煤炭资源型城市转型模式研究：以徐州贾汪区为例

煤炭资源型城市为我国经济发展提供了重要的资源和能源支持,研究资源型城市转型的经验模式对调整区域经济结构、确保社会稳定和改善生态环境具有重要的实践意义。本文采用文献综述法和实证分析法,研究我国东部煤炭资源枯竭型城市转型所面临的共性难题,并以徐州贾汪区转型探索经历为例,总结城市转型的"徐州贾汪区模式",主要包括放大正向外部效应、长期坚持矿地融合、大力建设矿区社会生态系统恢复力三条路径。研究结果表明,煤炭城市转型发展的共性问题相互联系、相互影响,是一个系统性难题,必须引入系统性思维。我国东部矿区普遍人口密集,农业发达、沉陷积水是最主要的共性特征,煤炭开采产生的社会问题、经济问题、生态问题、环境问题基本相同,转型发展模式值得互鉴。     

碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择

针对“双碳目标”背景,对矿山生态修复的内涵做出了新的阐释。新形势下,矿山生态修复的目标至少包括实现修复后生态系统的自我维持能力、正向演替达到新的生态平衡和区域社会经济可持续发展。实现目标的基本手段是以自我恢复为主,与适度人工干预相结合。从碳中和目标的实现路径出发,较为系统地分析了碳中和引发的社会经济与生态格局变化和结果,认为双碳目标必将加速后矿业时代到来,而生态修复是后矿业时代最为重要的任务之一。后矿业时代具有长久性、艰巨性和复杂性等特征。土地整治、环境治理、产业转型、社会转型、景观重建等是生态修复通常采用的人工引导措施,这些举措对碳中和目标的实现发挥着不同的作用。实现碳中和目标需要从能源替代、产业替代与升级、生态服务功能提升等方面延伸矿山生态修复措施,进一步分析了矿山生态修复在实现碳中和目标过程中发挥的能源替代、节能减排和固碳增汇3方面的作用和贡献,按贡献大小排序：能源替代>节能减排>固碳增汇。提出了碳中和目标背景下矿山生态修复的新路径,包括：(1)更新标准规范,适应碳中和目标的需求,构建“1+N”标准与规范体系,提高规范与标准的针对性和适用性;(2)改革管理机制,探索矿...     

矿山酸性废水抑酸技术研究现状与展望

矿山开采及闭矿产生的酸性矿井水、固废堆场产生的酸性淋滤液对矿山生态环境造成了严重的影响，系统梳理与总结相关研究成果对进一步推动酸性矿山废水的治理具有重要意义。本文综述了阻氧覆盖、表面钝化、杀菌处理和微生物抑酸技术的方法原理与应用，分析了不同方法的优缺点和适应性。分析结果表明，抑制矿山废水酸化的方法主要包括物理化学法和微生物法；物理化学抑酸技术能够一定程度上从源头抑制AMD的产生，但存在适用条件限制、二次污染风险、材料易失效等缺点；目前微生物抑酸主要是通过铁还原菌、硫酸盐还原菌、复合型厌氧生物膜等抑酸微生物抑制AMD的产生，但大多处于研发和试验阶段。本研究基于金属硫化矿物微生物催化氧化产酸机理，提出利用“微生物间拮抗与竞争作用”筛选高效抑酸微生物，探索矿山酸性废水抑酸处理新方法。     

2015年黄河流域陆地水储量变化

为研究2005—2015年黄河流域陆地水储量变化，基于GRACE RL05重力数据及全球陆面同化系统模型GLDAS进行陆地水储量反演，通过排除煤炭开采引起的区域质量变化提高反演精度，并分析降水、地下水变化对陆地水储量变化的影响。初步结果表明：在时间上，由GRACE卫星数据反演的黄河流域在2005—2015年陆地水储量变化趋势为-5.20 mm/a，2005—2006年的变化趋势达到-0.91 mm/月，各年内仅7—9月份呈现盈余状态；在[JP2]空间上，流域西部呈现为盈余状态，流域东部呈现为亏损状态；煤炭开采量转换的等效水高变化趋势为-1.95 mm/a，[JP]扣除该水高趋势得到更精确的陆地水储量变化趋势为-3.25 mm/a，其对传统陆地水储量反演结果精度的影响不可忽略；此外，降水与地下水变化分别是导致上、下游区域陆地水储量变化的重要因素。本研究综合考虑煤炭开采量影响，有助于提高传统陆地水储量反演方法精度。     

Fe3+作用下煤矸石中黄铁矿的氧化速率和化学计量学特征

硫铁矿含量较高的煤矸石在水、氧存在的条件下会发生氧化反应产生酸性矿山废水（AMD）,而Fe3+是该氧化反应过程中的强氧化剂。为了研究Fe3+作用下各类型煤矸石的氧化特征,设置不同初始Fe3+浓 度的酸性条件,对来源于3种煤系、不同硫含量的煤矸石样品KL、DZ、SX及黄铁矿样品进行氧化产酸模拟试验,并通过产酸模拟试验中的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比来验证试验体系遵循的化学反应。结果表明,在 酸性条件下,各试样的氧化速率随液相中初始Fe3+浓度的增加而增加,第1~7 d为煤矸石及黄铁矿的快速氧化反应期,氧化产酸反应主要受化学反应的控制,试验条件下该阶段黄铁矿的氧化速率可达5.23×10-5 mol/ （L·h）,而KL、DZ、SX的最大氧化速率分别为1.91×10-5 mol/（L·h）、1.1×10-7 mol/（L·h）和1.5×10-6 mol/（L·h）。煤矸石试样的氧化产酸过程与纯黄铁矿有显著区别：黄铁矿的氧化速率高于煤矸石, 但煤矸石的铁溶出率却高于黄铁矿。不同煤矸石的氧化特征有较大差异：净产酸潜力最低的煤矸石DZ（22.89 kg/t,以H2SO4计,后同）氧化速率低于其他矸石样品;净产酸潜力值相当的KL（92.21 kg/t）和SX （90.58 kg/t）在Fe3+的氧化反应过程中有较大差异,表现在［SO42?］/［Fe2+］化学计量比上。其中KL有着与黄铁矿相似的比值规律,遵循FeS2在对应条件下的氧化机理,但SX的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比远 高于理论值,DZ的［SO42?］/［Fe2+］化学计量比总体最高,这可能由煤矸石的产碱矿物导致的。总体而言,煤矸石所含矿物情况和风化程度造成其产酸过程的差异,含硫量越高的煤矸石其产酸污染潜力随风化程度 而增加。     

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。