中国关闭/废弃矿井的分类利用与等级评价

 针对关闭/废弃矿井分类利用和等级评价,使用Adaboost迭代算法,建立了一个关闭/废弃矿井利用的可能性等级模型,总结得出关闭/废弃矿井分类利用可分为：关闭/废弃矿井生态文明开发,关闭/废弃矿井地下空间开发利用,关闭/废弃矿井遗留媒体资源开发利用,关闭/废弃矿井地下水资源开发利用,关闭/废弃矿井气油水光互补能源开发利用。确立了20项分类指标进行关闭/废弃矿井等级评价,初步构建出国内关闭/废弃矿井资源数据库,提出关闭/废弃矿井智能精准开发科学构想,构建了关闭/废弃矿井绿色资源评价技术体系,推动关闭/废弃矿井精准智能开采以及城市转型发展。     

废弃矿井抽水蓄能面临的关键问题与对策思考

为向低碳清洁能源转型,我国风、光等新能源高速发展,新型电力系统对调节电源的需求更加迫切,抽水蓄能逐渐成为储能技术开发与利用的热点。本文在系统梳理抽水蓄能电站技术研究现状的基础上,从电站选址、库容计算、地下空间改造及安全运维四个视角分析了废弃矿井抽水蓄能电站建设面临的主要难题;从工程角度提出亟待研究解决的四项关键技术：地上水库安全性评价方法与治理技术、地下水库库容计算模型及调蓄技术、地下水库损伤变形机理及加固技术、二次开挖地下结构变形失稳机制及治理技术。利用废弃矿井遗留的大量地下空间资源建设抽水蓄能电站,有助于构建清洁低碳能源体系,增强能源供给稳定性。     

废弃矿井资源开发利用战略

正废弃矿井资源开发利用的三大方向:能源化利用(主要针对煤炭、煤层气、新能源),资源化利用(主要针对矿井水),功能化利用(主要针对地下空间和地上空间)。如在煤炭气化利用上,应根据矿井开采条件和废弃煤层的地质条件选择气化炉结构形式和地下气化工艺;废弃矿井可建设煤矿地下水库、地下水污水处理中心、抽水蓄能电站等。此外,还可进行生态修复、地表复垦后建设光伏园区、发展第三产业等。     

封面图片说明：废弃矿井资源开发利用战略

 废存矿井资源开发利用的三大方向：能源化利用（主要针对煤炭、煤层气、新能源），资源化利川（主要针对矿井水），功能化利用（主要针对地下空间和地上空间）。如在煤炭气化利用上，应根据矿井开采条件和废弃煤层的地质条件选择气化炉结构形式和地下气化工艺；废弃矿井可建设煤矿地下水库、地下水污水处理中心、抽水蓄能电站等。此外，还可进行生态修复、地标复垦后建设光伏园区、发展第三产业等。     

废弃矿井地下水回灌模拟分析研究

分析废弃矿井地下含水介质空间特性,根据其大型断裂带分布特征及其分割岩块渗透性等,建立地下水流离散裂隙网络与等效连续介质耦合数学模型。分析地下水系统的水文地质条件,建立废弃矿井地下水回灌模拟模型,为后续地下水模拟计算提供依据,奠定基础。     

中国废弃矿山地下抽水蓄能电站技术要点与可行性分析

 为应对全球气候变化、化解资源环境危机，中国需推进能源结构调整与优化，逐步提高可再生能源开发利用比例，加快解决可再生能源存储的瓶颈问题。中国废弃矿山数量巨大，利用废弃矿山遗留下来的大量地下空间建造抽水蓄能电站为中国可再生能源存储提供了新的思路。基于德国利用废弃金属矿山和煤矿地下空间建造地下抽水蓄能电站的实例，从岩石力学、矿山规划、机械构置、能源系统规划、法律、环境影响以及经济性等方面深入探讨了中国利用废弃矿山建造地下抽水蓄能电站的相关评价原则与技术要点，并进一步提出了中国废弃矿山地下抽水蓄能电站研究的基本方向和主要内容。     

废弃矿井抽水蓄能电站基础建设装备关键问题及对策

 为了充分利用煤矿废弃矿井遗留的大量资源及地下空间,促进能源枯竭城市更好地转型与发展,引入煤矿废弃矿井抽水蓄能电站新技术。分析了电站建设的总体改造方案,指出了电站建立的必要性、可行性和战略意义;结合现有的工程机械装备,从掘扩支护、土方作业、辅助机械、智能机器人等4个方面论述了电站基础建设装备群的构成及其应用场景;针对电站的具体施工与运维过程,总结了电站在输水系统的稳定支护与密闭、多巷道间的节流与引流、地下厂房的防渗与加固、厂房周围天然地下水的抽排、人员及大型设备的高效与安全运输等技术难题,并给出了相应的解决方案。     

基于城市燃气输配的废弃煤矿井储存天然气方法

 结合城市燃气输配关键内容，分析了中国废弃煤矿井资源及利用的现状和特点，研究了废弃煤矿井永久地下空间作为城市天然气储存空间的限制条件，提出了废弃煤矿井储存天然气的思路。分析表明，密封性是废弃煤矿井储存天然气的限制条件，可根据城市调峰气量的确定，利用废弃煤矿井井下的永久性地下空间，并配合井下空间的改造及地面工程建设，实现废弃煤矿井作为地下储气库，以有效解决城市不同时段的天然气供需不平衡问题。     

基于矿井地下水库的煤矿采空区地下空间利用模式与关键技术

 利用煤矿采空区建设矿井地下水库对实现矿井采空区地下空间及矿井水资源化、能源化利用，促进矿区环境生态保护意义重大。综合国内外典型案例，论述了基于矿井地下水库的矿井地下空间及水资源的3种利用模式：矿井地下储滤水库、抽水蓄能电站及矿井地热开发利用。与国外传统地下水库以井巷为主要存储空间相比，目前国内构建的地下水库主要以矿井采空区垮落带为存储空间，这使得矿井地下水库的容量大幅度提升，且垮落带内的煤矸石对矿井水还具有过滤作用。在此基础上，凝练了中国煤矿地下水库2个关键科学问题：矿井地下水库库容能力和矿井地下水库稳定性控制。探讨了库容能力和坝体稳定性控制的影响因素和现阶段主要研究手段，提出了在产矿井和资源枯竭型矿井建设地下水库的后续研究方向。     

废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术

 废弃矿井抽水蓄能电站“大落差、小空间、水质差”的特点决定了废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机需要满足“超高水头、小体积、高耐蚀”的要求。目前适用于废弃矿井抽水蓄能电站的水泵水轮机的研究还不够全面，以矿井水为工作介质的水泵水轮机腐蚀-磨损-空蚀耦合机理还不够系统，针对新能源消纳的水泵水轮机频繁切换工况过渡过程还不够明确，需要进一步开发水泵水轮机水力实物模型设计优化技术，研发水泵水轮机频繁切换工况过渡过程安全稳定运行技术，研究矿井水条件下水泵水轮机腐蚀-泥沙磨损-空蚀耦合机理及协同控制技术。     

新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。基于2017年3月19日—2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44～38.05 mm/a,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究成果可为老旧采空区治...     

废弃煤矿采空区抽水蓄能水库初步可行性研究

近年来中国的风能太阳能发电取得了巨大的进步,装机容量跃居世界第一。由于相关配套储能设施的匮乏,造成了大量的弃风、弃光、弃电等现象。目前中国的电网储能主要依靠抽水蓄能电站。采用废弃煤矿建设抽水蓄能电站可以提高中国对风能太阳能的高效利用,同时实现废弃煤矿资源化和水资源保护。从采空区的可储空间和采空区的地下布置问题初步研究了废弃煤矿采空区抽水蓄能水库的可行性。研究发现:采空区的渗透系数越大,则越多的水可以被抽出或注入,其有效库容也越大。若是满足有效库容系数(有效库容与总库容的比值)大于0.8,则采空区的渗透系数需大于8×10~(-8) m~2,采空区上下水库间距越小,上水库水量的漏失量也越大。     

Prognosis of residual coal gas capacity made by the ‘Express’ method

An easy, reliable, and inexpensive method, called ‘Express’ method, was described to determine the residual gas capacity of deep mines using results from an air and gas balance. Air and gas balances are common elements of mine management and must be performed periodically. Using the process described here to obtain balance results, it is straightforward to obtain the residual gas capacity, which is an important parameter for decision-making in current mine operations. After a mine is closed, the residual gas capacity becomes a dominant factor used to select methods to protect against gas emissions from the closed underground area or perhaps to provide information for the use of gas reserves. The proposed ‘Express’ method is a much simpler method to obtain the residual gas capacity than other procedures used for this purpose to date.     

基于模糊综合评价法的煤矿废弃油井风险分类及灾害防治技术

为有效评估煤油资源重叠区废弃油井对井下煤矿工作面开采造成的影响,以双马煤矿为具体研究对象,在分析废弃油井对煤炭开采的潜在危险基础上,综合考虑了油井因素、煤油水地层位置关系以及油井伴生气体因素三个方面,构建了8个废弃油井风险等级评价指标.采用层次分析法确定了各评价指标的权重,并建立了煤矿废弃油井风险等级分类模糊综合评价模型.针对不同风险等级的废弃油井制定了相应的防治方法和安全技术措施,在双马煤矿井下安全揭露了马探31、马探20等8口废弃油井.实际工程应用表明,所建立的废弃油井危害分类评价方法正确,相应的灾害防治技术得当,取得了较好的效果,为后期双马煤矿井田范围其他废弃油井的风险评价及制定防治技术措施提供了工程技术依据.