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安徽省关闭/废弃矿井地下空间储能潜力及减碳效益
1
作者 杨科 魏家乐 +1 位作者 付强 吕鑫 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期45-55,共11页
随着“双碳”目标的持续推进,构建以可再生能源为主体的新型电力系统已成为我国能源转型的核心任务。大规模、高灵活性的储能技术需求与日俱增,这为关闭/废弃矿井抽水蓄能电站的开发提供了重要发展机遇。对安徽省关闭/废弃矿井地下空间... 随着“双碳”目标的持续推进,构建以可再生能源为主体的新型电力系统已成为我国能源转型的核心任务。大规模、高灵活性的储能技术需求与日俱增,这为关闭/废弃矿井抽水蓄能电站的开发提供了重要发展机遇。对安徽省关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能建设潜力进行评估,以期解决选址等因素对传统抽水蓄能电站建设的制约,探索矿区绿色转型与新型电力系统协同发展的创新路径,推进安徽省抽水蓄能高质量发展。通过文献计量与政策分析详细总结了近年抽水蓄能电站发展规划,分析了当前关闭/废弃矿井抽水蓄能电站建设的发展趋势,并结合安徽省关闭煤矿位置、地下空间规模和水资源分布等抽水蓄能资源禀赋,将近年全省60处关闭/废弃矿井按距主要水系距离划分为3个梯度:50 km内高潜力区、50~100 km中潜力区以及100 km外低潜力区,并分别选取典型矿井开展精细化评估,探讨抽水蓄能电站建设规模。以两淮矿区朱庄煤矿为例,从地下可利用空间、地下储水库有效库容等方面详细分析了朱庄煤矿建造抽水蓄能电站的可行性并设计朱庄煤矿拟建抽水蓄能电站装机容量达17.87 MW。采用关闭/废弃矿井抽水蓄能电站碳排放量计算模型,计算其相较传统火力发电碳减排量约为1.13万t/d。结果表明:利用关闭/废弃矿井建造抽水蓄能电站可以成为安徽省新型储能建设发展的有效支撑,为安徽省能源结构调整和碳中和目标作出积极贡献。 展开更多
关键词 关闭/废弃矿井 抽水蓄能 可行性 碳排放计算
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安徽省关闭煤矿资源调查及其综合利用研究 被引量：3
2
作者 刘飞跃 陈澫赟 +3 位作者 杨科 段敏克 刘钦节 杨凌越 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-11,共11页
【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价... 【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价值和经济效益。【方法】统计自2013年以来安徽省59座关闭煤矿基础信息和再利用现状,分析关闭煤矿分布特征、遗留资源与再利用潜力;构建安徽省关闭煤矿数据库与WebGIS云平台,实现关闭煤矿信息查询分析与可视化;以潘一矿与石台煤矿为例,分别介绍遗留瓦斯抽采与半地下抽水蓄能的关闭煤矿再利用方案。【结果和结论】结果表明:安徽省关闭煤矿主要集中分布在两淮矿区,部分关闭煤矿关闭时间较短、遗留资源丰富、产权隶属清晰,再利用潜力较大;潘一关闭煤矿综合使用封闭墙压管抽采、原抽采钻孔抽采和地面钻井抽采的立体化遗留瓦斯抽采技术,实施关闭煤矿采空区“排水-抽采-利用”的一体化工程,3年内累计抽采瓦斯量4 840万m^(3)、发电8 590万kW·h、直接经济效益5 120万元,同时保障了相邻矿井的安全生产;石台关闭煤矿拟建设半地下抽水蓄能电站,地下空间可提供有效库容30万m^(3)、装机容量35 MW。案例分析表明安徽省部分关闭煤矿资源再利用在技术经济上具有合理性,但仍需开展进一步深入研究。 展开更多
关键词 关闭煤矿 WebGIS云平台 瓦斯抽采 抽水蓄能 安徽省
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循环荷载作用下含倾斜单裂隙砂岩力学响应特征及渗流演化规律 被引量：6
3
作者 唐劲舟 唐文豪 +4 位作者 杨科 赵延林 刘钦节 段敏克 谭哲 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期199-212,共14页
为了研究循环荷载对裂隙岩体力学破坏特征和渗流演化规律的影响,开展轴压和孔压低频多次循环加卸载条件下含倾斜粗糙单裂隙砂岩的应力-渗流耦合试验。结果表明:在应力的作用下,岩样沿预制裂隙面发生相对滑移,裂隙表面凸起在滑移过程中... 为了研究循环荷载对裂隙岩体力学破坏特征和渗流演化规律的影响,开展轴压和孔压低频多次循环加卸载条件下含倾斜粗糙单裂隙砂岩的应力-渗流耦合试验。结果表明:在应力的作用下,岩样沿预制裂隙面发生相对滑移,裂隙表面凸起在滑移过程中发生磨损、剪断,凸起的剪断和磨损会导致加载过程中应力的小幅跌落,也是导致流量在压缩过程中发生波动的主要原因;对于含倾斜单裂隙的试样,其强度主要取决岩块是否沿预制裂隙面产生滑移和孔压的大小;在轴压循环加卸载过程中,裂隙岩体随着循环次数的增加产生损伤劣化,试样抵抗变形的能力变弱,表现为弹性模量非线性下降,泊松比非线性上升;孔压循环加卸载会减短衰减蠕变段的时间,在稳定蠕变阶段会减小蠕变的应变率;循环加卸载过程中流量是一个动态演化的过程,在加载初期,因为裂隙在应力的作用下发生闭合,流量呈下降趋势,随后流量随着轴压的循环加载―卸载而减小―增大;基于灰度阈值分割方法可以将裂隙的连通域和接触域较好的分离开,连通域与整个裂隙面面积相比得到的裂隙连通率Ф,最终流量随分形维数D与裂隙连通率Ф的增大呈指数级增大。 展开更多
关键词 裂隙岩体 循环加卸载 力学特性 渗流 形貌表征
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循环加卸载下裂隙砂岩声-热响应特征及前兆规律 被引量：1
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作者 刘一鸣 李振 +4 位作者 冯国瑞 杨鹏 白锦文 黄炳雄 李东 《岩土力学》 北大核心 2025年第9期2773-2791,共19页
岩体损伤破坏是其内部裂隙萌生、扩展、归合的必然结果,此过程中可由声发射和红外辐射信号变化表征,因此研究裂隙岩体损伤破坏过程的声-热响应特征具有重要意义。为探究循环加卸载下裂隙砂岩破坏过程中裂纹扩展的声-热响应特征及其前兆... 岩体损伤破坏是其内部裂隙萌生、扩展、归合的必然结果,此过程中可由声发射和红外辐射信号变化表征,因此研究裂隙岩体损伤破坏过程的声-热响应特征具有重要意义。为探究循环加卸载下裂隙砂岩破坏过程中裂纹扩展的声-热响应特征及其前兆规律,开展了含不同倾角预制裂隙砂岩的循环加卸载试验,分析了裂纹扩展过程的声-热响应特征,揭示了声、热各类信号的前兆规律,提出了声-热裂纹演化变异系数指标。主要结论如下:(1)随裂隙倾角增大,剪切作用对试样的破坏效果越来越显著,红外和声发射信号在加卸载过程中皆表现出明显的阶段性特征。(2)随循环加卸载次数的增加,各类声、热信号前兆规律随之出现,具体表现为:预制裂隙周边均出现较大能量声发射定位点,红外热像则出现温度异常带;平均红外温度出现突变,声发射计数突增,声发射上升时间与振幅之比RA、振铃计数与持续时间之比AF值在卸载阶段仍有较大值及较密集分布。(3)红外温度与声发射RA、AF异常出现最早,声发射定位次之,声发射计数再次之,红外热像最晚,声发射定位和热像异常还可以从空间上预警裂纹产生。(4)提出了裂纹演化的声-热变异系数指标,该指标综合了裂纹演化特征并优化了权重比率,可反映区段时间内声、热参数波动的大小,进一步表征裂纹演化的剧烈程度,该指标避免了单一声信号的滞后性和单一红外信号的空间局限性。相关研究可为岩体灾变机制、岩层控制、地质灾害防治等提供重要参考。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩石 裂纹扩展 声发射 热红外 变异系数
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露天矿山岩体质量精细化表征及边坡稳定性分析
5
作者 孙东东 杨天鸿 +1 位作者 刘飞跃 刘洋 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期97-105,共9页
在进行边坡岩体质量评价和稳定性分析时,通常将岩体简化为均质材料,而天然岩体实际上具有非均质的特征.针对该问题,提出了一种考虑非均质性的岩体质量精细化表征及力学参数建模方法.以乌拉根铅锌矿为例,详细阐述了岩体力学参数精细化建... 在进行边坡岩体质量评价和稳定性分析时,通常将岩体简化为均质材料,而天然岩体实际上具有非均质的特征.针对该问题,提出了一种考虑非均质性的岩体质量精细化表征及力学参数建模方法.以乌拉根铅锌矿为例,详细阐述了岩体力学参数精细化建模的流程.基于所建立的精细化力学参数模型,分别采用均匀和非均匀两种岩体力学参数对南帮进行稳定性分析,结果表明,采用非均匀力学参数进行计算可以更准确地反映露天边坡稳定性的真实情况.本研究所建立的精细化块体模型能够反映露天边坡中的薄弱及不稳定区域,可为边坡岩体质量评价、稳定性分析及支护施工设计等提供科学有效的解决途径. 展开更多
关键词 露天矿 岩体质量 精细化建模 块体模型 边坡稳定性分析
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多元扰动行为下深部高应力煤体扩容与压实特性
6
作者 刘超 田加宝 +4 位作者 戚靖骅 王亮 段敏克 余北辰 刘众众 《煤炭科学技术》 2025年第10期125-137,共13页
深部煤体处于高地应力环境中,其在外界扰动作用下的力学与变形行为不同于浅部煤层。由此进行了多种扰动模式(高压注水、卸压钻孔和循环加卸载)下高应力含瓦斯煤体加载破坏试验。研究表明:高应力煤体趋向延性状态转化,未出现明显的峰后... 深部煤体处于高地应力环境中,其在外界扰动作用下的力学与变形行为不同于浅部煤层。由此进行了多种扰动模式(高压注水、卸压钻孔和循环加卸载)下高应力含瓦斯煤体加载破坏试验。研究表明:高应力煤体趋向延性状态转化,未出现明显的峰后应力降。以剪切和拉伸型破裂为主的深部高应力煤体表现出峰后线性扩容行为。相比纯力学破坏,含水平孔和高压注水煤体的强度分别降低了29.1%和4.1%,它们对煤体力学性能和强度的劣化机制不同,前者是由垂向变形持续增加引起钻孔塌陷和压实区形成所致;后者是由于高压注水抵消了裂隙面法向应力,促使水平向煤体快速膨胀,导致其扩容失稳,诱发剪切破断所致。含水平孔煤体在峰值应力处的剪胀系数β=-1.524<0,也表明其处于压实状态,利用单屈服面模型证明了其在峰后出现体积压实行为的合理性。等幅加卸载扰动对弹性高应力煤体力学性能起着循环强化作用,其强度提升了18.0%~27.0%,出现了显著的峰后扩容行为。由于卸荷作用对煤体变形影响更大,其各向不可恢复压实应变(Δε_(H)、Δε_(v)和Δε_(h))随加载次数增加而增大,表现为各向呈压缩趋势的应变硬化现象,这与循环加卸载对岩石产生疲劳损伤现象相反。研究成果可为深部高能煤层解危、立体缝网改造和渗流评估等工程问题提供借鉴。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 深部高应力 扰动 扩容 压实
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