我国煤炭开采水资源保护利用技术研究进展

水资源短缺是全球性问题,我国是全球最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使得我国煤炭开采水资源保护利用成为煤炭绿色开发的重大技术难题。我国西部已成为煤炭的主产区,但该地区生态环境脆弱,水资源蒸发量大,矿井水外排后蒸发损失是我国目前煤炭开采年损失60亿t矿井水的主要原因。系统分析了煤炭开采水资源保护利用的技术进展及工程应用特点;介绍了神华集团经过近20年的技术探索和工程实践,突破传统理念,首次提出采空区储用矿井水的技术构想,攻克了水源预测、水库选址、库容计算、坝体构筑、安全控制和水质保障等技术难题,构建了煤矿地下水库技术体系。该技术已在神东矿区全面实施,并将在西部其他矿区推广应用,为煤炭开采水资源保护利用开辟了有效的技术途径。     

刊首语

我国煤炭资源的分布特点呈西多东少,北多南少,与水资源呈逆向分布的特点。西部地区煤炭资源开采条件较好,近年来,煤炭产能增加很快,新建设的大型煤矿大多数是现代化煤矿,安全保障程度高,这使我国煤炭生产布局加速西移。十二五期间,新增煤炭产能主要布局在晋、陕、蒙、宁、新、     

西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势

西部地区是我国绿色煤炭资源的主要分布区域和国家大型煤炭生产基地聚集区,也是我国生态环境脆弱区。在煤炭作为我国主体能源短期内难以改变的情况下,安全绿色开采、清洁高效利用西部煤炭资源已成为保障国家能源安全的重大需求。从煤系矿产资源协同勘查、生态脆弱区采煤保水及生态环境保护、矿井地质灾害精细预测预报、"互联网+煤炭地质"和煤炭清洁利用5方面分析了西部煤炭绿色开发地质保障技术的研究现状,展望了未来西部煤炭绿色开发地质保障技术发展的3大方向:提高绿色煤炭资源的勘查精度,创建采煤保水技术体系,提升煤炭清洁利用地质保障程度。     

“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。     

新疆煤炭资源开采典型生态环境问题及对策

分析了新疆地区煤炭资源分布特征与生态环境特征。结合新疆矿区煤层赋存特征及开采工艺特征分析了煤炭开采导致的主要典型生态环境问题,即开采活动对区域水资源的破坏,对土地土壤资源的破坏,对地表植被的破坏,以及典型煤火灾害的危害等。从政策、技术层面提出了解决及减缓上述问题的对策建议,以期有助于问题的逐步解决。     

中国西部煤炭能源的优化利用

煤炭是我国的主要能源，其中4／5分布在西部。针对这一国情，本文提出了西部煤炭必须洁净利用，采用适合西部干旱缺水特点的高效干法选煤方法，实现动力煤优质化工程，西电东送，解决西部煤炭资源的经济高效合理利用，实现社会和经济效益的最大化。     

我国煤炭资源可持续发展的保障分析

经过多年开采,我国东部地区大部分的浅部煤炭资源基本殆尽,而西部地区煤炭资源受制于环境、水资源和交通运输等条件制约,我国煤炭资源可持续供给形势严峻。从研究我国煤炭资源"井"字形分布的地质条件入手,总结了资源分区特点;分析了现今煤炭资源勘查与开发现状;对制约我国煤炭资源勘查开发的约束条件和新形势下煤炭资源可持续开发提出了思考。     

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。     

刊首语

正中国水资源总量居世界第六位,但人均占有量仅约为世界人均的1/4,人多水少、水资源时空分布不均是我国长期面临的问题,特别是在部分煤炭产业集中的地区,水资源短缺、水污染严重、水生态恶化等问题十分突出,不利于持续发展。近年来,随着煤炭工业的快速发展,煤炭开发利用水资源需求不断增大。据统计,我国煤炭开采、煤炭洗选、燃煤发电、煤制油化工等四大产业的水资源需求超过18亿t/a ,水资源短缺已成为制约相关产业发展的主要瓶颈。为了充分利用我国丰富的煤炭资源,为     

新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究

为提供新疆煤炭资源保护性开发与开采的对策,促进新疆煤炭资源开发与环境相适应,总结分析了我国煤炭能源基地建设规划和新疆煤炭资源赋存特征、自然生态环境条件和现有开采方法特点。分析表明,新疆地理环境特殊,与中东部地区存在较大的差异,影响采矿后环境变化的地质条件与特征不明;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律不清;煤炭开发与环境的相容性以及可采性不确定。研究新疆煤炭资源开发开采的环境效应,需要重点考虑煤炭资源开发与自然生态环境的相容性、采矿方式影响生态要素及系统的可逆性、考虑资源环境价值的煤炭资源的可采性这3类关键问题。因此,针对新疆煤炭资源与生态环境协调开发的研究不充分及区域环境容量已对煤炭资源开发规模与布局形成倒逼机制的形势,提出了新疆煤炭资源宏观开发策略与微观开采技术相结合的策略,重点需要加强新疆煤田资源赋存特征、水文循环与水资源转换特征、生态环境脆弱特征研究,划分出煤炭资源-水资源-自然生态环境组合类型;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律、生态环境损伤机理及综合考虑资源环境价值与技术经济条件的新疆煤炭资源可采性研究的建议。这些研究成果对于优化煤炭产业布局、制定合理的煤炭开发规划、选择合适的开采方式、因地制宜划定生态红线,同时对加大矿区生态环境保护力度,研究推广矿山绿色开采技术,促进新疆煤炭产业可持续发展将具有重要的现实意义。     

我国西部金矿资源现状及发展对策

金矿资源是国家经济安全稳定发展的重要保障之一。我国西部地区成矿地质条件优越,金矿资源丰富,已累积查明金矿资源储量(金属量)占全国总资源量比例较大。西部金矿时空分布上具有显著的集中性、分带性特征。近年来,陕甘川、滇黔桂、新疆、内蒙、西藏等地区金矿找矿获得重大成果,未来找矿潜力依然巨大。西部金矿资源找矿的重大进展将重塑我国金矿资源以往的东西部战略分布格局。预计在未来十几年,西部地区金矿资源勘查开发将持续在全国占居重要位置。最后,我们针对我国西部金矿资源未来勘查开发,提出加强重点金矿集中区找矿再突破;吸纳多方面勘查资金投入;引进高技术性人才,加强科技支撑力度;注重生态环境保护等对策建议。     

我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用的科学思考

当前我国煤炭产能中部分矿井已到达其生命周期或不符合安全生产的要求或开采成本高亏损严重,直接关闭或废弃此类矿井不仅造成资源的巨大浪费,还有可能诱发后续的安全、环境及社会等问题。我国关闭/废弃矿井剩余资源开发利用难度大,〖JP2〗无法照搬国外利用模式,开展整体战略、基础理论和关键技术研究迫在眉睫。系统阐述了我国关闭/废弃矿井资源开发利用面临的5个科学问题:地下煤炭气化高效转化与开发利用耦合机制、基于安全智能精准控制的地下空间储物环境保障机理、基于多场耦合的矿井水及非常规能源智能精准开发模式、构建关闭/废弃矿井可再生能源开发与微电网输能模式、构建基于生态修复与环境支持的关闭/废弃矿井工业旅游开发模式。在能源生产与消费革命和推动煤炭供给侧改革的新时代背景下,开展我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究,具有重要的政治和经济战略内涵,对于提高关闭/废弃矿井资源开发利用效率意义重大。     

资源型城市转型中先导产业选择:流通产业视角

目前,我国的煤炭资源型城市面临着资源枯竭、生态环境破坏、产业结构畸形、社会就业困难以及城市空间结构优化等问题,产业转型问题因此引起了社会各界的关注。随着经济的发展,流通产业在国民经济中的基础产业地位和先导性作用越来越明显,但受现实约束条件和传统观念的限制,流通产业不能自动地成为先导性产业。在煤炭资源型城市产业转型过程中,流通产业能否成为先导产业?本文对此进行可行性分析,以期为我国煤炭资源型城市产业转型提供新思路。     

中国煤中金属元素矿产资源研究现状与展望

煤中金属元素矿产资源的研究是煤地质学领域的关注热点和前沿方向,对于我国煤炭行业转型具有重要的战略意义。为了系统梳理我国煤中金属元素矿产资源现状,促进煤中金属元素矿产资源的综合调查利用,拓展传统煤炭地质行业的发展方向,在系统收集梳理相关地质资料、采样测试、综合研究的基础上,通过研讨总结提出了煤中金属元素矿产资源的概念,总结了我国煤中镓、锗、锂等主要金属元素矿产资源分布特征,并且从物源条件、沉积环境以及后期构造热演化等条件入手,分析了我国煤中镓、锗、锂资源的时空分布规律,受成煤期沉积背景、构造条件等限制,我国煤中锂、镓富集区主要分布在华北石炭—二叠纪和华南二叠纪两个成煤期,煤中锗主要分布在东北早白垩纪和滇西新近纪成煤期,含煤盆地物源和区域性断裂的控制使煤中锗、镓、锂金属元素呈区域性分布的特点,并结合当前煤中金属元素矿产资源前沿研究存在的问题,对我国煤中金属元素矿产资源的下一步研究方向进行了展望,提出要重点加强煤中金属元素测试技术和富集成矿机理的研究,对我国煤中金属元素矿产资源的综合开发利用具有指导意义。     

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。     

西部矿产资源产业的现状、问题及升级路径选择

西部矿产资源产业如何转型升级、科学发展是我国社会经济可持续发展迫切需要解决的重大战略问题.本文在系统分析西部矿产资源产业的现状和存在问题的基础上,提出了转型升级路径的选择.研究认为,西部矿产资源产业发展迅速,但仍存在产业粗放发展、结构不合理、环境破坏严重和技术创新能力弱等问题.必须建立以技术创新为基础、以循环经济为纽带、与制造业、高新技术产业共生发展的生态工业园和产业集群,通过产业组织变化和价值创新,提高产业效率,实现产业功能转型.     

复杂条件下遗煤开采岩层控制理论与关键技术研究

为解决我国老矿区资源枯竭,优质稀缺煤种匮乏、矿井服务年限不足等问题,通过理论分析、实验、数值模拟等方法系统研究了我国遗煤储量及类型、复杂条件下遗煤资源开采矿山压力显现规律、岩层控制机理及判定方法、构造充填岩控技术及工艺装备。取得了以下创新性成果:①首次摸清了我国遗煤储量、分布及类型等,遗煤资源开采可增加我国30%的煤炭储量,其开采将增加主要产煤省的煤炭储采比,提出了遗煤资源开采急需解决的技术难题;②揭示了复杂条件下遗煤开采的"应力场-结构场-变形场"时空演化与矿压显现规律,建立复杂条件下遗煤开采岩层移动预测模型;③发现复合残采区整层遗煤资源开采存在"主控岩层结构",建立了"扰动块体梁"结构模型和"上控制层+下承载层"结构模型,揭示复杂条件下遗煤开采岩层控制机理,构建了以"主控岩层结构稳定"为核心的复杂条件下遗煤开采可行性定量判定理论体系;④研发了综合柱旁充填、"梁-柱"式充填岩移控制技术、固体资源化充填材料和制备输送系统,充填效果监测技术,发明了复杂条件下遗煤开采构造充填岩控技术及工艺装备,形成了复杂条件下遗煤开采关键技术体系。该成果对延长服务年限、保证国家能源供给具有重要意义。     

主体功能区矿产资源开发现状与前景

主体功能区战略是我国优化国土空间开发格局的重要战略举措,其落实与实施对矿产资源开发空间布局与持续发展提出了新的要求。本文分析了城市化地区、农产品主产区和重点生态功能区等不同主体功能区矿产资源开发现状与前景,发现金属矿产资源开发与重点生态功能区在空间分布上具有重叠性,煤炭资源开发与重点开发区域在空间分布上具有重叠性;我国重要矿产资源西移的分布格局初步形成,西部地区也是我国生态服务供给的主阵地,资源开发是重点生态功能区建设面临的重要问题。为了保障国家和地方生态安全,本文建议加强重点生态功能区矿产地储备可行性研究。     

矿产地战略储备的矿种选择分析

随着我国矿产资源的不断开发利用,资源过度开发、价值未得到合理体现等问题日益突出,国家开始着手推进矿产地战略储备工作,以有效保护与合理利用矿产资源.而矿产地战略储备工作系统、复杂,需渐近开展,其中试点矿种选择是个基础重点,为此文章根据我国矿产资源特点,构建了平价指标,对我国拟储备的矿种进行了选择分析,提出拟储备矿种.     

煤炭资源计价模型探讨

对煤炭资源计价实行有偿开采, 对于解决我国煤炭资源管理中存在的问题有着十分重要的意义． 在借鉴矿产资源计价模型的基础上, 提出了煤炭资源的计价模型．