新近系含水层下厚煤层综放安全绿色开采及水资源清洁利用

煤炭开采在支撑国民经济和社会高质量发展的同时,也对矿区安全、生态环境造成严重影响。为加快推进绿色矿山建设进程,基于安全绿色开采与可持续发展理念,对新近系含水层下采煤的安全性进行了区域划分,提出了将顶板水转化为矿井水的井上、井下联合贯通疏放水及利用技术,解决了松散含水层水害威胁问题,实现了安全高效开采。分析了综放开采地表响应特征,阐明了地表动态演化规律,得到了地表动态移动变形参数;通过对沉陷区破坏程度进行区域划分,以工程复垦与生态复垦相结合的原则,对开采沉陷区实施了土地复垦措施;结合水资源与清洁能源综合利用理念,以全寿命周期理论为基础,建立了矿井供热方式的全寿命周期成本模型,分析研究了合理的矿井热源供应方式。结果表明:疏干排水解放了5.99 Mt的水体下压煤资源,且为覆岩含水层水资源的清洁利用提供了丰富的矿井水余热资源,以不同供热方式的全寿命周期成本进行分析,确定了余热利用是矿井热源供应的最佳方式,具有运行成本少、高效节能、绿色环保等特点,实现了清洁能源的高效利用;同时,以地表移动变形角量参数指导沉陷区土地复垦不仅提高了土地生产力,而且有效改善了矿区生态环境,加快了绿色矿山建设进程。

区域煤炭资源安全绿色高效开采技术路线图研究——以陕西省为例

通过产业现状分析、目标凝炼、技术清单构建、关键技术与研发项目遴选、研发策略分析等步骤,采用文献资料分析、实地调研、专家研讨等方法,研究编制陕西省煤炭资源安全绿色高效开采关键技术路线图。该技术路线图能够在强化相关技术领域的预见和规划、优化创新资源配置、提高创新效率并降低创新风险产生重要的促进作用,对于实现陕西省煤炭产业健康可持续发展具有重要的现实意义,同时也对类似矿区具有良好的借鉴作用。

区域煤炭资源安全绿色高效开采评价指标体系与标准——以陕北侏罗纪煤田为例

以陕北侏罗纪煤田为例,构建了包涵3个子系统、16个评价要素、46个评价指标的陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开采评价指标体系,同时分析确定了各个指标的评价标准,可为科学制定该矿区煤炭资源安全绿色高效开采模式与路径提供有效的决策依据。

煤炭绿色安全开采项目动态管理与政府资助研究

从煤炭企业和政府互动的角度出发,首先对煤炭绿色安全开采项目存在的技术、市场及政策风险进行分析,针对项目整个生命周期的多阶段的内在特点,建立煤炭绿色安全开采项目价值评估的动态决策模型,在规避风险的前提下实现项目价值的最大化。同时,考虑煤炭绿色安全开采中煤炭企业的有限理性,建立了基于有限理性的煤炭绿色安全开采决策模型。对模型中参数进行了分析。模型全面、客观的对煤炭绿色安全开采项目的价值进行了评估,并对政府资助模式和决策进行了剖析。最后,提出了相关的政策建议。为煤炭企业投资和政府资助煤炭绿色安全开采决策、实现最佳的经济效益、环境效益和社会效益提供理论和方法论上的支持。

深部开采充填体与煤柱协同承载效应研究

深井充填工作面矿压显现强度与地表沉陷变形控制效果受充填体强度、充填率、煤柱宽度及充填体与煤柱承载匹配等因素影响,合理的充填体与煤柱协同承载是实现深部煤炭资源绿色开采的关键。为揭示深井充填工作面充填体-煤柱协同承载效应,结合义能煤矿地质生产条件,构建充填体-煤柱承载结构力学模型,探究充填体与围岩相互作用特征、充填体与煤柱协同承载作用过程。采用PFC软件模拟计算“充填体-煤柱”在不同充填率、充填强度条件下的承载特点,揭示超高水充填工作面充填体-煤柱应力分布及覆岩裂隙发育规律。研究结果表明:当超高水充填料充填率超过90%、水灰比低于95%时,煤柱应力集中程度较低,能够保持较好稳定性,顶板破断仅发展至基本顶,充填体-煤柱协同承载有效降低了工作面矿压显现强度与覆岩运移范围,为实现深部煤层绿色开采提供了科学依据。