AQlo90-2020）序号关键指标名称指标1最高反应温度95（封孔材料除外，封孔无标准）2膨胀倍数25倍3抗压强度（压应变10%）10KPa4阻燃性能符合MTII319954、项目选址本项目厂址为渭南市高新技术开发区光华路以西。该区汇集公路、铁路的便捷优势，地理位置十分优越，交通运输十分便捷。5、生产线建设生产线建设规模为年产3万吨矿用高分子材料，其中每年生产聚氨酯类加固煤岩体用高分子材料3000吨、硅酸盐改性聚氨酯类加固煤岩体用高分子材料9000吨、喷涂堵漏风用硅酸盐改性聚氨酯材料3000吨、煤矿堵水用高分子材料6000吨、W醛树脂类充填密闭
20、用高分子发泡材料6000吨、煤矿封孔用高分子发泡材料3000吨。生产线主体设备有9台储罐、7台搅拌釜、5台自动灌装机，产线具备PLC控制，自动称重搅拌灌装。厂房建筑面积4000平米，建设周期1年，目前已进入实质厂房建设阶段。6、市场营销策划项目团队拥有高素质的科研人员，雄厚的专业技术力量，截止2021年5月，项目团队拥有员工60人，已经组建起矿用高分子材料研发团队、矿用高分子材料技术服务团队、矿用高分子材料市场营销团队，形成了较为完备的人才队伍。本项目产品目前已在公路、桥梁等领域进行产品开发和试验应用，形成更为宽泛的市场应用领域和丰富的系列产品，以及丰富的解决方案，最终形成以材料与技术为核心，
21、在煤炭岩体工程领域形成“材料+技术+装备+施工”一体化解决方案，逐步提高市场占有率，提升企业综合竞争力。7、经费预算及筹措项目总投资21581.86万元，营业收入54400万元，总投资收益率35%,投资回收期5.53年。项目资金全部由项目承担单位自筹。8、产品成本和盈利能力本项目生产线设计年产能为3万吨，考虑到市场因素，项目运行初期按照年生产及销售各1万吨产品计算成本及盈利能力。按照年生产1万吨产品，具体生产成本费用估算见下表所示：表4年生产1万吨成本和分项成本估算表序号项目名称单位指标1原材料费万元108002燃料动力费万元5303人员工资万元6004维修费用万元2205设备折旧万元2006
22、场地费万元507管理费万元5008公用工程费万元6009总成本费用万元13500年销售项目产品1万吨，实现年均销售收入约2亿元，具体收入及利润见下表13-1所示：表5年销售1万吨收入及利润估算表序号项目名称单位指标1营业收入万元200002税金及附加万元9873利润总额万元55134所得税万元8265税后利润万元4687随着后期业务的不断拓展，产销量逐渐上升，每年还将为单位创造更大的经济效益。四、第三方评价检测报告及第三方使用证明见附件。五、项目主要完成人情况表排序姓名性别年龄学历工作单位职务/职称1胡国和男42博士研究生陕西煤业化工技术研究院高级工程师2王小军男36硕士研究生陕西煤业化工技术
23、研究院高级工程师3李贤良男31硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师4赵腾飞男32硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师5徐自冲男30硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师6张音女30硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师7安秀煜男37硕士研究生陕西煤业化工技术研究院高级工程师8魏展航男33硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师9韩帅男33硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师10牛沛东男30硕士研究生陕西煤业化工技术研究院中级工程师完成人声明：本人同意完成人排名，保证如实提供了上述材料，不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。项目主要完成人签名：项目主要完成人情况表中所有完成人须在此栏签名。项目负责人所在单位意见（签章）年月日推荐单位意见（签章）年月日组委会秘书处审查意见审查人（签名）年月日评审委员会预审意见评委（签名）年月日评审委员会终审意见评委（签名）年月日申报书阐述项目技术水平、知识产权、创业团队能力、实施基础条件等内容，可提供专利、资质、荣誉证书、投融资协议、企业营业执照、财务报表、学历证明等相应佐证材料。
