矿山环境正效应开发利用适宜性评价理论与方法

改革开放以来,矿产资源开发为国家经济发展做出巨大贡献,由于多数矿产资源具有不可再生性,相当数量的矿山面临着资源枯竭、关闭。如何开发利用这些矿山所留下的矿山环境正效应资源将成为延长矿业产业链、保障能源绿色低碳发展、实现“碳达峰、碳中和”战略目标的重要支撑。为了科学开发矿山适宜的环境正效应资源,以矿山环境正效应开发利用中的“资源、能源、科普文娱、生态碳汇”4类目标为研究对象,基于矿山供给本体特征、特定市场需求及开发利用条件的“供给(Supply)-需求(Demand)-开发(Development)”(SDD)约束组合,创建了包含6类一级约束、38个相应属性二级约束的矿山环境正效应开发利用评价约束体系;根据开发利用目标导向的原则,依据目标特征组建了18项实施项目单目标评价指标集;构建了单目标适宜性评价模型,引入三角模糊数确定指标权重,并依据适宜性指数划定了“适宜、较适宜、较困难、困难”四类适宜性分级标准。此外,鉴于矿山环境正效应开发利用系统复杂性,剖析了各开发利用目标的逻辑关系,提出了基于经济、生态、社会效益综合最优理念的矿山环境正效应开发利用多目标线性评价理论,通过理想点法或单目标线性规...     

碳中和背景下废弃矿山环境正效应资源化开发利用

矿山环境正效应开发与利用是推动生态文明建设、延长矿业产业链、推进国家能源结构转型发展、实现“碳达峰”“碳中和”战略目标的重要途径。为系统化研究废弃矿山正效应资源化开发利用,从能源结构转型、碳中和视角出发,分析了矿产资源采掘及其环境负效应的碳源和碳排放,剖析了矿山环境正效应的内涵及其资源属性特征,阐述了生态资源、可回收资源、可再生资源、空间资源、旅游文化科普资源以及原位科学实验资源等正效应资源的开发利用对于削减废弃矿区碳源、增加生态碳汇及推动碳减排的潜在优势。结合内蒙古自治区“十四五”生态文明建设和碳达峰碳中和目标,讨论了开发利用正效应实现碳减排和修复自然碳汇,促进能源结构转型,助力资源型城市碳减排,助力原位科学试验和绿色低碳科技转化以及普及低碳生活能源消费知识等方面的重要作用。结合废弃矿山正效应资源化开发利用中的多元约束条件,从市场化运作和有效的竞争导向、正效应产品和产业政策引导、数字化智能化开发利用以及精准化碳核算等角度提出废弃矿山环境正效应开发利用与管理的对策建议,以期对我国建设北方生态安全屏障、推进废弃矿山资源化再利用以及实现能源行业减排增汇、绿色低碳发展和能源安全战略的有机统一...     

矿业城市生态环境正效应资源开发利用研究

矿业城市在长期开发过程中积累了大量的矿山环境问题。探讨矿山闭坑后矿山环境问题修复与生态环境正效应资源开发利用,对矿业城市经济建设和可持续发展具有重大意义。通过对抚顺矿山环境问题现状的掌握,厘定了井工矿与露天矿地下空间与土地开发利用目标,讨论了矿山生态环境正效应资源开发类型。以抚顺西露天矿为例,剖析了露天煤矿闭坑后正效应资源开发利用条件与优势,围绕矿区环境安全、城市规划、地下空间资源的开发3方面,阐述了西露天矿生态环境正效应资源开发利用的具体治理规划建议。     

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。     

闭坑矿山的正负生态环境效应与对策

为了科学应对大量矿山闭坑后出现的环境问题,有效开发利用其采掘空间和地面设施及伴生资源等,做到趋利避害、化害为利,应用水文地质学、工程地质学、环境学和采矿学等理论,全面研究了闭坑矿山的正负生态环境效应,提出了有针对性的开发挖掘和预控治理对策。研究指出:闭坑矿山存在着形成劣质矿井(坑)水、污染地下水与地表水、危害城乡供水、造成地表二次塌陷与山体滑坡、影响高层建筑地基稳定或致建筑物破裂等负效应;同时也存在着采掘空间可供农作物、石油、城市垃圾、工业“三废”储藏(存)与种养殖、汛期拦洪,也可开发为地下科技原位试验场、军事防御工程、疗养院、地下城市以及旅游、科教、休闲场所、光伏发电站等,还可以利用势能差与电价差发电以及开采地热、煤层气、水等伴生资源与开发利用所属土地、地面建筑等正效应。提出了诸如做好收尾地测工作、采掘资料归档、开展专题研究与生态环境监测、防治地质灾害与环境污染、加强相邻生产矿井防治水工作、制定规范闭坑矿山开发利用的相关法规和技术标准、结合当地经济发展、多渠道融资以及在开发挖掘闭坑矿山生态环境正效应时应采取合理措施避免出现新的负生态环境效应等主要对策与建议。     

矿山环境修复治理模式理论与实践

为促进我国矿山环境修复治理工作,从矿山环境问题的系统性与复杂性出发,探讨了矿山环境修复治理模式相关理论,明确提出矿山环境修复治理模式的定义。围绕矿山环境问题修复治理模式所涉及的对象、目标、技术及模式构成等核心内容展开了系统深入研究。用逐层分析的方法梳理了治理修复对象的主要控制因素;从多角度将治理目标分为地质工程目标、土地修复目标及生态修复目标;总结归纳了消灾修复技术、工程修复技术、生态修复技术、生物修复技术四类主要矿山环境修复治理技术;最后,提出了以对象明确、目标控制、技术厘定为基础的矿山环境修复治理模式体系构建方法。以煤炭矿山沉陷盆地问题为例,提出了沉陷盆地修复治理的目标与要求,筛选了适用的消灾修复技术,共构建五例适用于沉陷盆地问题的矿山环境修复治理模式。以内蒙古和河北两例采煤矿山沉陷盆地问题防治实践为例,根据二者沉陷盆地问题发生的实际情况选取适用的治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。     

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。     

河北省关闭煤矿“生态闭井”及关键技术探讨

以河北省为例,在对河北省主要矿区关闭煤矿多要素综合调查工作的基础上,阐述了煤矿关闭退出后,残存着规模可观的剩余资源,不仅造成资源的浪费,部分残存资源也易引发次生灾害。以“生态闭井”科学内涵为引点,详细分析了国内外研究现状、水平及发展趋势,以变废为宝、化害为利为目标,提出了地表资源开发利用技术、煤层气(瓦斯)资源开发利用技术、煤炭地下气化技术、地下空间开发利用技术、矿井水(地热)资源开发利用技术和地表生态修复技术等生态闭井关键技术和主要研究内容,以及资源开发利用、生态修复与重建、安全与环保等建议,以期推动关闭煤矿剩余资源高效开发利用与灾害科学预控防治等工作的发展。     

矿山环境外部性原因与对策研究

矿产资源的开发利用造成了环境污染和生态破坏,环境外部性问题日益凸现,矿山环境外部效应的治理及矿山环境管理亟待加强.本文在深入探讨了环境外部性产生的原因,并提出相关的对策建议,为矿山环境管理提供依据.研究结论认为,应该从明确资源产权关系、建立以企业为主体的环境管理模式以及构建生态型矿山开采的新模式等方面改进政策措施,以解决矿山环境外部性问题.     

矿山环境问题与防治对策

阐述了我国矿山环境的主要问题,表现为矿山生产环境恶劣、“三废”排放、地质灾害、环境资源破坏等,针对这些问题,提出了建立明晰的矿山环境资源产权制度、完善矿山生态环境保护的法规体系、实施矿山环境准入制度等管理制度治理途径,同时还提出了清洁生产、“三废”治理、废弃地生态恢复等技术防治措施,以改善我国的矿山环境。     

关闭矿山空间资源特征解析与转型路径

随着我国社会经济发展和煤炭资源的持续开发,部分矿井已到达其生命周期终点。预计到2030年,我国关闭矿井将达到15 000处,矿井直接关闭不仅会造成资源巨大浪费和国有资产流失,还可能诱发生态环境问题。针对关闭矿山引起资源浪费及环境与社会问题,如何科学开发利用关闭矿山资源,促进资源枯竭型矿区转型,已成为当今世界能源环境领域的重要议题。主要研究：（1）分析国内外关闭矿山学术关注与相关研究热点,总结了关闭矿山领域主要有待研究解决的问题,探究关闭矿山研究理论体系及主要评价方法。（2）采用卫星-机载-地面数据识别关闭矿山资源特征并划分了矿井地上/下资源类型,地上资源包括地表水资源、土地资源、工业广场和生活区建筑等,地下资源包括地下水资源、残留煤炭资源、地下空间资源和井下设备等。（3）运用井上/下空间资源评价模型,计算得到朱家河煤矿工业广场建筑空间体积为1.04×10⁵ m³,井下空间包括井筒、巷道、硐室体积共1.18×10⁵ m³,总残留煤炭资源量近5 600万t。（4）比较已有国内外关闭矿山转型利用方式,基于...     

绿色矿山经济效益核算理论与实证：以矿井充填开采技术为例

“双碳”目标背景下,如何加快推进绿色矿山建设是实现我国矿业转型升级与绿色发展、构建矿业新格局的关键。绿色矿山建设是一项复杂的系统工程,由于在勘察阶段、开发阶段、关闭阶段的资金投入巨大,加之矿山企业对绿色矿山内涵理解存在偏差、创建动力不足,使得我国绿色矿业体系的建设阻力很难消解。本文以微观企业为视角,依托于经济学生产函数和“成本-收益”情景分析,构建了基于“成本-收益”因子的绿色矿山经济效益核算方法,并以河北邢台矿区矸石充填开采技术为例,开展了绿色矿山经济效益核算的实证研究。研究结果表明,将2003—2021年间邢东煤矿矿产资源开发利用过程中的生态影响、社会影响,以及技术创新带来的产量增量同时纳入到绿色矿山经济效益“成本-收益”核算体系中,发现采用绿色开采方式——充填开采技术给企业额外带来的经济效益达24.61亿元,占矿山企业近20年综合收益的23%。本文研究对矿业绿色发展的路径选择和绿色矿业内生动力的深入挖掘提供理论与方法参考。     

解决矿山环境问题的“九节鞭”

矿山环境研究是建设“美丽中国”,促使废弃矿山变成绿水青山和“金山银山”的具体行动之一。矿产资源开发曾经以牺牲人类生存环境为代价,造成了难以弥补的资源浪费和生态环境破坏,导致一系列严重的矿山环境问题出现。目前我国正在面临突出的矿山环境问题,而矿山环境修复治理进度却相对缓慢。为科学解决矿产资源开发过程中诱发的众多矿山环境问题,采用系统工程思路,运用“九节鞭”手段,围绕矿山环境问题梳理、调查、评价与预测、修复治理技术与模式、矿山土地适宜性评价、监测与预警、信息系统研发、法规标准和矿山环境管理等9个方面探讨了逐步攻克和解决矿山环境问题的出路。提出了矿山环境问题的分类方案和各类型的效应特征;为规范矿山环境的调查和矿山环境数据采集,制定了矿山环境的现场原位调查技术方法和标准;为把握矿山环境现状和预判未来演化发展趋势,提出了矿山环境现状评价和针对不同开发方案其环境演化趋势预测的方法与模型;针对矿山环境的系统属性,开展了环境问题、修复治理目标、修复治理技术及修复治理模式等研究,建立了矿山环境修复治理模式体系;从修复矿山土地资源和矿山土地资源再利用的角度,构建了修复治理后的矿山土地适宜性评价理论与方法;以监测矿山环境、分析变化趋势以及预警突发事件为目的,开发了矿山环境监测与预警技术;为直观展示矿山环境修复治理成果、共享修复治理中的经验和教训,研发了基于云平台大数据等现代信息技术的矿山环境信息管理系统;整理了矿山环境相关的法律法规,对比分析了国内外矿山环境法规标准体系特征;阐述了政府和企业在矿山环境管理中的职责。最后,从消除矿山环境问题对生态环境产生的负面影响、开发闭坑矿山正效应资源并服务矿业城市经济建设与转型、深部开采矿山环境问题防治理论与方法、地下矿山生态环境、矿山环境问题及其公共安全防治理论与技术装备研发、矿山环境大数据平台建设与人工智能等角度,展望了矿山环境研究的未来发展方向和趋势。     

“双碳”背景下废弃矿山治理新模式研究 —光伏发电站模式

矿产资源的不断开发形成了大量的废弃矿山，如何对这些废弃矿山进行治理，治理的同时创造价值成为了废弃矿山目前面临的主要问题。而太阳能资源作为清洁的可再生能源，大力开发利用可以有效地改善能源结构。本文通过分析废弃矿山治理和光伏发电现状，提出一种废弃矿山治理新模式，并在政策引导、工程适用性、效益分析等方面进行了探讨，为废弃矿山治理提供了创新思路和方法。     

基于生态文明理念建设无废资源绿色矿山的路径与模式——以冶金矿山实践为例

通过分析矿山企业面临的法律规制、资源开发利用技术、产品市场需求等生产经营环境的变化,建设无废资源绿色矿山的战略机遇期已经到来,并提出了无废资源绿色矿山的概念。以企业价值为导向,从矿山投资、技术选择、矿物加工生产组织、资源循环利用、环境治理、生态修复等方面进行了全产业链的系统研究;构建了以资源全产业链绿色开发3条路径为基础,绿色矿山技术为支撑,绿色矿山管理体系为保障的建设无废资源绿色矿山的发展新模式。同时,为加快无废资源绿色矿山建设步伐,从重点解决区域之间固废资源结构性矛盾,加大绿色矿山技术创新,调控市场资源配置等方面提出了建议。     

我国绿色矿山建设的发展模式研究

绿色矿山建设是推进生态文明建设的重要举措。经过10余年的发展,我国在绿色矿山开采技术、生态修复技术、管理模式等方面取得了丰硕成果。分析了我国绿色矿山建设成果,结合国家级绿色矿山建设生产运行情况,总结出适宜我国绿色矿山建设的发展模式。其中,资源绿色开发利用模式注重采用先进绿色技术实现资源高效利用;绿色管理模式注重采用数字化、智能化系统提高生产率,降低安全事故发生率;绿色生态模式注重边生产边治理,对塌陷区、尾矿石、土壤等开展修复,实现矿区生态原貌;绿色和谐模式注重矿区、社区和谐共生。先进的绿色矿山发展模式阐释了绿色矿山的内涵,为我国绿色矿山建设提供了有益的参考和借鉴。     

双碳背景下“煤-水-热”正效协同共采理论与技术构想

双碳目标下，煤炭企业绿色低碳化发展已成为我国能源革命的迫切需求。煤炭生产在大力发展节能提效技术的基础上，消除水害与热害隐患的负面影响，主动激励伴生资源的潜在正面效应发挥能源替代功能是实现矿山可持续性绿色开采的有效举措。基于我国煤矿资源特点，首先提出了一种集约型煤水热多资源正效协同开采模式，剖析了该模式的内涵与基本协同模式，对全生命周期煤炭开采伴生资源控制-利用-储存形成矿区资源产供储一体产业链。通过阐述顶板水高效精准疏放、季节性含水层储能、低焓热能高效提取与梯级利用、深部地热原位开采和矿井水深部地质封存等关键技术及科学问题，提出了以煤炭开采低碳零碳融合为核心的全生命周期煤水热共采技术体系。针对系统运行优化管理，考虑以碳排放与经济性为双重目标配置优化开采工艺与运行策略的协同度。最后以陕西榆林小纪汗煤矿为分析案例，初步基于遗传算法构建煤水热共采模式下矿区资源多目标配置优化模型，评估了系统运行节能减排效益，结果表明：利用小纪汗矿伴生风/水资源年节能率可达50.2%,减少矿区生产用能总二氧化碳排放量24.2%,节能减排效果显著。通过实现矿业负效应资源的正向转换，拓展伴生资源对矿区综合能源体系的...     

郴州鲁塘矿区矿山地质环境问题及生态修复方案探讨

鲁塘矿区矿产资源丰富,开采历史悠久,由于长期大规模的集中开采,造成矿山地质灾害频发、矸石堆漫山遍野、土地植被损毁严重等一系列问题,矿山地质环境问题与社会经济绿色发展的矛盾日益突出,亟需开展全面的矿区生态修复工作。本文在对鲁塘矿区矿山地质环境详细调查及其生态修复支撑调查的基础上,分析阐述了鲁塘矿区主要矿山地质环境问题类型及分布特征,其中矿山地质灾害、矸石堆占用破坏土地和水资源破坏问题较严重;以“山水林田湖草是一个生命共同体”理念为指导,结合鲁塘矿区矿山地质环境现状及以往恢复治理成效,遵循“因地制宜、分类施策”的原则,按照“统筹部署、系统修复、综合治理”的思路,采用矿山地质灾害防治技术、土壤重构技术、植被重建技术等技术方法,提出了“三大片区、四大工程”的生态修复方案。研究成果可为矿业集中开采区生态修复工作的开展提供重要的参考价值。     

建设“一体系五平衡”模式,推进绿色高质量矿山建设

矿产资源是国民经济发展的重要基础,面对我国矿产资源储量大、赋存条件差、贫矿多、富矿少的独特资源国情,绿色矿山建设已经成为矿业领域发展的主旋律以及保障国家资源安全的战略任务。绿色矿山发展的落实需要有系统、全面的管理体系作为基础。因此,本文结合对绿色高质量发展矿山的研究,在现有绿色矿山评价指标及管理方案基础上,提出了“一体系五平衡”模式,从资源、能源、水、固废、生态五个方面解决生态与平衡问题,意在加强生态环境修复监管力度、助力生态文明建设,使我国绿水青山具有更亮的底色。     

工业生态型金属矿床开采模式

矿产资源开发为人类的发展提供了原材料的同时,也不可避免地会损耗资源、扰动和破坏地表环境。发达国家的实践经验表明,传统的末端治理不是一种有效的矿山环境治理方案。探讨了基于工业生态学观点的金属矿床开采模式,以期提高资源效率,消除矿床开采对环境造成负面影响的4大危害源,消除矿山闭坑后的末端治理工程,使矿山在生产过程中保持矿区完整生态体系。