深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术

深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。

煤炭、岩矿检测实验室化学药品安全预防

详细介绍了煤炭、岩矿检测实验室使用的具有易燃、易爆、腐蚀性质的化学药品的主要危害及危害形成原因,提出了加强化学药品管控等一系列的安全防范措施,以确保人员和设备及环境的安全。

我国西北煤炭开采中的水资源保护基础理论研究进展

围绕西北煤炭开采中水资源保护基础理论研究中的关键科学问题,介绍了西北煤田地层结构特征、采动覆岩结构与隔水层稳定性时空演变规律和水资源保护性采煤机理与控制理论等方面的研究进展情况。构建了西北矿区不同生态地质环境类型生态-水-煤系地层空间赋存结构模型,分析了浅表层水分布特征与水循环运移规律;提出了覆岩裂隙表述和重构方法,构建了上位隔水层-中位阻隔层-下位基本顶结构协同变化模型和渐序变化模型;构建了该区初/复采煤层保水开采技术适用性分类方法体系,探索了新式短壁保水采煤方法,为构建基于水资源保护的西北煤炭科学开采方法体系奠定基础。

中国绿色煤炭资源概念和内涵及评价

煤炭资源是我国的优势矿产资源。正确认识我国煤炭资源现状,实现煤炭资源清洁高效开发利用,攸关我国能源可持续发展。定义绿色煤炭资源为在当前先进技术条件下,资源禀赋条件适宜,能够实现安全高效开采、生态环境友好,适宜清洁高效利用,且具有经济竞争力的煤炭资源。从新的角度重新审视我国煤炭资源状况,详细阐述了绿色煤炭资源的概念内涵,构建了绿色煤炭资源评价技术框架,并对我国绿色煤炭资源进行了总体评价。结果表明,我国绿色煤炭资源总量较大,其中已探明资源量为9 733.65亿t,且集中分布于"井"字形区划下的晋陕蒙(西)宁地区和新疆北疆地区,但绿色煤炭资源基础储量约为855.77亿t,经济可采的绿色煤炭资源储量仅为445.34亿t,资源保障程度仍有待加强。全面确立基于绿色煤炭资源评价的煤炭资源开发利用模式,将有助于系统规划我国煤炭地质工作,明确区域资源开发战略与产能布局,实现煤炭资源可持续发展。

邯郸-峰峰矿区新构造特征及其煤炭资源开发意义

采用遥感图像解译、天然地震震源分析等手段,对邯郸-峰峰矿区的新生代构造特征进行了深入研究.受太行山山前断裂带伸展滑脱的区域构造背景条件的控制,邯郸-峰峰矿区的先存断裂在新生代不同程度地重新活动,同时形成一些新断裂.矿区新构造格架由NNE-SSW向构造线与NWW-SEE向构造线组合而成,两组断裂交汇部位是底板突水、瓦斯突出等矿井地质灾害的易发地段.在华北新生代伸展变形区,新构造,尤其是活动断裂对矿井安全生产的影响应引起充分的重视.

构建煤炭资源强国的战略路径与对策研究

煤炭是我国的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性地位。作为全球煤炭资源开发利用大国,新形势下我国建设煤炭资源强国的重要性日益凸显。本文在界定煤炭资源强国概念与内涵的基础上,辨识了煤炭资源强国的主体要素特征,并从绿色煤炭资源、工程技术、人才教育、企业经济、"一带一路"等要素层面,全面评价了我国实现煤炭资源强国的差距,进而明确了构建煤炭资源强国的战略目标与路径,最终提出了相应的政策建议。研究发现,我国已经具备建设煤炭资源强国的基础,但在煤炭资源勘探开发与转化利用相关的技术、产业、市场等方面仍存在诸多问题。实现煤炭资源强国,亟待强化绿色煤炭资源基础、工程科技创新能力、企业发展与市场环境建设以及人才与制度保障,系统提升煤炭工业的全球竞争力。

我国煤炭资源“井”字形分布特征与可持续发展战略

煤炭是我国的主体能源,科学地认识煤炭资源现状,需要对煤炭资源分布格局与赋存特征有系统的区划辨识,进而制订相应的可持续发展战略。研究发现,我国煤炭资源分布受东西向展布的天山—阴山、昆仑山—秦岭—大别山两条纬向构造带和南北向展布的大兴安岭—太行山—雪峰山、贺兰山—六盘山—龙门山两条经向构造带控制,呈"两横"和"两纵"相区隔的"井"字形分布特征。"井"字形区划格局不仅辨识了含煤盆地和煤炭资源的聚集与分布特征,还与区域自然地理、生态环境以及社会经济发展水平等要素直接关联。"井"字形区划格局下,中部晋陕蒙(西)宁区和蒙东区以及西部北疆区煤炭资源富集,勘探开发潜力巨大,而东部除黄淮海区少数省市以外,可供开发的煤炭资源面临枯竭。本文在系统分析我国煤炭资源发展面临的形势和问题的基础上,从攸关能源安全、生态安全和社会经济发展的角度,提出了实现我国煤炭资源可持续发展的战略思路、目标、重点实施路径以及相应的保障措施。

邯峰矿区深部煤炭资源勘查方法与模式

针对我国深部煤炭资源现状及深部煤田勘查所面临的困难和挑战,以邯郸峰峰矿区(以下简称邯峰矿区)为例,分析了影响深部勘查工程的煤田构造特征、勘查手段及勘查模式。强调浅部资料及钻探工程在矿区深部勘查中应用的重要性,对深部勘查工程的钻探深度、布孔方式、钻孔信息获取三方面的特点进行了系统总结。在综合分析的基础上,建立了以邯峰深部勘查区为例的老矿区深部煤炭资源勘查模式,即充分利用浅部生产矿井资料,以钻探工程为主,辅助其他多种勘查手段的综合勘查模式。

煤炭资源型城市矿山遗址旅游开发潜力测度与开发模式选择

旅游开发是关闭煤矿经济转型的重要渠道之一,煤炭资源型城市矿山遗址旅游开发的适宜性与开发模式取决于其所具有的旅游开发潜力,测度矿山遗址旅游开发潜力、识别开发类型已成为旅游开发领域亟待研究的课题。本文从矿山旅游资源、矿山开发条件、城市开发环境3个维度着手,构建了矿山遗址旅游开发潜力测度模型,完成了我国煤炭资源型城市矿山遗址的旅游开发潜力实证研究。结果表明:煤炭资源型城市矿山遗址的旅游开发潜力存在明显的差异性,综合潜力排名前十位的城市为:徐州、邯郸、枣庄、邢台、焦作、张家口、大同、淮南、平顶山、抚顺;开发潜力空间格局呈现“两核、三中心”集聚特征。为此建议,煤炭资源型城市应根据资源价值、开发潜力及其空间格局的不同,选择相应的开发模式;适时编制矿山遗址旅游开发规划,探索构建“政府主导、多方合作”的矿山遗址旅游开发新机制,支持矿山遗址向旅游功能的转型升级。

深部煤炭资源勘查模式及其构造控制

中国煤盆地构造演化的时空差异性和煤田构造格局的复杂性,是决定煤炭资源勘查难易程度,以及勘查手段的选择和勘查工程布置的首要地质因素。在分析中国东部煤炭资源特点以及深部煤炭地质勘查所面临的困难和挑战的基础上,讨论了勘查区类型和勘查模式的概念。划分出深部煤炭资源勘查区的4种基本类型:①老矿区深部或外围勘查区;②深部新区勘查区;③复杂地质条件勘查区;④生产矿井深部煤层勘查区。总结了不同勘查区类型的地质构造特征,建立了与之相适应的勘查模式。

中国煤炭资源综合勘查技术新体系架构

中国煤炭地质条件的复杂性和自然、地理条件的差异性,造成单一勘查技术手段难以解决复杂地质条件下的勘查目标。在系统分析我国煤炭资源赋存规律的基础上,根据我国煤田地质勘查工作的特点、重新确立了煤炭地质勘查的基本原则,将"煤田地质勘探"发展为涵盖煤炭勘查、矿井建设、安全生产、环境保护等内容的"煤炭资源综合勘查",提出了适合当代需要的煤炭资源综合勘查技术新体系。综合勘查技术新体系的的确立,应以取得最佳勘查效果为目标,统筹考虑勘查区具体的地理、地质和地球物理条件,选择最适宜的勘查技术手段及组合。基于理论分析,评述新体系兼备的主要技术特色及科学性、先进性,并依据地质和自然条件的差异,将我国煤炭地质勘工作划分为4种勘探模式以及与其相对应的区域。中国煤炭地质总局在全国近20个省区100多个地质勘查项目的实践中证明,煤炭资源综合勘查技术新体系的实施,为煤矿建设提供了详细、完整、准确的煤炭资源信息数据,极大地推动了我国煤炭地质勘查工作,对提高我国煤炭资源保障能力、促进煤炭工业可持续发展具有重要意义。

华北东部地区深部煤炭资源特征及开发潜力

华北煤矿经过多年大规模开发,目前浅部资源日益枯竭,积极向深部找煤已成必然趋势。在前人研究基础上,系统总结了华北东部五省的煤炭资源形成分布特征和深部煤炭资源的开发潜力,分析了华北深部煤岩煤阶的变化趋势,对未来老矿区的勘探方向进行了预测总结。华北聚煤区东缘深部(-800!-1500m)资源潜力巨大,冀、鲁、苏、皖深部资源量为浅部(-800m以浅)资源量的2!4倍。从煤种分布情况来看,一般浅部为气煤大类的煤田,深部出现肥焦煤的可能性非常大;未来勘探的主要方向是老矿区的深部新煤层和老矿区外围,大型推覆体下的煤层以及复杂构造条件下的煤层也具有相当的经济价值。由于深部煤层的地质条件复杂,必须在开发前期做好详细的地质勘查和开发计划,选择地质条件良好,煤层稳定,煤质优良的矿区优先开发,查清深部煤层的地质构造,避免发生严重的地质灾害。

深部新区煤炭资源赋存规律及其勘探模式

深部新区类型是指覆盖层巨厚、主采煤层埋深大（800～1000m）的区域。由于煤层赋存较深，这些地区以前通常没有或很少进行过煤炭勘查和开采，煤炭地质工作程度低，煤层赋存状况的资料缺乏，几近于空白勘查区，深部煤炭资源勘查难度较高。通过对高家堡勘探区勘探历程的分析总结，探讨了深部新区类型煤炭资源的赋存规律及其勘探模式。

山西省煤炭资源供需形势及需求预测

从山西省煤炭资源生产能力、消费需求水平及供应能力三者发展现状入手,对煤炭供需平衡及保障能力进行了分析。最后基于山西省能源消费现状及构成,并利用灰色模型GM(1,1)及专家群体决策,对晋煤需求总量进行了定量与定性预测,在总结分析保障煤炭资源供需平衡的主要问题基础上,提出了晋煤发展相应的对策和建议。

DDE框架下的煤炭资源潜力评价及煤田地质学知识创新

“深时数字地球”(DDE)大科学计划旨在大数据和人工智能技术驱动下重建地球生命、地理、物质和气候的演化历史,全面认识矿产资源分布规律。煤炭资源的DDE知识体系及数据平台建设,可为大数据及人工智能时代下煤炭资源的科学评价、绿色勘查、煤系矿产资源综合评价及煤田地质学的发展起到强有力的促进作用。基于我国历次煤炭资源评价工作,结合DDE平台知识体系建设思想,提出DDE框架下的煤炭资源综合评价知识体系,对DDE框架下煤田地质学研究中的科学问题进行总结。煤炭资源DDE知识体系及数据库建设,有助于煤炭资源多参数评价方法体系的建立,以及煤炭资源的时空分布规律的全面认识。此外,DDE提供的煤炭资源数据平台,为我们更深入地挖掘含煤盆地地质演化信息和以及深时古气候信息,提供了便捷有效的途径。

河北省煤炭资源利用与现状

论述了河北省煤炭在一次能源生产和消费结构中的比例及与全国的对比,煤炭与GDP、城市化率的相关关系,煤炭的生产能力现状和需求现状。在总结河北省煤炭利用方面存在的主要问题的基础上,提出了相应的对策和建议。

深部煤炭资源赋存规律与开发地质评价研究现状及今后发展趋势

在对我国煤炭资源开发现状与存在问题进行系统分析的基础上,对深部煤炭资源开发的科技支撑基础和科技发展趋势进行了较详细的评价,提出了深部煤炭资源开发急需解决的四个关键科学问题,并对今后的研究重点提出了作者的建设性意见。

重庆地区煤炭资源开发生态补偿指标体系及补偿标准研究

论文以4个小型煤矿为例,对重庆地区煤炭资源开发生态补偿进行了研究:构建了生态补偿指标体系,采用层次分析法对各指标赋予权重,应用环境经济和数学方法对生态补偿标准进行了量化研究,确定了计算生态补偿标准的数学模型。研究结果表明:矿山生态补偿标准与矿山开采规模大小没有直接关系,而是由矿山开采对生态环境的影响程度直接决定。补偿指标中最主要的是生态破坏损失补偿,其次是环境污染损失补偿。

基于PROSAIL模型和Sentinel-2数据的陕北煤炭矿区植被叶绿素含量监测

为满足煤炭矿区植被叶绿素含量高精度动态监测需求,该文以陕北大柳塔矿区为研究区,首先分析PROSAIL模型对矿区典型植被欧李、野樱桃的适用性,然后根据PROSAIL辐射传输模型建立查找表,结合基于正则化的代价函数对欧李、野樱桃叶绿素含量进行反演,并利用SNAP软件反演结果与地面实测数据对PROSAIL模型反演结果进行验证,最后利用所构建模型反演得到2016—2019年大柳塔矿区植被叶绿素含量空间分布。结果表明:PROSAIL模型模拟光谱与地面实测光谱的绝对偏差平均值最大为0.016,该精度满足植被参数反演;PROSAIL模型反演得到的欧李、野樱桃叶绿素含量与地面实测数据的决定系数、均方根误差和相对均方根误差分别为0.679、1.926和4.625%,优于SNAP软件反演结果,反演得到的大柳塔矿区叶绿素含量时空变化与实际植被生态修复情况和土地利用覆盖类型一致。研究结果可为矿区植被叶绿素反演和生态修复效果评估提供技术参考。

深部复杂覆岩结构煤层开采冲击地压致灾层位判识研究

以孟村煤矿401102工作面为研究对象,系统开展深部复杂覆岩结构煤层开采冲击地压致灾层位判识数值模拟研究,建立覆岩冲击地压致灾影响系数Wrb,揭示工作面不同覆岩条件下各岩层致灾影响程度特征与致灾关键岩层分布规律。研究表明:(1)401102工作面煤层上方100 m范围亚关键层均为致灾影响程度较大岩层,同时非关键层运动破断的冲击致灾作用也不可忽视;(2)401102工作面基本顶为最主要冲击致灾岩层;(3)当对401102工作面内Wrb较高岩层采取地面水平井压裂后,冲击地压治理效果较好。研究成果可为深部煤层开采顶板灾源准确识别与冲击地压精准防控提供借鉴与指导。