国内外废弃矿井资源化利用现状与关键技术研究

废弃矿井的处置是能源环境领域面临的一大关键问题,严重影响着全球资源开发与环境保护协调发展。为了更好地利用矿井废弃后遗留的大量资源,介绍了国内外废弃矿井现状以及废弃矿井资源化利用现状与特点,简述了废弃矿井的潜在危害,阐述了废弃矿井综合利用的内涵与关键科学问题,探讨了废弃矿井地热能开发利用、地下水资源精准利用、建设地下储气库等关键技术,指明了废弃矿井地热能资源勘察评估、地下水库煤柱坝体稳定性以及储水能力计算、地下储气库选址的技术难点,提出了废弃矿井资源化利用思路。研究表明,废弃矿井资源化综合利用在废弃矿井转型与可持续发展等方面具有广阔应用前景,可促进我国资源枯竭型城市转型发展。     

我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考

本文简要介绍了近两年我国废弃煤矿井的数量与分布情况,分析阐述了废弃煤矿井资源的地质特征,提出了我国废弃煤矿井六大资源地质工作的重点研究方向,认为应主要从废弃煤矿井资源分布与赋存特征研究入手,为废弃煤矿井资源的合理开发利用提供地质基础资料。最后从七个方面提出思考与建议,以期能更快更好地开发利用我国废弃煤矿井资源,把我国的煤炭资源优势转变为经济、环境、科技优势。     

我国转型煤矿井下空间资源开发利用新方向探讨

随着煤炭资源的长期开采、采矿技术的进步以及能源结构的调整,近年来越来越多的煤矿面临关闭或已关闭。目前针对废弃煤矿采取的主要措施是矿山环境恢复治理,以致遗留许多社会、经济和生态环境问题,且造成了矿区井上下资源的严重浪费。因此,如何科学、高效地解决煤矿关闭后的资源利用问题,实现矿山的成功转型利用,对煤炭工业乃至国民经济的发展具有重要战略意义。分析了转型煤矿资源类型,介绍了我国转型矿山开发利用现状,主要包括废弃工业广场建筑物、废弃土地(工业广场土地、沉陷区土地)的开发利用及建设矿山公园等。并指出国内废弃煤矿资源利用存在开发利用不充分、运行成本高等问题,特别是井下空间资源的开发利用率低。如井筒、巷道、硐室等井下空间资源,在封井后几乎全部浪费。因此,针对转型煤矿井下空间资源利用率低的问题,重点分析探讨了煤矿井下空间资源开发利用新方向,如利用煤矿井下空间资源储存石油、天然气,建设蓄能站以及地下城市等等,为我国关闭矿山的转型开发利用提供思路。     

煤炭地下气化——回收报废矿井中煤炭资源的有效途径

介绍了在世界煤炭地下气化技术的发展状况及我国利用该技术回收报废矿井中废弃煤炭资源的工业性试验,阐明了煤炭地下气化技术是回收废弃矿井中煤炭资源的有效途径,认为利用煤炭地下气化技术回收井工采遗弃的煤炭资源技术是可行的,经济上是合理的。     

关闭/废弃矿井地热能开发利用研究现状与进展

探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。低焓地热资源(<85℃)是一种零碳清洁能源，可加快居民热能需求的脱碳进程。然而，低焓地热资源的开采面临着投资成本大、易诱发地质环境灾害等问题，限制了其大规模的开发与利用。而关闭/废弃煤炭矿井，由于具有丰富的水、热及空间资源，可创新性地开发低焓地热资源并延长矿区的经济寿命，降低对环境与经济的负面影响。为此有必要对废弃矿井开采地热能相关的技术、经济、环境和政策等因素进行全面的梳理。因此，进行了广泛的文献综述，从废弃矿井地热能开采原理的角度，概述了其系统、热源、需求及政策等方面的研究成果，特别是对矿井水体积、连通性和温度特征及其影响因素进行了详细的分析。在此基础上，讨论了以解析模型、数值计算及现场实验方法评估废弃矿井地热能利用可行性的研究进展。此外，为了直观地说明废弃矿井地热能的利用潜力，考虑围岩动态补热机制，以徐州矿区关闭张集矿为分析案例，估算了其可利用的地热资源。结果表明：张集矿静态储能约为278 000 MW·h,围岩动态补热量(0.5 a)约为4 731.4 MW·h,系统供能的碳排放系数仅为0.05 kg/(kW·...     

中国能源发展战略

本文提出我国的能源发展应采取多种能源结构的战略，即开发利用煤炭资源的同时，应开发利用天然气、煤层气、核电、太阳能、风能、地热能、生物能等多种能源资源。     

废弃矿井地下空间反季节循环储能研究

随着我国“碳达峰,碳中和”目标的提出,煤炭在一次能源消费结构中的比例逐步下降,关停矿井数量逐年增多。直接关闭或废弃矿井不仅造成巨大的资源浪费,还极有可能诱发一系列的安全、环境等问题,需要因地制宜的提出符合我国废弃矿井现状的剩余资源开发利用模式。基于此,系统梳理了国内外废弃矿井开发再利用现状,着重讨论了废弃矿井地下空间储能的利用模式,针对性的提出了废弃矿井反季节循环储能工艺系统,该系统充分考虑了废弃矿井地下空间资源、地热资源、水资源和地上可再生资源,通过在沉陷区布置太阳能和风能发电设备,为周边用户和整个系统提供电能,以井下恒温岩土体中的巷道群和采空区为储能空间,以矿井水为储能介质,通过太阳能集热和地热能资源为周边用户供热/制冷,在无需供热/制冷的季节将热能储存至矿井地下,实现反季节循环储能。阐述了废弃矿井地下反季节循环储能亟需突破的3个关键技术：多尺度空间热储评估方法、废弃矿井反季节循环储能井上井下整体优化设计方法以及反季节循环储能多源耦合的运行模式。最后,以京西王平村废弃矿井为例研究了该系统的节能减排效益,结果表明：与传统化石燃料相比,应用反季节循环储能系统供热制冷,每年可减排二氧化碳...     

“双碳”目标下赋煤区新能源开发——未来煤矿转型升级新路径

“双碳”目标下我国能源结构正加速转型升级，以太阳能、风能、地热能等为代表的新能源正逐步替代传统煤、油、气等化石能源。推动煤炭和新能源优化组合是实现“双碳”目标提出的新要求，也是未来煤矿绿色低碳转型的重要路径。分析我国赋煤区能源分布特点，发现以煤为主的化石能源分布区域，往往也是太阳能、风能、热能等新能源富集区，适宜于在赋煤区大规模开发新能源。研究结果如下：(1)提出了赋煤区全生命周期能源开发理念，将赋煤区能源发展历程划分为煤炭、煤炭与新能源优化组合、新能源3个阶段，并搭建了赋煤区新能源开发总体架；(2)在太阳能开发方面，基于赋煤区与太阳能资源富集区的重叠关系对赋煤区太阳能理论储量与开发潜力进行评估，提出了分布式/集中式光伏发电、太阳能热利用和太阳能制氢等光化利用耦合的太阳能分级综合利用方案，实现太阳能多元高效转化与利用以及与煤炭资源的协同开采；(3)在地热能开发方面，基于赋煤区与地热能资源富集区的重叠关系对赋煤区地热能开发潜力进行评估，结合矿井地热形成机理、分布规律和矿井采掘情况，构建深部矿产资源与地热资源协同开发系统，形成包含矿井热水型、岩温型、混合型的矿井地热能分级开采与热用户梯级利...     

产业转型背景下的矿业废弃地开发利用模式和战略:以北京市门头沟区为例

矿业城市在中国的经济发展中占据主要地位,矿产资源日益枯竭成为制约矿业城市经济社会发展最严峻的挑战。从服务产业转型的视角重新开发利用矿业废弃土地是矿业城市实现可持续发展的必然趋势。本文以门头沟区为例,分析了门头沟转型为北京"生态涵养发展区"的发展潜力,在总结分析国内外矿业城市矿业废弃土地再利用模式的基础上,提出了门头沟产业转型背景下矿业废弃土地利用开发模式和战略,为转型城市矿业废弃地的开发利用提供了借鉴。     

“双碳”目标下煤矿采空区（废弃矿井）煤层气资源再利用的政策研究

在我国以煤炭为主导的能源结构背景下,要实现“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的目标,除了要大幅发展可再生能源外,还需要大力推进化石能源清洁高效利用。当前,煤炭行业供给侧结构性改革持续推进,国内绿色煤炭资源量逐年减少,煤炭采空区（废弃矿井）数量日益增多。开发利用好煤矿采空区（废弃矿井）残余煤层气资源,是实现“双碳”目标的重要举措。本文总结了山西省煤矿采空区（废弃矿井）煤层气资源赋存情况,分析了开发利用煤矿采空区（废弃矿井）煤层气资源的必要性和可行性,剖析了现阶段开发利用可能面临的诸多问题,如矿业权设置、经济成本等,提出了规范开发的政策性建议：1.矿业权设置方面,可以邀请招标等方式确定实施企业;2.出台政策方面。如免征矿业权使用费、鼓励煤矿闭坑后,继续运营瓦斯抽采系统、支持煤层气移动式发电站项目建设等。3.监管方面,加大监管力度,对恢复煤炭生产的企业依法实施处罚。     

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。     

产业转型背景下的矿业废弃地开发利用模式和战略

矿业城市在中国的经济发展中占据主要地位,然而矿产资源日益枯竭成为制约矿业城市经济社会发展最严峻的挑战。从服务产业转型的视角重新开发利用矿业废弃土地,是矿业城市实现可持续发展的必然趋势。本文以门头沟区为例,分析了门头沟转型为北京“生态涵养发展区”的发展潜力,在总结分析国内外矿业城市矿业废弃土地再利用模式的基础上,提出了门头沟产业转型背景下矿业废弃土地利用开发模式和战略。为转型城市矿业废弃地的开发利用提供了借鉴。     

城区型废弃矿区地下空间开发策略研究

资源枯竭型城市的转型是亟待解决的问题。矿区采掘过程中形成的废弃地下空间给矿区甚至资源枯竭型城市的生态转型带来许多问题,但同时也带来了转型的契机。资源枯竭型城市与矿区需要协同发展,其中与城区型矿区的关系更为密切。因此,如何在"矿城"协同生态转型的基础上,实现城区型废弃矿区地下空间的开发利用是本文的研究重点。本文立足于城市发展的视角,将废弃矿区置于城市整体格局的层面,提出"矿城"协同转型是矿区地下空间开发的潜在模式,并依据区位因素对地下空间开发模式的限制,系统化地提出了城区型矿区地下空间二次利用的三种策略。     

西安地热能开发利用的几点思考

通过分析地热能开发现状和国际国内能源变革趋势,强调干热岩清洁供热技术为地热能规模化利用奠定了基础,指明了西安能源发展、供给转型方向和西安地热能源开发利用途径。     

欧洲废弃矿井资源开发利用现状及对我国的启示

通过对德国、芬兰和波兰开展的废弃矿井资源开发利用专项技术交流,分析了这3个国家矿山管理方面的安全监管、矿山关闭及关闭后的恢复与利用等相关的体制、政策、法规和技术标准,总结这些国家废弃矿井资源开发利用的成功经验及失败教训,为我国矿井资源开发利用提供借鉴和参考。     

“我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究”专题特邀主编致读者

<正>我国“缺气、少油、富煤”,煤炭作为主体能源的地位在相当长一段时间内无法改变,仍将长期担负国家能源安全、经济持续健康发展的重任。随着我国能源供给侧结构性改革的深入以及能源产业淘汰落后产能工作的持续推进,加之华东、东北地区部分能源资源逐步枯竭,部分矿井已到达其生命周期,也有部分矿井不符合安全生产要求,或开采成本过高而亏损严重,正面临关闭或废弃,导致废弃矿井数量逐步增加。预计到2030年,我国关闭/废弃矿井将达到1.5万处。直接关闭或废弃此类矿井不仅会造成资源的巨大浪费和国有资产流失,还有可能诱发后续的安全、环境等问题。据调查,目前我国已关闭/废弃矿井中赋存煤炭资源量高达420亿t、非常规天然气近5000亿m³、地下空间资源约为72亿m³,并且还具有丰富的矿井水资源、地热资源、旅游资源等,这使得关闭或废弃矿井资源的综合开发利用成为我国面临的新课题、新难题。     

废弃矿井瓦斯——值得关注的煤层气资源

从废弃矿井逸散到大气中的瓦斯是一种温室气体，同时也是一种煤层气资源。本文对废弃矿井瓦斯的特点、资源预测方法和开发利用现状等内容进行了介绍，从技术层面提出了废弃矿井瓦斯开发利用存在的主要问题，以及下步需要进行的主要工作。     

煤炭资源型城市高质量转型发展关键问题与对策

煤炭资源型城市高质量转型将成为十四五期间我国城市发展战略的主要内容。中共第一城阳泉市依矿而建、因煤而兴,目前已处于煤炭资源衰退期,城市转型发展任务紧迫。基于阳泉资源型城市发展现状,以煤炭产业可持续发展与转型关键技术为重点,分析了阳泉城市转型的必要性,系统性地揭示了实现资源型城市高质量转型的关键问题,针对性地提出了阳泉城市高质量转型的五项主要对策。研究结果对促进阳泉资源型城市高质量转型发展有一定的指导作用,对其他资源衰退型城市转型具有参考意义。     

邯郸陶二矿矿井建设抽水蓄能电站可行性分析

随着国内废弃矿井不断增多,废旧矿井的重新开发利用十分重要,本文对抽水蓄能工作原理、优势以及经济效益进行了研究,对废弃矿井建设抽水蓄能电站可行性进行了分析,通过分析表明,利用废弃矿井建设抽水蓄能电站,不仅形成了新能源结构,还可成为持久、有效利用废弃煤矿资源的方法,是废弃煤矿资源化利用的最佳选择。     

浅谈潘三矿提高煤炭资源回收率的措施

潘三矿根据矿井具体条件,在地质勘探、设计技术、采煤工艺及管理制度方面采取一些行之有效的措施,有力地促进煤炭资源合理开发利用,有效地提高了煤炭资源回收率,为矿井的可持续发展奠定了良好的基础。