A Synergetic Study on Large-Scale Coal Mining and Eco-Environment Protection in Shendong Coal Mining Area

Based on the sharp contradiction between the economic benefits and adverse ecological impact of coal development in China's west,this paper establishes an evaluation model for the synergetic eco-environmental development in Shendong Coal Mining Area through using synergism of five laws and the fuzzy comprehensive evaluation method. The analysis on synergy between large-scale coal mining and the eco-environment protection in Shendong is also conducted,arriving at the conclusion that synergetics of Shendong 's eco-environment protection is"good". And thus,the result sheds light on the fact that while working to quench China's energy demand on its path towards a modernized large coal mine complex,Shendong,as part of Shenhua Group's mining operation,has applied innovative management concepts and models to improve eco-environment for harmony and win-win results between resource exploration and environmental protection.

Prevention and Control Mode of Desertification in China＇s State Energy Group Shendong Mining Area with Annual Coal Output of 200 Million Tons

According to the strategic goal of sustainable development,construction and management for the construction of Shendong mining area with ecological safety,the ecological restoration principle of ＂ control protects development and development promotes control＂ for desertification prevention and control was adopted,and engineering measures,plant greening measures,and enclosure management and protection measures were taken to prevent and control desertification in the mining area based on careful detailed investigation and accurate planning and design in the early period. After 32 years,the desertification ecological landscape environment of the mining area has undergone a qualitative change,and the vegetation coverage has increased from 3%-8% to above 60% after the development. The former desertification land has become a modern green energy base that has produced 200 million tons of coal every year. The construction and management mode of an ecologically safe and modernized green coal mining area built by Shendong in the desertification region of northwestern China shows that taking appropriate comprehensive ecological restoration construction technology and management measures that integrate engineering,plants and enclosure management and protection is an effective technical and management paradigm for the construction of a modernized green large-scale coal mining area in China＇s arid and semi-arid regions.

提升神东采掘运设备价值最大化的措施

通过调研和分析神东公司采掘运大型机电设备目前的使用和管理现状,从神东集团13个矿井的生产、机电设备结构配置、机电设备成本、机电设备管理等方面入手,深入分析影响采掘运大型机电设备价值最大化的原因,并给出后期发挥采掘运大型机电设备最大使用价值的努力方向,对降低机电设备成本的投入以及安全、高效生产具有现实意义,对其他煤炭企业采掘运设备的高效、精细、精益、价值最大化管理亦有重要的借鉴作用。

提升神东煤矿机电设备管理效益的探究

文章从煤矿机电设备的配套、运行、大修、车辆辅助运行、指挥调度、新技术标准应用六个方面调研了国能神东煤炭集团公司煤矿机电设备目前使用和管理的现状,深入分析其原因并给出了提升机电设备管理效益的具体措施,这对国能神东煤炭集团公司提升机电设备管理效益具有十分重要的指导意义,对其他煤炭企业机电设备的精细、精益,安全管理亦有重要的借鉴作用。

神东煤矿机电设备大型部件安全库存分析

为探讨煤矿机电设备大型部件安全库存的必要性以及对煤企安全生产的影响,通过调研国能神东机电设备大型部件库存的现状,给出了保障国能神东煤矿机电设备大型部件安全库存的具体措施。分析认为,开展机电设备大型部件库存统计对实现国能神东在管理上的提质降本增效有重要的作用,且在实践中应建立一套符合神东模式的机电设备大型部件安全库存储备标准,有助于为设备管理提供科学精准的参考。

基于遥感生态指数的神东矿区1990—2022年煤炭开采对生态环境的影响分析

定量分析煤矿开采、土地复垦等人类活动对环境产生的影响可为矿区环境保护提供复垦依据。基于1990—2022年Landsat影像,采用遥感生态指数RSEI评估神东矿区的生态环境时空动态演变特征,并利用随机森林模型建立温度、降雨、潜在蒸散发与RSEI的关系模型,得到气候条件下RSEI的预测值R′SEI,结合残差分析与基于Landsat的干扰和恢复趋势检测(Landtrendr)算法定量评估人类活动的影响。结果表明:①矿区与矿井尺度的整体RSEI均值皆有所上升,但矿井尺度RSEI均值低于矿区尺度;2018—2022年光伏区RSEI下降速率为-0.027,略低于控制区,表明神东矿区整体生态环境得到略微改善,但人为采矿活动导致矿井尺度生态环境质量低于矿区尺度,而光伏区的建设对生态环境起到了改善作用。②神东矿区采矿前(1990—1996年)和采矿后(1996—2022年)R′SEI与实际RSEI的相关系数R^(2)为0.61。矿区生态环境在只受气候因素影响下呈变好趋势。③采矿后(1996—2022年),矿区尺度残差δ均值为0.07,δ<0的部分主要集中在矿区北部矿井集中区及其周边地区,占总面积的39.74%,每当矿区有新矿活动加入,δ<0的面积占比就会大幅增加;矿井尺度整体δ均值在1996—2000年呈下降趋势,2000—2012年呈上升趋势,2012—2022年呈下降趋势。④1990—2022年矿区尺度扰动和恢复强度均值分别为0.45、0.37,矿井尺度扰动和恢复强度均值分别为0.43、0.37,矿井尺度扰动强度低于矿区尺度但恢复强度与其相近;采矿后(1996—2022年),扰动与恢复面积占比都保持先上升后下降趋势,表明矿区扰动和恢复行为总是伴随发生且煤炭开采所产生的扰动可由生态遭到破坏后的自我修复及人类复垦行为进行抵消。矿区扰动持续时间占比最大为1 a,恢复持续时间最大为16 a,表明研究区的采矿扰动为急剧的采矿干扰事件,短暂采矿干扰影响发生之后,便有恢复事件发生,且人为对矿区采取的修复行为具有长期性和持续性。综上所述,煤矿开采行为对矿区生态环境造成较强的负面影响,但人类对矿区生态采取的各种治理措施及环境自身的修复能力可对其进行修复。该研究有助于理解煤炭开采对矿区生态环境的影响,并为神东矿区生态环境质量的恢复与提升提供科学依据。

基于大样本的露天开采植被扰动范围一般性统计规律——以神东煤炭基地为例

露天开采对植被的扰动范围对于矿区生态环境治理与修复具有重要意义。现有研究主要以单个或若干个煤矿为研究对象,所得结论仅能反映个体煤矿的特点,缺乏对区域尺度上大量露天煤矿的开采扰动一般性规律研究,难以在实践中推广使用。针对上述问题,本研究根据临近煤矿分布特点与生态扰动类型,定义了4种类型的露天煤矿区OD-NDVI曲线(Orientation Distance-Normalized Difference Vegetation Index Curve),包括“负独立型曲线”、“负密集型曲线”、“正独立型曲线”和“正密集型曲线”,并提出了基于OD-NDVI曲线的开采植被扰动距离提取方法,包括数据预处理、OD-NDVI曲线提取、曲线分类与开采扰动距离识别4个主要步骤。以神东煤炭基地106个露天煤矿为研究对象,提取所有煤矿的开采扰动距离并进行定量统计分析,揭示了研究区露天开采对植被扰动范围的一般性统计规律。结果如下:(1)采用Shapiro-Wilk统计检验方法进行显著性检验,发现神东煤炭基地露天煤矿的开采扰动距离符合正态分布(R^(2)=0.95),开采扰动距离大多在均值1 214 m附近,且68.26%的开采扰动距离分布在[939.05 m, 1 488.71 m]内(均值的1倍标准差内);(2)借助箱线图统计,揭示了露天煤矿的开采扰动距离存在有界性特点,最大值为2 025 m,最小值为600 m,仅有0.13%的开采扰动距离大于2 038.37 m(超过均值3倍标准差);(3)通过分析露天煤矿在8个方向上开采扰动距离的变异系数,发现其开采扰动距离存在显著的方向异质性,70.7%的煤矿方向开采扰动距离存在较强或中等方向异质性,仅有29.3%存在弱方向异质性;(4)通过拟合建模分析,发现开采扰动距离与实际年产煤量存在显著的对数模型关系(R^(2)=0.613),随着煤矿的年产煤量增长,其开采扰动距离呈对数增加,但在年产煤量增加至232万t后,年产煤量对扰动距离无明显影响作用。基于大样本露天煤矿的统计分析结果具有更强的普适性和精细度,有望为干旱半干旱煤矿区的分级分区治理、精准修复、生产计划优化等提供科学指导。

国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

国能神东煤炭集团有限责任公司(以下简称“神东公司”)是国家能源集团的骨干煤炭生产企业,在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就,引领了全国煤炭企业的科技创新,在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展,总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面,梳理了一次采全高综采采高从6.3 m逐步提高到8.8 m的技术突破,介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺,梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题,分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践;介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术,提高了掘进效率,解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面,介绍了神东公司在世界首个8.8 m超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果,分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径,解析了6 000 m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破,总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验,列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面,针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题,总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新;梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅;研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值;解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术,介绍了13种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面,创建了“135”工作法安全风险管控管理体系,实现了千万吨矿井超长的安全生产周期;搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台,形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系;介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系,保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面,介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就,阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践,在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面,介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结,探讨了煤矿未来科技发展思路,明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

神东高钙煤对高炉理论燃烧温度的影响及工业实践

神东高钙烟煤作为一种典型的高挥发分烟煤,过去多被用作电厂火力发电,仅有少部分被用于高炉喷吹。文章通过建立高炉理论燃烧温度计算模型,计算不同喷吹配比条件下神东高钙烟煤对理论燃烧温度的影响,在此基础上进行了神东高钙烟煤高炉喷吹的工业试验。结果表明,喷吹神东高钙烟煤后,高炉风口前理论燃烧温度和煤气量均逐渐增加,其中煤气量的增加主要是由于煤气成分中的H_(2)量的增加导致。工业试验结果说明喷吹神东高钙烟煤后,高炉的各项经济技术指标均得到了明显的改善,证明了神东高钙烟煤应用于高炉喷吹的可行性,为提高神东高钙烟煤在炼铁领域的应用价值,促进高炉炼铁喷吹煤的优化选择提供了重要支撑。

综采工作面过区段集中煤柱矿压显现机理及顶板控制技术研究

以神东矿区复合煤层开采条件为研究对象,对采空区、区段煤柱下回采工作面矿压显现特殊规律进行深入研究,构建了区段煤柱下采煤工作面静载模型与动载模型;在静载模型中推导了上组煤与下组煤的应力解算方法;在动载模型中计算了因采动破坏、煤柱失稳导致上组煤基本顶岩块垮落所带来的附加载荷,分析了采煤工作面进出区段煤柱时对液压支架受力的影响规律。以神东哈拉沟煤矿工作面地质条件与采动条件建立了数值模拟模型,模拟采煤工作面进出煤柱时顶煤压力变化规律,经分析煤壁前方5~10 m处顶板应力监测数据,得到出煤柱比进煤柱应力提高超10%以上的结论;该结论一方面验证了动载模型推导的合理性,另一方面也为动载模型中进出煤柱动载系数的选择提供依据。神东哈拉沟煤矿工作面对即将经过的B煤柱区采取水力压裂卸压措施进行岩层软化卸压处理,现场实测数据表明进出B煤柱其液压支架阻力由A煤柱区域的22333 kN减小至19616 kN,周期来压步距由21.7 m减小至18.28 m,有效缓解了进出区段煤柱其压力变化对液压支架支护状态的影响,研究成果可以为相同或相似条件下的煤层开采提供一定的参考和借鉴。

神东高效薄煤层采煤机关键技术研究与应用

针对神东矿区薄煤层高效开采的需求,设计开发一种新型大功率薄煤层采煤机。通过对采煤机滚筒转速、截割功率与牵引功率匹配性研究,得出整机最佳功率匹配组合;对摇臂传动系统深入研究,提出一种直齿齿面修形方法,提高了高速端齿轮的啮合性能;对行星架的可靠性研究,实现了行星减速机构的小体积高传动比稳定传动;对行走系统进行分析,提高了高速复杂工况下行走系统的可靠性。研究结果已成功应用于新型薄煤层采煤机,可满足神东矿区1.3 m坚硬煤层年产250万t以上的生产需求,同时可为今后薄煤层采煤机的设计提供参考。

大型煤炭企业绿色低碳发展路径探索与实践

神东煤炭是我国传统主体煤炭能源的主产区,自建成以来,积极践行黄河流域生态保护和绿色低碳战略,致力于在黄河上中游生态区打造“煤海绿洲”。本文阐述了神东矿区开展绿色低碳发展的必要性和可行性,从建设健康稳定系统生态体系、安全清洁高效能源体系、绿色低碳循环产业体系三方面,回顾了神东煤炭绿色低碳发展体系建设过程和发展方向。未来神东煤炭将进一步深入探索绿色低碳发展路径,推动煤炭行业打开新局,打造煤炭行业绿色低碳发展先行示范,为全国煤炭行业生态保护和绿色低碳发展提供可借鉴、能复制、宜推广的建设模式和示范标杆。

新时代神东地区选煤技术现状与前景

随着社会不断发展进步,我国越来越重视环境保护与产业安全问题,对煤炭资源与其洁净化程度的管理和要求更加严格,注重选煤技术的发展和提升。神东地区煤矿区具有资源丰富、煤田储量大的优势,拥有大量的低灰分、低硫分、发热量极高的化工用煤和优质动力煤,神东地区煤种丰富多样,具有广阔的发展前景,基于对新时代神东地区选煤技术现状分析来探讨其发展前景。

神东煤显微组分与基本结构特征研究

对神东煤显微组分及其反射率分布特征进行了详细阐述.利用工业分析和元素分析结果及结构经验公式,研究了神东煤的结构特征与煤岩组成的关系.利用13C-NMR对神东煤显微组分进行了分析测试.结果表明,神东煤显微组分及其亚组分具有各自不同的反射率分布范围,煤中低反射率的惰质组含量较高.挥发分、氢含量、氮含量和氢碳比随惰质组含量的增加而下降,碳含量、芳碳率和缩合环数随惰质组含量的增加而增加.13C-NMR测得镜质组和惰质组的芳碳率分别为0.67和0.81.

神东矿区煤系地层岩石物理力学性质

岩石物理力学参数是数值计算、相似模拟、顶板分类、支架选型等理论分析和现场安全生产管理的基础性工作。分别从补连塔煤矿、大柳塔煤矿及布尔台煤矿采集岩芯并进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,分析了不同沉积时期的密度、RQD值、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数。根据试验矿井地层情况,将3个试验矿井的岩层划分为8个沉积时期,分别为白垩系、侏罗系安定组、侏罗系直罗组、侏罗系延安组1-2煤、侏罗系延安组2-2煤、侏罗系延安组粉砂岩、侏罗系延安组4号煤及侏罗系延安组底部。神东矿区岩层以砂岩为主,尤其是白垩系岩层主要为砂岩层。按沉积时期分组试验结果表明:随着沉积时间的增加,岩石的密度呈增大趋势,但是增大幅度不明显;岩石的抗拉强度、抗压强度、弹性模量及黏聚力与沉积时间呈现出一定的正相关关系;RQD值及内摩擦角与生成时间无明显的关系。生成时间对岩石的力学参数影响较大,其中,沉积时间对中粒砂岩抗拉强度的影响最大,最大值是最小值的31.2倍;沉积时间对中粒砂岩抗压强度及弹性模量的影响最大,单轴抗压强度最大值是最小值的12.4倍;弹性模量最大值是最小值的32.8倍;白垩系及侏罗系安定组的物理力学参数相对其它沉积时期要小很多。

神东煤液化残渣显微组分的特征与分类研究

在PSU处理能力为0．1t／d的小型连续液化装置上对神东煤进行了加氢液化试验，对其液化残渣进行了显微光学研究。结果表明，在液化过程中，原料煤中的壳质组和镜质组全部转化，惰质组部分转化，在残渣中可见未反应的惰质组，同时在残渣中出现中间相小球体和半焦等新生组分。矿物质大量富集，并基本保持煤中原有的形态特征。THF处理后残余惰质组反射率在2．0％～3．8％，略高于煤中高反射率惰质组反射率，煤中高反射率惰质组是残余惰质组的主要来源。

神东矿区浅埋深薄基岩上覆厚松散层水害治理

针对神东矿区煤层埋深浅、上覆基岩薄、厚松散含水层的地质条件,在回采期间,尤其是在第一次老顶断裂后,极易发生溃水溃沙。为了实现安全回采,研究了极具代表性的上湾煤矿12207工作面切眼区域,通过对该区域冒落带和导水裂隙高度,防水、防砂煤岩柱高度的研究,预测了矿井涌水量。依此为依据,采取了水文地质补勘、施工直通泄水孔、井下探放水、地面注浆等工程措施和井下工作面排水系统的建设等措施,实现了安全回采。

神东矿区侏罗纪2^(-2#)煤煤质特征研究

根据煤岩学、煤化学与扫描电镜分析结果 ,研究了神东矿区 2 -2 # 煤的煤岩特征及主要性质 ,探讨了神东煤变质程度、显微组成 (包括矿物组成 )对其性质的影响 ,认为高含量的丝质组影响了其液化性能 ,而煤中相对含量较高的次生方解石影响了其煤灰熔融性 。

基于ZY-3卫星数据的神东煤矿区土地退化人为影响因素调查与评价

基于ZY-3卫星数据,建立煤矿区土地退化人为影响专题因素遥感解译标志,对神东煤矿区土地退化人为影响因素开展遥感监测。运用层次分析法构建土地退化人为因素影响强度评价指标体系,采用综合评分法计算研究区土地退化人为因素影响强度指数。结果表明:土地压占破坏是造成神东煤矿区土地退化的首要人为影响因素,人类矿业活动对该区土地退化的影响程度已达"强烈"级别。为定量估算神东煤矿区矿业开发对土地资源的占用破坏数量并预测矿区土地退化发展趋势,提出1种煤矿区土地占用破坏率的计算方法。研究表明,ZY-3卫星数据完全满足井工开采煤矿区土地退化因素调查对高分辨率卫星数据的需求。今后需加强煤矿开发秩序的有效监管和矿山环境遥感动态监测,以防人为因素对土地退化的影响程度日益加深。

神东煤炭基地1:50000活鸡兔幅矿区水文地质图数据集

本数据集在1:50 000活鸡兔图幅内综合应用了遥感、地面调查、物探、钻探,以及水化学同位素等多种方法进行数据采集,共完成2期遥感数据解译800 km^2,地面调查点377个,丰水期、枯水期地下水水位统测240点次,抽水试验10组,水体样品采集共计127组,水文地质钻探累计进尺600 m。本数据集细化了工作区内第四系孔隙含水层、白垩系洛河组孔隙-裂隙含水层富水等级,填补了侏罗系安定组、直罗组水文地质信息的空白;同时,加入了与采煤相关的次生环境地质要素,并首次将浅层含水层疏干区较为准确地勾画出来,还建立了采煤影响下的地下水的循环模式,突出了矿区水文地质调查的特色。本数据集为矿区水文地质调查工作的规划、部署与总结提供常态化支持,对保障国家能源安全、生态安全具有重要的现实意义。