西部生态脆弱区煤炭减损开采地质保障科学问题及技术展望

我国能源禀赋特点决定了煤炭主体能源地位短期难以改变,其中,西部煤炭资源担负着我国基础能源自主供给的核心角色。但西部煤炭多处于干旱-半干旱带的沙漠-黄土覆盖生态脆弱区,易因开采扰动引起地下水及生态环境产生显著影响。因此,减损开采成为西部生态脆弱区煤炭资源安全高效开发与环境保护协调发展的必然选择。立足西部煤炭资源开发现实情况,提出了西部生态脆弱区煤炭减损开采面临的四大关键科学问题,即：① 煤-水空间发育组合特征;② 采动过程地质条件变化规律;③ 保水开采分区及地质判据;④ 西部煤炭减损开采技术体系构建思路。同时,详细阐述了煤炭减损开采技术发展状况及存在的现实难题。在此基础上,尝试构建西部生态脆弱区煤炭减损开采技术体系,并展望了西部煤炭减损开采技术未来发展方向。相关研究以期为西部生态脆弱区煤炭绿色减损开采提供借鉴。     

新时代山西煤炭地质工作若干问题的思考

推进能源生产革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系是未来我国能源发展的必由之路。煤炭是我国主要的一次能源,是我国能源稳定与安全的基础。山西是我国煤炭大省,也是国家的能源基地,做好新时代山西煤炭地质工作,保证山西的煤炭能源供应,对推进全国能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。山西首先应大力发展绿色勘查,摸清全省的煤炭科学产能和绿色煤炭资源家底,保障全省乃至全国的绿色煤炭需求量。第二,树立综合勘查理念,大力发展绿色勘查技术和绿色开发技术,建立绿色煤炭资源勘查评价体系,推进煤与煤系气、煤系共伴生矿产、煤系水资源的共同勘查协同评价,逐步推进煤炭资源的精细勘查,为下一步煤炭的精准开发奠定基础。第三,创新煤炭地质保障技术,在煤炭水文精细勘查方面,矿山垂直救援方面,矿区生态环境治理生态修复、沉陷区治理与闭坑矿井的资源化利用方面做好地质服务保障,为建设绿色矿山做好地质服务。     

哈密煤田生态脆弱区保水采煤的水文地质基础与实践

由于我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,形成了该区干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以位于吐哈盆地的哈密煤田大南湖矿区为研究区,开展该生态脆弱区水资源保护性采煤(即"保水采煤")的水文地质基础研究,以及顶板水害防治与保水采煤相结合的可行性探索。在系统评价研究区主要煤层顶板含隔水层结构、隔水保护层的稳定性以及受保含水层开发潜力的基础上,以大南湖五号井1801首采工作面为例,开展了研究区顶板水害防治与保水采煤相结合的实践,提出了矿区高矿化度受保含水层水开发利用的初步方案,通过该工作面的成功试采初步取得了吐哈盆地生态脆弱区水资源保护性采煤的实践经验。提出并实践了吐哈盆地典型生态脆弱区顶板水害防治与保水采煤相结合工程,为指导作为新疆四大煤炭基地之一的哈密煤炭基地煤炭资源的绿色开采具有一定的理论及实际参考。     

基于保水采煤理念的地质环境承载力研究

我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化,已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展,结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状,提出了基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路。分析认为:基于保水采煤理念的地质环境承载力研究,应将保水采煤理念与地质环境承载力理论有机融合,系统分析"采煤活动—水资源破坏—地质环境效应"作用机理,从寻求煤炭开采、水资源保护、地表生态环境保护3者之间的最优解中阐述内涵。地质环境承载力评价方法研究,可采用属性分析、生态需求分析、数值分析、突变理论等方法,重点研究评价指标的量化方法、综合评价方法、承载能力及承载状态等级划分方法。对于承载能力的计算,可采用模拟实验,取得典型煤矿区承载能力下地质环境与开采强度临界值的关系数据,进而提取出控制和减轻煤矿区地质环境问题的保水采煤技术方法,确定合理的开采强度和规模。在承载力评价和计算的基础上,提出地质环境承载力影响因素的协同监测技术方法,并给出了承载力预警等级判定标准。所提出的基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路,以期丰富和发展保水采煤及地质环境承载力的科学内涵,为西部生态环境脆弱区煤炭资源开发与水资源保护协调发展提供理论与技术支持。     

煤炭技术工业区保水方案设计

我国煤炭资源非常丰富,但发展不平衡,有的地区生态环境脆弱,控制地下水位是生态脆弱煤矿区科学开采的核心。以控制地下水位为目标,以地质基础研究为基础,分区分类进行开发,对不同区划提出相应的保水开采方法,是生态脆弱矿区煤炭资源科学开采的新思路,为煤矿区保水采煤的宏观决策提供了参考和依据。     

保水采煤面临的科学问题

保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践,已初步建立了保水采煤技术体系,有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下,我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果,认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题,而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的研究滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题,包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测,大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法,有效隔水层厚度的量化与评价,大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下,矿区生态环境保护的责任和任务重大,有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破,促进绿色矿区建设。     

新疆煤炭资源分布特征与勘查开发布局研究

新疆作为我国重要的煤炭资源接续区和战略性储备区,也是我国西部生态环境脆弱区。随着国家能源结构调整和煤炭供给能力过剩,为了优化新疆煤炭资源勘查开发布局,基于最新全国煤炭资源潜力评价成果,从覆煤构造、含煤地层、资源分布等方面对新疆煤炭资源概况进行了全面论述,分析了当前新疆煤炭资源勘查开发现状。根据创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,阐述了新疆煤炭资源勘查开发的基本原则,即坚持协调发展、创新发展和绿色发展;提出了近期新疆煤炭资源勘查目标和生产开发布局方向:以建设新疆大型煤炭基地为出发点,重点围绕吐哈、准噶尔、伊犁、库拜四大煤田,提高煤炭资源勘查精度,统筹规划区域煤炭资源开发规模和开发时序,科学规划煤炭产能,优化煤炭资源开发与转化布局,促进新疆自治区煤炭工业科学发展。     

对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考

针对我国存在的缺油、少气、相对富煤的能源资源国情,指出我国在相当长的时期内,虽然煤炭的比重将逐步降低,但煤炭主体能源地位短期内难以改变。同时指出,生态环境对煤炭开采和加工利用约束日益增大,绿色开采、清洁高效利用与开发西部煤炭是支撑煤炭主体地位、保障国家能源安全的重大需求。从生态环境脆弱、采动损害严重等方面分析出西部煤炭开发和环境保护矛盾尖锐,通过对地表生态与地下水埋深关系、植被适生水位、采动隔水性变化与隔水岩组的深入分析,揭示了维系地表生态系统的地质条件与采动损害机理,对支撑西部煤炭高质量发展的绿色开采技术进行了具体阐述。     

煤炭生态地质勘查基本构架与科学问题

基于煤盆地矿产资源与生态环境地质特征,以实现煤盆地多资源协同勘查开发与资源开发中生态环境和谐为目标,提出了煤炭生态地质勘查的理念与基本构架。煤炭生态地质勘查是指以煤炭地质基础理论和生态学理论为指导,针对煤盆地呈固、液、气、元素"四态"赋存的矿产资源、地表及地下空间关键层位、生态环境与其他自然资源,采用空、天、地一体化的多种勘查技术,涵盖资源勘查、开发地质保障、资源开发与环境保护、资源综合利用、生态修复与生态系统重构并贯穿于煤炭资源勘查开发到矿山闭坑全过程的相关地质与生态勘查工作。煤炭生态地质勘查是今后煤炭地质勘查工作的重要发展方向,核心理念是生态保护优先。基于煤炭生态地质勘查理念,以煤系矿产资源和水资源、地质关键层以及生态环境保护、监测、修复相关的主要地理要素、地质信息为对象,建立了煤炭生态地质勘查基本架构,分析了煤炭地质勘查工作向资源保障和环境保护与生态建设相结合的生态地质勘查方向转变的紧迫性。研究认为:煤炭生态地质勘查要统筹好资源保障与生态环境的关系,超前规划布局,优选遥感、快速精准钻探、高精度地球物理勘探等绿色勘查技术"空天地一体化"协同应用。根据煤盆地资源赋存特征选用煤与多种矿产资源的双目标、三目标、四目标、多目标协同勘查模式,同时在资源勘查、资源开采、采后修复全过程中注重地质关键层和生态环境信息的变化,实施环境保护与生态修复措施,并通过地质大数据分析技术,集成多维数据展示勘查成果,实现对煤系多种矿产资源、生态环境地质信息、开发地质条件的透明化、数字化。     

内蒙古煤炭资源分布特征及勘查开发布局研究

内蒙古自治区作为我国重要的煤炭资源基地,随着国家能源结构调整和煤炭供给能力过剩,为了优化内蒙古煤炭资源勘查开发布局,基于最新全国煤炭资源潜力评价成果,从覆煤构造、含煤地层、资源分布等方面对内蒙古煤炭资源概况进行了全面论述,分析了当前煤炭资源勘查开发现状。根据"创新、协调、绿色、开放、共享"的发展理念,阐述了煤炭资源勘查开发指导思想和基本原则,坚持协调发展、创新发展和绿色发展,重点围绕蒙东矿区、神东矿区两个大型煤炭基地,全面统筹煤炭资源勘查与开发利用,提出了近期内蒙古煤炭资源勘查目标和生产开发布局。该研究成果对未来一段时期内蒙古制定煤炭地质勘查战略、优化煤炭生产布局、科学规划煤炭产能具有重要的指导意义。     

论煤炭绿色开采的地质保障

受"缺油、少气、相对富煤"能源资源禀赋特点制约,煤炭一直是我国能源安全的基础保障。煤炭资源是地球演化过程形成的层状沉积矿产,是近地表地壳的组成部分,煤炭开采会对地质条件和生态环境造成损害。煤炭绿色开采地质保障从煤炭资源赋存地质条件出发,为实现煤炭资源安全高效开采、减缓和减小采掘工程对地质条件和生态环境损害,提供地质理论和技术支撑。从绿色开采地质保障的内涵、科学问题、技术问题、研究思路4个方面系统阐释了煤炭绿色开采地质保障理论与技术。煤炭绿色开采地质保障突出深部煤炭资源开采扰动下的地质条件变化,强调煤炭开采活动与地质结构和地表生态环境变化的整体研究,关注地下采掘工程引起时空效应范畴的地质条件变化和生态环境演化之间的耦合机制。总体研究思路是开采前精细勘查、开采过程有效减损、开采后恢复利用。采前实施空天地一体化精细勘查,查明煤系矿产资源空间赋存特征及维系地表生态系统的主要地质因素,构建涵盖煤系资源、地质条件、生态环境等要素的高精度三维模型,评价煤炭资源最佳利用方向和区域环境承载能力;采中进行地质条件损害探测、监测,揭示应力场、形变场、渗流场变化规律,研究煤系气、地下水运移和涌出特点,分析导致围岩动力灾害发生的地质因素,提出煤与瓦斯突出、水害、冲击地压等灾害超前预警理论及防控措施;采后进行采空区水体、有害气体、遗留资源的探测,巷道围岩、煤柱变形特征监测,研究煤-岩-水相互作用及采空区稳定性变化,开展地质条件及地表生态恢复演化过程研究,提出地下空间及遗留资源的综合利用理论与技术。煤炭绿色开采地质保障涵盖找煤、勘探、开采及采空区利用全过程,追求煤系矿产资源和生态环境保护协调发展。     

保水采煤及地质环境综合研究取得成果

原煤炭部“九五”重点科研项目《我国西部侏罗纪煤田（榆神府矿区）保水采煤及地质环境综合研究》于１９９９－０４－０９在北京通过国家煤炭工业局鉴定．该项目是首次在我国西部鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田（榆神府矿区）大型煤炭基地,对煤炭开发、保护利用水资源和保护生态...     

新疆大型煤炭基地科学采矿的内涵与展望

新疆煤炭资源丰富,是我国第14个现代化大型煤炭基地。因其处于干旱和半干旱地区,故新疆大型煤炭基地的科学开发,首先就面临"煤炭资源大规模高效开采与极脆弱生态环境保护"这一矛盾,必须解决"生态环境保护性高效开采"这一科学难题。基于新疆煤炭资源的禀赋特征和科学开采面临的挑战,对如何开展"现有厚煤层综采技术的适应性、生态环境容量制约下的高效开采技术的选择性、保水开采与充填开采的可行性以及巨厚煤层与急倾斜厚煤层综采技术的原创性"等科学采矿课题的内涵、目标、特色等内容,提出初步构想与展望,以期拓宽我国大型煤炭基地绿色发展的建设思路。     

“双碳”背景下我国煤炭资源保障能力与勘查方向的思考

我国以煤为主的能源消费结构短期内不会改变。目前我国煤炭能源仍然处在需求量大、资源高强度开发阶段,有必要认真审视我国煤炭资源勘查工作。通过分析我国煤炭资源分布与保存问题,基本摸清了煤炭资源状况。认为我国煤炭资源相对丰富,但分布主要受东西向、南北向“两横”和“两纵”构造带控制,在“九宫”分布不同区域资源赋存与开发程度不均衡,中东部地区开发强度大,西部资源丰富但勘查开发程度低。同时,对我国主要煤炭矿区典型矿井的煤炭资源采出情况进行了调查与计算,研究了煤炭资源回采率的计算方法,得出目前技术条件下多数矿井的煤炭资源回采率在24.3%～59.8%,直接反映了目前开采技术条件下我国查明煤炭资源、储量的实际采出情况。我国目前查明煤炭资源、储量20 a后大多将被开采和占用,保障能力不足,需要引起全社会对煤炭资源勘查工作的重视,提前谋划合理制定针对性的解决方案。从现在开始勘查工作：一是加强中东部老矿区煤炭储量增储勘查力度;二是加快煤炭勘查开发战略西移,建设煤炭基地“双子座”;三是开展深部和复杂地区的地质条件精细勘查评价,助力煤炭资源、储量的储备能力提升,实现煤炭在保障我国能源安全稳定发展中的压舱石作用。     

神东公司安全绿色高产高效开采煤炭资源综述

神东公司1985年成立开发神东煤田的神东矿区,30年来在煤矿建设与煤炭开采过程中,实事求是地根据神东矿区特定地质与煤层赋存的开采技术条件,不断进行实用新型技术研究与应用,提高矿井防灾抗灾能力,最大限度消除采煤对自然环境和生态的破坏,实现安全绿色高产高效开采煤炭资源,为国家提供了约24亿吨的清洁煤炭能源。     

我国采煤沉陷区治理技术现状及发展趋势

采煤沉陷使矿区生态和地质环境遭到严重破坏,制约了矿区经济、生态和社会的可持续发展,对我国煤炭资源开采、采煤沉陷现状及采煤沉陷区治理技术及应用进行了研究及论述。结合煤炭发展需求,深入分析了我国采煤沉陷区治理技术的未来发展趋势,对我国采煤沉陷区的治理技术的应用和研究具有重要的意义。     

打造我国主体能源(煤炭)升级版面临的主要问题与对策探讨

我国"相对富煤、贫油、少气、缺铀"的能源禀赋特征决定了煤炭资源作为我国主体能源的地位在短期内不会改变;同时,相对丰富的煤炭资源仍然是我国目前稳定供应最有保障、成本可接受的优势能源矿产,抛弃以煤为主的现实能源选择去解决中国的能源问题,是本末倒置,是不现实、不科学、不明智的,应该有清醒的认识;可以说,煤炭产业虽然不是"朝阳产业",但短期内也决不会变成"夕阳产业"。但是,应该看到煤炭资源在过去的地质勘查、开发和消费利用全生命周期过程中带来了环境污染、生态损害、资源浪费、超高排放等诸多问题。因而,在新时代我国煤炭工业的发展必将发生重大变革,以科学化、安全化、生态化、高效化、标准化、数字化、和谐化和智能化等为特征的科学勘查和开发及清洁化、低碳化的消费利用方式,将是实现我国煤炭工业可持续发展的必由之路。针对我国煤炭工业面临的挑战和机遇,分析了煤炭资源从地质勘查到开发和利用全生命周期过程中的现状与存在问题,制定了打造我国主体能源(煤炭)升级版的战略思路,提出了在实现我国主体能源(煤炭)升级版过程中面临的十一大关键科技难题,即:煤炭资源在地质勘查过程中的综合协调、绿色、深部、智慧难题和开发过程中的绿色化、安全、采出率、职业健康、高效益难题以及消费利用过程中的清洁化和低碳化难题,并探讨性地提出了相应的解决对策措施,对推动我国从煤炭生产大国转变为煤炭工业强国的转型升级、破解我国目前经济社会发展与生态环境保护之间的尖锐矛盾,具有指导意义和实用价值。     

生态区绿色勘查评价方法及评价标准探讨

绿色勘查为绿色发展在地质工作中的具体体现,我国在实施绿色勘查方面起步较晚,至今国家层面仍未出台统一的评价方法与评价标准,从而制约着对绿色勘查的认识及理解。通过查阅国家及地方关于地质勘查指导原则及规范标准,总结国内自实施绿色勘查以来取得的成就,分析国外矿业大国在不同生态区实行的地质勘查政策及评价标准。最终,结合我国地质勘查问题及现状、区域矿产资源分布与经济状况,提出不同生态区绿色勘查评价方法及准则。对地质勘查造成的影响进行量化,提出勘查工作在生态保护区、脆弱区、一般区分别达到95分、90分、85分以上者可称达到绿色勘查标准。并建议我国适当改变生态保护区、脆弱区地质工作政策,使环境保护与资源勘查、经济发展相协调。     

中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望

中国是世界上少有的以煤炭作为主要能源的国家之一,煤炭产量已经超过了世界总产量的三分之一,与煤炭生产相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出,因而我国学者率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架,继而又提出了实现科学采矿的学术观点.本文从煤炭资源绿色开采的内涵与框架、采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面较为系统地论述了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要进展;以煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成果,综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关、政府应履行的职能以及国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作作了简单展望.     

晋陕蒙生态脆弱区采煤沉陷地生态治理技术

晋陕蒙的煤炭资源分布于山西、陕西、内蒙古等西部多个省份,所处生态环境极为脆弱,具有干旱、降水量少,植被覆盖率低,荒漠化严重的特点。针对晋陕蒙煤炭基地独特的区域环境特征,结合晋陕蒙煤炭基地多年的煤矿地表沉陷治理经验,总结研究以神东矿区为样板的晋陕蒙生态脆弱区煤炭生产基地的生态治理技术,探讨采煤沉陷区环境适应型植被种植模式、重建工程适应型方法和适宜该地区的生态治理集成技术。