深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

我国深部煤炭资源储量丰富.煤炭地下气化可将其转化为燃气输出到地面,是深部煤炭原位流态化开采的重要途径.本文介绍了煤炭地下气化技术(UCG)的发展历程、技术现状以及中深部煤炭地下气化典型案例,基于现代煤炭地下气化技术体系剖析了深部煤炭地下气化的关键技术及技术攻关方向,展望了以天然气生产为目标的深部煤炭气化开采前景.UCG...     

浅谈煤炭地下气化技术

综述了煤炭地下气化技术的国内外发展现状,介绍了煤炭地下气化技术的多种方法.通过煤炭地下气化技术对社会带来经济及环境效益的评价,阐明了煤炭地下气化技术的综合利用具有广阔的发展前景.     

煤炭地下气化中的地质问题

煤炭地下气化是弥补我国天然气供需缺口的多元化途径之一。然而,该项技术历经80余年现场试验目前仍未产业化应用。煤炭地下气化炉的载体为地质体,煤矿床地质禀赋约束了特定地下气化项目的可行性,推进这一过程必须跨越地质风险瓶颈。立足于这一战略需求和基本认识,简要回顾历史并提出问题,从资源禀赋、选址评价、环境安全3个方面评述了国内外关于煤炭地下气化地质因素的认识与进展,提出了推进煤炭地下气化产业化的地质工作建议。分析认为,煤炭地下气化地质工作贯穿于规划布局、炉址选择、气化生产、燃后处理整个过程,系统性地质工作尚不到位是煤炭地下气化长期未能实现产业化的重要原因,需要从战略高度上充分理解我国煤炭资源禀赋对当前地下气化技术的适应性,国外严格的选址"标准"启示我们加大对难采、劣质、零散煤炭资源原位规模性气化技术研究探索的力度,高温因素与静态地质体叠加所潜在环境地质安全问题需要正视并积极应对。基于上述地质思考,建议对煤炭地下气化技术应持谨慎的乐观态度,不宜保守,更不宜盲目,鼓励选择适宜地质条件开展工业性试验探索。将煤炭地下气化作为一项保障国家长远能源安全的战略措施,围绕煤炭地下气化资源评价选区与战略规划、气化炉勘查与选址评价技术、高安全广适性地下气化工艺技术、生产地质动态监测预警技术、地下气化地质保障系列规范5个方面,推进并组织论证和实施"煤炭地下气化地质风险评价与预测关键技术"计划。其中,煤炭地下气化资源评价选区与战略规划是打破目前"难以产业化"僵局的基础,需要立足于我国煤炭资源特性及赋存条件实际,总结国内外地下气化工业性试验经验,建立全国统一的煤炭地下气化资源评价技术准则,评价全国或大区煤炭资源对当前地下气化技术的适应性程度。然后,提出可供分步实施的典型地质条件国家级先导性试验区建议。     

对煤炭地下气化的认识与实践

煤炭地下气化技术 ,是国家提倡的一种洁净煤技术。本文详细介绍了煤炭地下气化技术的发展史以及我国现阶段煤炭地下气化技术的应用。     

国内外煤炭地下气化技术现状及新奥攻关进展

介绍了国内外煤层地下气化的发展状况及最新进展,阐明了煤炭地下气化的优越性及技术发展过程中的坎坷历程,指出煤炭地下气化(UCG)是解决传统煤炭开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。介绍了新奥无井式煤炭地下气化技术攻关成果,展望了地下气化采煤的前景。     

对煤炭地下水气化的认识与实践

煤炭地下气化技术，是国家提倡的一种洁净煤技术。本文详细介绍了煤炭地下气化技术的发展史以及我国现阶段煤炭地下气化技术的应用。     

浅谈煤炭地下气化的综合利用

根据煤炭地下气化煤气的成份提出了几种煤炭地下气化的综合利用方法 ,并论述了变压吸附气体分离技术在煤炭地下气化中的应用     

热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷预测方法

煤炭地下气化是煤炭低碳绿色开采技术体系的重要组成,煤炭行业“双碳”目标的实施使得煤炭地下气化迎来良好的发展机遇。然而煤炭地下气化也会引起岩层移动及地表变形,导致利用地下气化回收井工难以开采的“三下”压煤时,严重威胁地面建（构）筑物安全。如何兼顾煤炭地下气化特点准确的预测其地表沉陷,已成为制约煤炭地下气化产业化应用的重要瓶颈之一。基于此,结合“条采-面采”后退式地下气化工艺特点,探究了热力耦合作用下煤炭地下气化引起地表沉陷的诱因,得出地下气化产生地表沉陷的根源是岩层挠曲与焦化隔离煤柱压缩变形。在此基础上,建立了热力耦合作用下煤炭地下气化顶板挠曲变形计算方法以及基于D-P准则的气化煤柱屈服模型与压缩计算方法,进而根据等效下沉空间原理构建了热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷精准预测模型,并通过乌兰察布煤炭地下气化地表沉陷的实测数据验证了新方法的有效性和准确性。     

煤炭地下气化的发展前景

介绍了煤炭地下气化的原理及其发展状况。从技术角度,论述了煤炭地下气化的经济效益和环境效益,阐述了煤炭地下气化具有广阔的发展前景。     

国内外煤炭地下气化技术发展现状

煤炭地下气化技术作为第二代采煤法有广泛应用前景,值得深入研究。分析了煤炭地下气化所涉及的气化炉设计、选择及贯通技术,详细介绍了煤炭地下气化技术在我国及世界主要产煤国家的发展现状及技术进展。     

基于S3C6410的井下救援视频处理终端

针对现有井下救援视频信号差,易受环境干扰,系统集成度低,不能实时显示现场救援信息等问题,提出了一种适用于井下救援通信的嵌入式视频信号处理系统。系统主要包括井下视频采集端和井上救援指挥端。井下视频采集端系统采用Linux作为软件开发平台,利用S3C6410自带的编码器MFC对视频数据进行H.264标准压缩编码;井上救援指挥端系统在VS2005开发环境下实现视频解码,网络传输和应用程序的开发,并针对矿山救援环境特点优化开源H.264解码算法。该系统完成了救援现场视频处理,提高了设备集成度和视频画面清新度,实现了井下救援的可视化。     

地下空间三维激光扫描双轴同步插补算法研究

本文以BLSS-PE矿用三维激光扫描测量系统为基础,研究了一种双轴同步插补运动控制算法,该算法可以使扫描系统在地下空间扫描过程中,运行出任意轨迹,准确的获取地下空间形态。在某矿山进行的大量实验证明,对于不同的地下空间环境,双轴同步插补运动控制算法具有很强的适应性。     

地下空间的三维地籍确认

随着地下空间的开发，迫切需要利用三维地籍对地下空间进行数据管理和空间确权。介绍三维地籍的概念和特点，简述了地下空间利用中的立法薄弱和地下空间与三维地籍之间的关系；并指出现有的三维地籍所存在的问题。     

基于光线投射法的地下采矿工程三维可视化系统

本文给出了一种基于光线投射体绘制算法的地下采矿工程三维可视化系统,描述了地下采矿工程三维可视化过程及其关键技术,包括数据预处理、体素生成及图像合成等.采用这种技术可以将地矿工程的空间位置关系的展示和矿岩物理属性的描述有机地结合起来,为地矿工程技术人员提供具有三维真实感的图形信息,对直观地考察地矿工程的空间关系和分析地矿工程设计的合理性具有重要意义.     

数控真三维梯度加载模型试验系统的研制及应用

为模拟深部地下洞室所处的非均匀三维地应力状态,研制了一种大型数控真三维梯度非均匀加载模型试验系统。该系统包括梯度非均匀加载装置、加载反力装置和数控加压系统。梯度非均匀加载装置分为6个加载面,其加载量值由其所处模型位置决定,并由数控加压系统控制施加。数控加压系统采用人机交互系统控制加载,实现模型加载过程的自动化、可视化和智能化。该系统能模拟真三维非均匀的真实地应力状态,并可据此研究深部地下洞室围岩的非线性变形特征,进而可更合理地评价地下洞室围岩的稳定性。将该系统应用于注采气压变化条件下的盐岩地下储气库稳定性模型实验,成功获得了在不同稳压阶段及不同注采气速率下的围岩变形收敛规律,发现了低压与稳压时间过长对储库稳定性的不良影响;得到了储气库安全运营的最低限制(4 MPa)。通过实验表明,该系统能真实有效模拟围岩应力状态,控制直观方便,可广泛应用于深部洞室大型地质力学模型实验中。     

FLAC 3D与RG井下录像系统在复杂采空区处理的应用

结合排山楼金矿空区的复杂现状，应用FLAC^3D建立数值分析模型，运用FISH语言编程使模型地表与矿山实际相拟合，模型充分反映了地表、井下空区的现实状况。并根据空区围岩的位移、应力模拟结果，分析了围岩的稳定性。虽然模型显示应力向着有利于岩石材料高抗压的似拱形发展，但从顶板安全系数较低、间柱应力集中、岩体时间效应、井下开采扰动等方面综合分析，得到空区围岩的稳定只是暂时稳定的结论。所以，空区暴露面积不宜扩大，应立即采用RG井下录像系统对顶板岩体跟踪监测，为生产提供客观依据，实施RG监测强采。     

井巷三维人员定位系统关键技术

针对现有的煤矿井下人员定位系统的定位精度低、定位结果表达不明确、只能区域定位等缺点,提出了一种基于无线实时定位和虚拟仿真技术的井巷三维空间中的人员定位方法。介绍了井巷三维人员定位系统的结构、工作原理、系统功能及关键技术。为提高系统定位性能及三维表达能力,设计了井下人员实时三维坐标的计算方法和改进的摄像机遮挡检测算法,并基于Unity3D引擎和3ds Max建模工具构建了三维空间人员定位系统的原型,实现了人员信息管理、三维实时定位、轨迹查询、周边环境信息查询、违规行为监督等功能,可为灾后救援、生产调度、考勤管理等提供支持。以山西某煤矿为试点,通过井下实验,得出系统的定位误差控制在3 m之内,且可实时保证人员位置及周边环境处于摄像机可见状态,验证了定位算法的可行性。该系统已实际应用,效果良好。     

地下有轨运输矿山三维设计综合应用

利用3DMine矿业软件建立了三维矿体实体及块体模型,在此基础上合理布置了井巷工程和硐室工程等三维模型,系统地构成地下开采三维组合体。三维设计直观表达和显示了矿体信息,以及各井巷工程与矿体的三维空间位置关系,为资源优化开采提供更为精确依据,提高了生产及管理效率。     

地下矿山激光SLAM技术定量精度评定方法

针对目前地下矿山领域缺少激光SLAM技术定量精度评定方法的现状，从激光SLAM技术的定位和建图两个方面进行误差分析，提出三种定量精度评定方案，将端到端定位误差、相对距离误差和绝对点位误差作为精度评测指标。结合自研井下无人机载三维激光扫描测量系统和典型测试场景，对精度评价方案进行实测。测试结果表明，该激光SLAM系统具有厘米级的建图精度，激光SLAM技术定量精度评定方案可为学术研究和工程实践提供参考。     

基于C-ALS的三维激光扫描技术在采空区探测中的应用

进行精确的采空区探测是进行采空区稳定性分析和治理的前提。基于三维激光扫描探测技术,采用采空区探测系统C-ALS对雅满苏地下矿采空区形态进行精确探测,建立了可视化采空区三维实测模型,获取了采空区三维形态、空间位置、空区体积、顶板暴露面积等关键信息。根据三维激光探测结果,结合3DMine矿业软件耦合建立了完整矿区现状三维模型。实践表明该探测系统能够对地下空区进行精确的全方位扫描,操作简单、安全,探测结果可为下一步采空区稳定性分析和处理方案的确定提供重要依据。