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| 1 | 双碳背景下“煤-水-热”正效协同共采理论与技术构想显示文摘双碳目标下,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增环补链作用以实现煤水热正效协同共采,对煤炭行业助力实现双碳目标具有参考意义。 | 曾一凡 刘晓秀 武强 梁季月 | 2023 | 煤炭学报2023，48，2： | 23 |
| 2 | 基于矿井安全与生态水资源保护等多目标约束的超前疏放水技术显示文摘超前疏放水是目前西部侏罗纪煤田顶板水害防治的主要手段之一,但西部水资源匮乏、生态脆弱,为此在减少煤矿井下涌水保证安全生产的同时,如何最大程度地降低超前疏放对地下水生态环境的影响,为急需解决的问题。通过建立矿区非结构剖分地下水数值模拟模型,从而确定疏降过程中地下水系统变化特征的响应函数矩阵,据此构建矿井安全、生态水资源保护和高效疏放水等多目标约束下的地下水管理模型,最后通过线性目标规划计算,确定疏降钻孔位置分布、疏降水量大小与时间分布的矿井水超前疏降优化方案。在以陕西省曹家滩煤矿为例的计算结果表明,相比传统等间距疏放方案,优化后的超前疏放水方案考虑了第四系含水层接受降雨补给的时间关系,在减少疏放水量的同时,对当地赖以生存的第四系潜水的影响显著降低。在疏放钻孔数量减少50%、疏放总水量减少42.60%的情况下,矿井平均涌水减少量基本持平,而大幅减少了第四系含水层越流增加量50.09%。除了系统研究超前疏降对第四系松散孔隙含水层与基岩裂隙含水层交互的影响,还评估了研究区控水疏降的临界值。 | 曾一凡 孟世豪 吕扬 武强 华照来 于超 庞凯 程易 | 2022 | 煤炭学报2022，47，8： | 15 |
| 3 | Combination of drainage, water supply and environmental protection as well as rational distribution of water resource in Zhengzhou mining district显示文摘The geological condition of coalfield is much complex in China. With increasing in mining depth and drainage amount, the contradiction of drainage, water supply and environ-mental protection is becoming more and more serious. However, the contradiction can be solved by the scientific management of optimizing combination of drainage, water supply and environ-mental protection. The Philip multiple objectives simplex method used in this article has searched for a possible solution at the first step, and then it goes on searching to find out whether there is a weight number that can lead the solution to the biggest. It can reduce the randomness and diffi-culty of traditional weight method which determine the weight number artificially. Some beneficial coefficients are vague and the number is larger in the model of water resource dispatch. So the vague layer analysis method can consider these vague factors fully, combining the qualitative and quantitative analysis together. Especially, this method can quantify the experiential judge-ment of policy decider, and it will turn to be more suitable if the structure of objective factors is complex or the necessary data are absent. In the paper, the two methods above are used to solve the plans of drainage, water supply and optimizing distribution of water resource in the Zhengzhou mining district. | WU Qiang1, LI Duo1,2, DI Zhiqiang3, MIAO Ying3, ZHAO Suqi4 & GUO Qiwen5 1. Resource Exploitation Engineering College, CUMT, Beijing 100083, China 2. Shijiazhuang Engineering College, University of Economics, Shijiazhuang 050031, China 3. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang 110032, China 4. State Adminstration of Coal Mine Safety, Beijing 100013, China 5. Zhengzhou Coal Mine Company (Group), Zhengzhou 452371, China | 2005 | Science China Earth Sciences2005，48，10： | 1 |
| 4 | 天窗补给型衍生式矿井动力突水模式及其评价与治理技术显示文摘中西部煤炭资源富集程度最高,开发条件优越,随着开采效率的逐步提升,高强度大采高的开采模式对地下水系统的扰动程度也随之增加,特别是导水裂隙带发育范围之外含水层的地下水在煤层开采中逐渐参与到矿井涌水过程,此类模式导致了矿井涌水预测偏差大、水害危险性评价不准确和水害治理措施不明确等一系列问题,为当前的矿井水害防治带来了极大隐患。初步总结了一种衍生式动力突水模式,即随着煤层开采,顶板覆岩破坏导致地下水系统的演化会诱发新的灾害源,从而导致不同形式的突水模式。其内涵是将定义衍生式动力突水模式的基础从传统的开采前静态分析转变为考虑采矿全周期内变化的动态评价。矿井衍生式动力突水模式可初步分为三大类,分别是“天窗补给型”、“离层灾害型”和“导水通道增渗型”。此次主要针对“天窗补给型”衍生式动力突水模式进行初步探讨,以近些年高强度大采高的浅埋煤层矿区——陕西榆神矿区为例,深入探讨了“天窗补给型”衍生灾害的孕灾条件。通过补充分析间接充水含水层富水性和水力联系强度实现对顶板含水层涌(突)水危险性的综合评价,提出了灾害衍生模式的评价方法体系。通过开采方式的转变,构建了“三查、一定、两验证、两跟踪”的主动防治体系;通过采前多目标疏降和采后局部注浆治理构建了被动防治体系。通过进一步细化矿井涌(突)水致灾模式,优化了评价体系,建立了综合防治技术,为生态脆弱区的地下水资源保护与矿井安全低碳开采提供依据。 | 曾一凡 孟世豪 武强 庞振忠 庞凯 杨国庆 梅傲霜 李强 王嗣桐 | 2023 | 煤炭学报2023，48，10： | 0 |
| 5 | 新近系保德组沉积薄弱区红土阻水性能及其资源开发意义显示文摘关键隔水层沉积薄弱区阻水性能的深入研究对于矿井生产安全和生态水资源保护均具有重要意义。基于区域沉积特征重新优化钻孔数据,研究榆神矿区红土沉积厚度的分布规律,并探讨与红土阻水性能相关的微观工程特性和控制因素。结果表明,红土沉积厚度从西北向东南逐渐增大,并且随着河流的演化,红土分布变得极不均匀,红土缺失区面积达到48.80%。在垂直方向上通过粒径分析和渗透试验表明,红土的阻水性能随着红土沉积深度的增加而增强;在水平方向上通过微观结构和物质组成分析表明,红土的隔水性能与其沉积厚度并非简单的线性关系,随着红土沉积厚度的减小,薄弱区红土的隔水性能急剧下降。基于稳定达西流速概念计算了非完全阻水的红土薄弱区临界厚度,通过多源数据融合,得到榆神矿区红土阻水性能的分区。榆神矿区红土工程特性及阻水性能的系统研究可为红土薄弱区内矿井查清隐蔽致灾地质因素、实现关键隔水层保护及再建以及指导煤水双资源协同共采工程实践等方面提供重要的理论依据。 | 曾一凡 包函 武强 孟世豪 华照来 苗彦平 张晔 卜文扬 | 2023 | 煤田地质与勘探2023，51，10： | 0 |
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