关闭煤矿地下空间抽水储能利用产业化瓶颈与对策

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作者 卞正富 朱超斌 +3 位作者 周跃进 曾岩 李兆泰 徐雨农 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期1-14,共14页

传统抽水储能电站作为成熟的规模化储能技术,受地形和土地资源等因素的限制,难以满足快速增长的新能源装机需求。在此背景下,基于关闭矿井地下空间开发抽水储能电站的技术思路逐渐受到关注,并被视为一种具有广阔应用前景的新型储能方式... 传统抽水储能电站作为成熟的规模化储能技术,受地形和土地资源等因素的限制,难以满足快速增长的新能源装机需求。在此背景下,基于关闭矿井地下空间开发抽水储能电站的技术思路逐渐受到关注,并被视为一种具有广阔应用前景的新型储能方式。为助力关闭矿井抽水储能产业化发展,系统梳理了国内外关闭矿井抽水储能电站的工程实践与研究进展,归纳了该技术在工程利用过程中所面临的关键挑战与现实需求。研究聚焦模式设计与选址规划、水循环环境影响机制、地下水库围岩稳定性与密闭性、电站运行多场耦合水力学特性4大核心基础技术领域,剖析了其研究进展与关键科学问题。进一步从技术、经济、政策、环境及社会多重视角,揭示制约产业化的核心矛盾,包括中试平台验证体系缺失、装机容量界定困难、地下空间产权碎片化、环境评估机制缺位及复合型人才短缺等诸多制约瓶颈。针对上述挑战,提出多维度协同发展对策,包括关键技术突破路径、工程经济提升策略、政策标准完善建议、生态环境协同管理及协同创新体系构建。研究旨在为我国关闭煤矿抽水储能技术从理论探索迈向工程产业化应用提供科学依据与技术路线,推动矿区资源绿色转型,助力新型电力系统清洁高效发展。 展开更多

关键词 关闭煤矿 地下空间 抽水储能 产业化 瓶颈问题与对策

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腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应 被引量：5

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作者 程伟 朱卓 +3 位作者 王文杰 王维忠 雷少刚 卞正富 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2850-2857,共8页

随着国家煤炭开采东退西进战略推进,煤炭资源高强度开采加剧了矿区草原生态环境损伤问题,严重影响了区域煤炭资源大规模开发和环境保护的协同发展,必须通过生态修复消除资源开发带来的环境负效应。因此,针对矿区草原粉尘沉降区诱发的土... 随着国家煤炭开采东退西进战略推进,煤炭资源高强度开采加剧了矿区草原生态环境损伤问题,严重影响了区域煤炭资源大规模开发和环境保护的协同发展,必须通过生态修复消除资源开发带来的环境负效应。因此,针对矿区草原粉尘沉降区诱发的土壤退化问题,研究腐殖质层再造技术修复退化场地的可行性,设计了植物破碎+淹水(YS)、植物破碎+淹水+覆膜(YF)、植物破碎+淹水+覆膜+激发剂(YFJ) 3种修复模式,同时结合试验数据分析。研究结果表明,退化生境修复样地土壤容重分别比对照样地降低了8.26%、7.98%和15.24%,孔隙率增幅为39.42%、99.68%和124.24%,含水率增幅为28.16%、31.21%和71.19%,饱和持水率增幅为19.66%、20.66%和42.29%;土壤养分中水解氮质量分数比对照场地高出20.77、9.73和54.45 mg/kg;修复场地土壤速效磷质量分数依次为5.30、5.06、14.04 mg/kg;修复后土壤速效钾质量分数增加49.61%、27.31%和236.53%;土壤水稳性团聚体质量分数修复后高于对照场地,分别增幅13.00%、17.14%和83.60%;YS、YF和YFJ三种修复模式均可以增加退化场地土壤水酶活性,土壤蔗糖酶活性修复后分别高于对照区23.65%、79.88%和93.91%;3种修复技术之间过氧化氢酶和脲酶活性无显著差异,分别高于对照23.69%~31.81%和19.35%~20.46%;土壤磷酸酶活性修复后提升了14.73%、33.28%和39.25%,修复场地植物群落Shannon-Weiner指数比对照场地分别高68.32%、38.61%和45.54%;植被盖度比对照场地分别增加12.50%、81.25%和120.00%;修复区生物量分别比对照场地高出39.90%、373.49%和887.77%;YF和TFJ场地植株含水率分别比对照区增加了12.74%和36.43%。对比分析表明3种修复模式均可有效改善重度粉尘沉降区退化现状;除土壤有机质与多样性指数外,其他指标测定结果均为YFJ修复效果最优。表明腐殖层再造技术可以有效改善土壤结构,提升土壤养分,激活土壤微生物区系及功能,修复灌丛化破坏的生境,为重度粉尘沉降区退化土壤修复提供借鉴,其中,YFJ修复模式最佳。 展开更多

关键词 矿山生态修复 腐殖质层再造 粉尘沉降 草原 露天煤矿

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碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择 被引量：113

3

作者 卞正富 于昊辰 韩晓彤 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期449-459,共11页

针对“双碳目标”背景,对矿山生态修复的内涵做出了新的阐释。新形势下,矿山生态修复的目标至少包括实现修复后生态系统的自我维持能力、正向演替达到新的生态平衡和区域社会经济可持续发展。实现目标的基本手段是以自我恢复为主,与适... 针对“双碳目标”背景,对矿山生态修复的内涵做出了新的阐释。新形势下,矿山生态修复的目标至少包括实现修复后生态系统的自我维持能力、正向演替达到新的生态平衡和区域社会经济可持续发展。实现目标的基本手段是以自我恢复为主,与适度人工干预相结合。从碳中和目标的实现路径出发,较为系统地分析了碳中和引发的社会经济与生态格局变化和结果,认为双碳目标必将加速后矿业时代到来,而生态修复是后矿业时代最为重要的任务之一。后矿业时代具有长久性、艰巨性和复杂性等特征。土地整治、环境治理、产业转型、社会转型、景观重建等是生态修复通常采用的人工引导措施,这些举措对碳中和目标的实现发挥着不同的作用。实现碳中和目标需要从能源替代、产业替代与升级、生态服务功能提升等方面延伸矿山生态修复措施,进一步分析了矿山生态修复在实现碳中和目标过程中发挥的能源替代、节能减排和固碳增汇3方面的作用和贡献,按贡献大小排序:能源替代>节能减排>固碳增汇。提出了碳中和目标背景下矿山生态修复的新路径,包括:①更新标准规范,适应碳中和目标的需求,构建“1+N”标准与规范体系,提高规范与标准的针对性和适用性;②改革管理机制,探索矿业临时用地政策,明晰地下空间产权,推进生态修复市场化机制,实现多措并举协同推进生态修复;③创新技术体系,开展分类施策、分区管控、分级治理、分步推进,推动生态修复全过程深度减排与长效生态增汇。 展开更多

关键词 矿山生态修复 碳中和 后采矿时代 路径选择 双碳目标

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河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用模式探讨 被引量：11

4

作者 殷全增 陈中山 +4 位作者 冯启言 耿丽娟 台立勋 李芳 刘宁 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期113-120,共8页

关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌... 关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌陷水域综合利用、矿山公园模式、关闭煤矿资源综合利用、矸石山利用、井下空间利用等7类19种资源再利用推荐模式,分析了推荐模式选择因素,划分了资源类型。依据矿山地质环境影响程度、问题类型及矿山区位差异,按照推荐模式选择原则,提出适合不同关闭煤矿山资源利用模式。综合考虑关闭煤矿背景条件和资源开发利用条件,对河北省主要矿区118个关闭煤矿提出了资源再利用途径。在相关研究基础上,针对河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用存在的支撑条件不足、安全评价、支撑政策和管理办法欠缺、资源调查评价与利用技术指南欠缺等现实问题,提出了资源利用典型项目建设、及时掌握关闭煤矿综合信息、构建关闭煤矿资源调查与评价技术指南、开展相关治理工程做好资源利用统筹工作、加强科技投入和关键技术研发、树立矿井全生命周期理念并重视矿业资产的后周期管理及完善闭坑管理等建议,以期选择生态敏感性较弱、资源丰富、区位条件优越、符合当地经济社会发展需求、便于协调开发利用的关闭煤矿作为重点研究对象,开展资源综合利用工业性试验和示范工程,系统构建关闭煤矿资源评价体系,实现关闭煤矿资源利用与生态保护协同发展。 展开更多

关键词 关闭煤矿 资源再利用 推荐模式 工业遗迹 井下空间 矸石利用

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面向耕地保护的充填体-煤柱协同承载及地表沉陷控制研究 被引量：1

5

作者 孟浩 郭广礼 +3 位作者 李怀展 查剑锋 陈延康 张浩宇 《中国矿业》 北大核心 2024年第11期69-76,共8页

耕地是粮食安全的基石,而煤炭则是能源供应的保障。然而,采煤引起的耕地损毁问题在我国高潜水位平原煤粮复合区尤为显著。为了应对这一问题,提出基于充填体-煤柱协同承载体的区域性沉陷控制方法,以实现采煤效益与耕地保护之间的平衡。... 耕地是粮食安全的基石,而煤炭则是能源供应的保障。然而,采煤引起的耕地损毁问题在我国高潜水位平原煤粮复合区尤为显著。为了应对这一问题,提出基于充填体-煤柱协同承载体的区域性沉陷控制方法,以实现采煤效益与耕地保护之间的平衡。以河南省某矿区为例,基于面向耕地保护的区域性沉陷控制方法,首先,分析了充填体-煤柱协同承载体的形成过程及其设计原则;随后,使用PFC软件模拟了不同充实率对充填体-煤柱协同承载体稳定性的影响,并基于FLAC3D软件模拟确定了满足耕地保护指标的最优工作面开采参数。研究结果显示:充填体会对煤柱产生侧向支撑,有利于提高煤柱稳定性,形成共同支撑覆岩的协同承载体。当充实率达到85%时,充填区裂纹约占总数的73.42%,此时充填体在协同承载体中发挥主要承载作用,系统处于稳定状态。进一步分析表明,采空区位于应力释放区,而协同承载体位于应力集中区,其应力集中系数呈现出随采宽增大而上升的趋势。在综合考虑充填成本和耕地保护指标后,确定了该矿区最佳的区域性沉陷控制开采参数为采宽160 m、充填宽100 m。该参数设置既能够节约充填成本,又能有效控制地表下沉量,达到耕地保护的标准。该研究成果可为煤粮复合区的绿色开采提供理论依据和工程参考。 展开更多

关键词 耕地保护 区域性沉陷控制 协同承载体 充实率 开采参数优化

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煤炭开采对泥河小流域土地利用及景观格局的影响 被引量：4

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作者 王慧 冯启言 +1 位作者 刁鑫鹏 孟磊 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第9期27-33,61,共8页

以淮南煤矿区泥河小流域1987、1994、2000、2006、2009、2013、2017年7期多源遥感影像为数据源,结合纹理和光谱特征,利用支持向量机(SVM)对遥感影像进行分类,在此基础上分析了煤炭开采对泥河小流域近30年土地利用和景观格局变化的影响... 以淮南煤矿区泥河小流域1987、1994、2000、2006、2009、2013、2017年7期多源遥感影像为数据源,结合纹理和光谱特征,利用支持向量机(SVM)对遥感影像进行分类,在此基础上分析了煤炭开采对泥河小流域近30年土地利用和景观格局变化的影响。结果表明:煤炭开采影响下流域的土地利用变化最显著的特征是耕地和建设用地的相互转变及耕地向塌陷水体的转变,30年间塌陷水体和建设用地分别增加了2281.05、14741.73hm^2,耕地减少了15044.67hm^2。采煤驱动下,流域景观格局变化特征体现在以2006年为转折点,前期呈现破碎化、不规则化、异质化和低连通性变化的特征,之后呈现连续化、规则化、均衡化及高连通性变化的特征。建设用地、耕地和塌陷水体经历了不断破碎化到景观逐渐完善的过程;耕地、建设用地和自然水体斑块形状较为复杂;耕地优势性逐渐减弱,最大斑块指数由79.7060降为38.7455,塌陷水体和建设用地的优势性增强。 展开更多

关键词 遥感 支持向量机 泥河流域 土地利用 景观格局 采煤

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巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带演化特征及发育高度预测方法

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作者 李怀展 孙兢超 +4 位作者 郭广礼 唐超 郑辉 张连贵 孟凡贞 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期289-300,共12页

巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度对陕蒙弱胶结矿区煤炭生产安全与地下水资源保护具有十分重要的意义。研究发现该矿区上覆白垩系岩层具有厚度大、强度低、结胶性差且节理不发育等特点,然而该地区煤炭开采时覆岩破坏剧烈导水裂隙带发... 巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度对陕蒙弱胶结矿区煤炭生产安全与地下水资源保护具有十分重要的意义。研究发现该矿区上覆白垩系岩层具有厚度大、强度低、结胶性差且节理不发育等特点,然而该地区煤炭开采时覆岩破坏剧烈导水裂隙带发育较高,裂采比达到30左右,严重威胁矿井生产安全。如何精准预测巨厚弱胶结覆岩导水裂隙发育高度,已成为巨厚弱胶结矿区煤炭安全高效开采的关键之一。基于此,以石拉乌素矿区某工作面为研究背景,利用UDEC数值模拟软件结合实测数据,探究了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带演化特征,得出了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带整体形态呈“△”特征,与东部呈“马鞍形”特征具有显著差异,且其形态及发育高度受采高、弱胶结岩层厚度和位置等因素影响,巨厚弱胶结覆岩对导水裂隙带发育形态及高度有较显著的控制作用。在此基础上,采用板理论建立了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度预测模型,并在石拉乌素矿区进行了应用,验证了构建模型的有效性和准确性。 展开更多

关键词 弱胶结覆岩 覆岩裂隙发育形态 导水裂隙带高度 预测模型

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基于优化常规双参时间函数的煤矿开采动态沉陷预测研究

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作者 周华安 戴广礼 +2 位作者 李怀展 刘超 元亚菲 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期148-157,共10页

煤矿开采动态沉陷预测对于保证开采过程中地面建(构)筑物安全及实施边采边复具有重要作用。针对基于常规双参时间函数(Weibull、MMF、Logistic及Bertalanffy)进行开采动态沉陷预测时存在的预测精度偏低及模型拟合程度不高的问题,提出了... 煤矿开采动态沉陷预测对于保证开采过程中地面建(构)筑物安全及实施边采边复具有重要作用。针对基于常规双参时间函数(Weibull、MMF、Logistic及Bertalanffy)进行开采动态沉陷预测时存在的预测精度偏低及模型拟合程度不高的问题,提出了一种自适应混合寻优人工鱼群算法(Adaptive Hybrid Optimization Artificial Fish Swarm Algorithm,AHO-AFSA)实现双参时间函数参数最优值求解。该算法采用自适应视野和步长对人工鱼群算法(Artificial Fish Swarm Algorithm,AFSA)的固定视野和步长进行改进,并将相对成熟但易陷入局部极值的粒子群算法与尚未广泛应用于地表动态沉陷预测的人工鱼群算法(AFSA)相结合,实现了利用寻优算法求取双参时间函数参数精度的提升。同时以静态概率积分预测模型为基础,通过复化辛普森公式优化地表点静态沉降值的求解过程,并基于此构建了煤矿开采地表动态沉陷预测理论模型。通过实测数据验证得出:利用优化求解双参的自适应混合寻优人工鱼群算法,基于Weibull、MMF、Logistic和Bertalanffy 4种时间函数模型的总体相对误差精度分别提升了2.44%、0.35%、1.48%和3.11%,总体拟合误差在10.3%以内,算法用于反演双参时间函数参数进行动态沉陷预测具有较高精度。研究成果对于基于寻优算法反演双参时间函数参数的煤矿开采动态沉陷精准预测具有参考价值。 展开更多

关键词 开采沉陷 双参时间函数 概率积分法 动态预测 人工鱼群算法

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兴隆庄煤矿生态系统服务价值评估 被引量：2

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作者 宋媛 符福存 +3 位作者 孙宁湖 田莉雅 孟庆俊 王慧 《中国煤炭》 2020年第2期81-86,共6页

以兖州矿区兴隆庄煤矿为例,基于1990-2018年间的遥感影像数据,从供给、调节、支持和文化4个方面对兴隆庄生态系统服务价值进行测算评估,并分析其动态变化度及敏感性。评估结果表明,总生态服务价值表现为先增加后减少,1990-2010年矿区生... 以兖州矿区兴隆庄煤矿为例,基于1990-2018年间的遥感影像数据,从供给、调节、支持和文化4个方面对兴隆庄生态系统服务价值进行测算评估,并分析其动态变化度及敏感性。评估结果表明,总生态服务价值表现为先增加后减少,1990-2010年矿区生态系统服务总价值从18841.5万元增加至29034.2万元,主要原因是采煤塌陷导致耕地向塌陷水体转变以及林地面积的增加;2010-2018年生态总价值减少了2484.8万元,主要在于耕地大规模地转变为建设用地以及区域地下水位下降造成的水域面积减小。敏感性分析显示,耕地和水体是平原矿区生态系统服务价值最敏感的因素,耕地的敏感性指数由1990年的0.79降为2018年的0.28,说明其在生态服务价值中的影响逐年降低。 展开更多

关键词 煤矿区 生态服务价值 敏感性分析

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关闭煤矿矿井水中“双源”铁污染的电化学机理实验模拟 被引量：2

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作者 周来 叶涛 +2 位作者 郑双双 朱雪强 吴江峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期323-331,共9页

关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,... 关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,量化释放速率比,基于电化学模拟原理,以黄铁矿和矿用锚杆为模拟“双源”,制备成工作电极,利用循环伏安法和极化法等电化学方法以及X射线光电子能谱材料表面表征技术,对煤矿关闭初期双源共存下在酸性矿井水环境中氧化还原反应过程与铁释放机制进行了模拟研究。结果表明,溶解氧含量是影响黄铁矿和锚杆在酸性矿井水中发生氧化还原反应的重要抑制因素。黄铁矿与锚杆的氧化机制不同,黄铁矿在氧化过程中表面出现钝化效应,2种材料的最终氧化产物均为Fe^(3+)和SO_(4)^(2-)黄铁矿主要通过矿物表面的Fe^(2+)发生氧化反应释铁,锚杆主要通过材料表面铁及其氧化产物与溶液中酸性物质的反应释铁,且铁氧化物较单质铁优先反应。在模拟富氧(DO=7.0 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到8.3636 mm/a和7.8314 mm/a,估算年释铁速率分别达到1.2240 g/a和3.9395 g/a。在模拟井下低氧(DO=3.5 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到0.7324 mm/a和0.3642 mm/a,估算年释铁速率分别达到0.1072 g/a和0.1832 g/a。综合电化学参数与静态释铁实验表明,在溶解氧充足或缺乏的条件下,总体释铁速率比均为双源>锚杆>黄铁矿。 展开更多

关键词 关闭煤矿 酸性矿井水 双源释放 铁污染 电化学机理

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煤炭零碳开采技术 被引量：16

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作者 卞正富 伍小杰 +3 位作者 周跃进 程伟 雷少刚 朱超斌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2613-2625,共13页

在分析能源革命和全球绿色发展大趋势的基础上,提出了煤炭零碳或近零碳开采技术的概念与总体发展思路。煤炭零碳开采技术按照物质能量守恒定律,通过清洁能源消纳与源网荷储协同优化、二氧化碳地质封存、生态系统碳汇提升等实现煤炭开采... 在分析能源革命和全球绿色发展大趋势的基础上,提出了煤炭零碳或近零碳开采技术的概念与总体发展思路。煤炭零碳开采技术按照物质能量守恒定律,通过清洁能源消纳与源网荷储协同优化、二氧化碳地质封存、生态系统碳汇提升等实现煤炭开采过程二氧化碳的近零排放。井工煤矿和露天煤矿均以分布式能源为基础,借用虚拟电厂技术将矿区内部资源聚合,对源网荷储协同优化,构建矿区综合能源系统,平抑可再生能源电力的随机波动性,使得不同能源形态之间的耦合更加紧密,为能量的多级应用以及能源的合理配给提供保障,使用清洁能源是实现零碳开采的根本途径。二氧化碳地质封存包括密闭封存、矿化封存和吸附封存等形式,煤矿可充分利用开采煤炭形成的地下空间、岩体裂隙以及深部不可采煤层封存坑口燃煤电厂的二氧化碳,实现封存二氧化碳、处置固体废弃物和减轻下沉的多重效果,是实现零碳开采的重要手段。提升生态系统碳汇包括强化国土空间规划、提高土地种植利用率、优选植物、改良复垦土壤等方式,土壤与植物碳汇是实现零碳开采的必要补充。 展开更多

关键词 绿色开采 零碳开采 源网荷储协同优化 二氧化碳地质封存 生态系统碳汇

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热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷预测方法 被引量：8

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作者 李怀展 唐超 +4 位作者 郭广礼 陈福 李伟 周华安 黄建勇 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期242-251,共10页

煤炭地下气化是煤炭低碳绿色开采技术体系的重要组成,煤炭行业“双碳”目标的实施使得煤炭地下气化迎来良好的发展机遇。然而煤炭地下气化也会引起岩层移动及地表变形,导致利用地下气化回收井工难以开采的“三下”压煤时,严重威胁地面建... 煤炭地下气化是煤炭低碳绿色开采技术体系的重要组成,煤炭行业“双碳”目标的实施使得煤炭地下气化迎来良好的发展机遇。然而煤炭地下气化也会引起岩层移动及地表变形,导致利用地下气化回收井工难以开采的“三下”压煤时,严重威胁地面建(构)筑物安全。如何兼顾煤炭地下气化特点准确的预测其地表沉陷,已成为制约煤炭地下气化产业化应用的重要瓶颈之一。基于此,结合“条采-面采”后退式地下气化工艺特点,探究了热力耦合作用下煤炭地下气化引起地表沉陷的诱因,得出地下气化产生地表沉陷的根源是岩层挠曲与焦化隔离煤柱压缩变形。在此基础上,建立了热力耦合作用下煤炭地下气化顶板挠曲变形计算方法以及基于D-P准则的气化煤柱屈服模型与压缩计算方法,进而根据等效下沉空间原理构建了热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷精准预测模型,并通过乌兰察布煤炭地下气化地表沉陷的实测数据验证了新方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 岩层挠曲变形 煤柱屈服区宽度 地表沉陷预测

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3种喹诺酮类抗生素在骆马湖饮用水源地沉积物上的吸附特征 被引量：4

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作者 杨宇轩 徐瑞皎 +4 位作者 冯启言 宋媛 汪鹏 路平 孟庆俊 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期717-722,共6页

为探究喹诺酮类抗生素(QNs)在饮用水源地的吸附特征,2019年6月于江苏骆马湖饮用水源地采集沉积物样品,用5种动力学方程拟合沉积物对诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程,并用Langmuir和Freundlich模型拟合以上... 为探究喹诺酮类抗生素(QNs)在饮用水源地的吸附特征,2019年6月于江苏骆马湖饮用水源地采集沉积物样品,用5种动力学方程拟合沉积物对诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程,并用Langmuir和Freundlich模型拟合以上3种QNs的吸附热力学过程,分析了pH、水土比和不同Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+浓度对吸附过程的影响。结果表明:骆马湖沉积物对3种QNs的吸附在8h达到平衡,准二级动力学方程和Langmuir模型能更好地描述3种QNs的吸附动力学和热力学过程。酸性条件下,3种QNs的吸附效果更好,且在pH=5时平衡吸附量最大。平衡吸附量随着水土比的上升而下降。Na+对吸附的抑制作用不明显,Ca2+和Mg2+的抑制作用较强,而Al3+对吸附表现为促进作用。应在枯水期和南水北调时期加强对骆马湖饮用水源地(尤其是东北部)QNs污染的关注。 展开更多

关键词 喹诺酮类抗生素 饮用水源地 骆马湖 沉积物 吸附特征

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河北省关闭煤矿地质环境影响评价 被引量：11

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作者 顾一芳 冯启言 +1 位作者 孟磊 陈中山 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第5期118-121,共4页

在对河北省主要的关闭煤矿实地调查和遥感影像解译基础上,将关闭煤矿的地质环境影响评价指标体系划分为3个要素和11个指标,利用模糊综合评价方法建立了关闭煤矿的地质环境影响评价模型,采用改良指数标度的层次分析法确定各指标权重。评... 在对河北省主要的关闭煤矿实地调查和遥感影像解译基础上,将关闭煤矿的地质环境影响评价指标体系划分为3个要素和11个指标,利用模糊综合评价方法建立了关闭煤矿的地质环境影响评价模型,采用改良指数标度的层次分析法确定各指标权重。评价结果显示,在118处较大规模的关闭煤矿中,36处煤矿地质环境影响程度为严重和较严重状态,82处为轻微和较轻状态。严重、较严重的煤矿主要分布在蔚县矿区、宣下矿区、邯郸矿区。地质环境问题主要影响因子为土地资源压占、含水层破坏、地面塌陷和地裂缝等。 展开更多

关键词 河北省 关闭煤矿 地质环境影响评价 改进指数标度 层次分析法 模糊综合评价

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Fe^(3+)作用下煤矸石中黄铁矿的氧化速率和化学计量学特征 被引量：2

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作者 金韬 孟庆俊 +3 位作者 凤阳 胡振琪 崔雅红 冯启言 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第11期121-128,共8页

硫铁矿含量较高的煤矸石在水、氧存在的条件下会发生氧化反应产生酸性矿山废水(AMD),而Fe^(3+)是该氧化反应过程中的强氧化剂。为了研究Fe^(3+)作用下各类型煤矸石的氧化特征,设置不同初始Fe^(3+)浓度的酸性条件,对来源于3种煤系、不同... 硫铁矿含量较高的煤矸石在水、氧存在的条件下会发生氧化反应产生酸性矿山废水(AMD),而Fe^(3+)是该氧化反应过程中的强氧化剂。为了研究Fe^(3+)作用下各类型煤矸石的氧化特征,设置不同初始Fe^(3+)浓度的酸性条件,对来源于3种煤系、不同硫含量的煤矸石样品KL、DZ、SX及黄铁矿样品进行氧化产酸模拟试验,并通过产酸模拟试验中的[SO_(4)^(2−)]/[Fe^(2+)]化学计量比来验证试验体系遵循的化学反应。结果表明,在酸性条件下,各试样的氧化速率随液相中初始Fe^(3+)浓度的增加而增加,第1~7 d为煤矸石及黄铁矿的快速氧化反应期,氧化产酸反应主要受化学反应的控制,试验条件下该阶段黄铁矿的氧化速率可达5.23×10^(-5) mol/(L·h),而KL、DZ、SX的最大氧化速率分别为1.91×10^(-5) mol/(L·h)、1.1×10^(-7) mol/(L·h)和1.5×10^(-6) mol/(L·h)。煤矸石试样的氧化产酸过程与纯黄铁矿有显著区别:黄铁矿的氧化速率高于煤矸石,但煤矸石的铁溶出率却高于黄铁矿。不同煤矸石的氧化特征有较大差异:净产酸潜力最低的煤矸石DZ(22.89 kg/t,以H_(2)SO_(4)计,后同)氧化速率低于其他矸石样品;净产酸潜力值相当的KL(92.21 kg/t)和SX(90.58 kg/t)在Fe^(3+)的氧化反应过程中有较大差异,表现在[SO_(4)^(2−)]/[Fe^(2+)]化学计量比上。其中KL有着与黄铁矿相似的比值规律,遵循FeS_(2)在对应条件下的氧化机理,但SX的[SO_(4)^(2−)]/[Fe^(2+)]化学计量比远高于理论值,DZ的[SO_(4)^(2−)]/[Fe^(2+)]化学计量比总体最高,这可能由煤矸石的产碱矿物导致的。总体而言,煤矸石所含矿物情况和风化程度造成其产酸过程的差异,含硫量越高的煤矸石其产酸污染潜力随风化程度而增加。 展开更多

关键词 风化程度及含硫量 Fe^(3+)初始浓度 氧化速率 净产酸量 化学计量比 酸性矿山废水(AMD)

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矿山酸性废水抑酸技术研究现状与展望 被引量：11

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作者 李文博 冯启言 +1 位作者 李泽 徐瑞皎 《中国矿业》 2021年第12期8-14,共7页

矿山开采及闭矿产生的酸性矿井水、固废堆场产生的酸性淋滤液对矿山生态环境造成了严重的影响,系统梳理与总结相关研究成果对进一步推动矿山酸性废水治理具有重要意义。本文综述了阻氧覆盖、表面钝化、杀菌处理和微生物抑酸技术的方法... 矿山开采及闭矿产生的酸性矿井水、固废堆场产生的酸性淋滤液对矿山生态环境造成了严重的影响,系统梳理与总结相关研究成果对进一步推动矿山酸性废水治理具有重要意义。本文综述了阻氧覆盖、表面钝化、杀菌处理和微生物抑酸技术的方法原理与应用,分析了不同方法的优缺点和适应性。分析结果表明,抑制矿山废水酸化的方法主要包括物理化学法和微生物法。物理化学抑酸技术在一定程度上能够从源头抑制矿山酸性废水的产生,但存在适用条件有限、二次污染风险、材料易失效等缺点;微生物抑酸技术主要是通过铁还原菌、硫酸盐还原菌、复合型厌氧生物膜等抑酸微生物抑制矿山酸性废水的产生,但大多处于研发阶段和试验阶段。本文基于金属硫化矿物微生物催化氧化产酸机理,提出利用"微生物间拮抗与竞争作用"筛选高效抑酸微生物,探索矿山酸性废水抑酸处理新方法。 展开更多

关键词 矿山酸性废水 金属硫化矿物 抑酸处理技术 微生物抑酸

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超临界二氧化碳浸泡作用下烧变长焰煤力学性质演化规律试验研究

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作者 李怀展 唐超 +4 位作者 郭广礼 陈福 查剑锋 曹景春 李锐恒 《煤炭学报》 2025年第8期3818-3829,共12页

煤炭地下气化耦合二氧化碳封存为煤炭行业实现“碳达峰”“碳中和”目标提供了新的途径。然而超临界二氧化碳封存扰动下烧变煤体力学性质损伤可能引起隔离煤柱失稳,易诱发二氧化碳泄露风险甚至造成工程失败。针对目前缺乏超临界二氧化... 煤炭地下气化耦合二氧化碳封存为煤炭行业实现“碳达峰”“碳中和”目标提供了新的途径。然而超临界二氧化碳封存扰动下烧变煤体力学性质损伤可能引起隔离煤柱失稳,易诱发二氧化碳泄露风险甚至造成工程失败。针对目前缺乏超临界二氧化碳对烧变煤力学性质影响的研究,以长焰煤为研究对象,利用自制的超临界二氧化碳饱和增压装置,开展了烧变长焰煤的超临界二氧化碳浸泡力学试验。研究结果表明:①随着温度的升高和超临界二氧化碳浸泡时间增加,烧变煤样的单轴抗压强度减小,温度对烧变煤样单轴抗压强度影响更大;②超临界二氧化碳浸泡时间与温度使烧变煤样弹性模量降低,两者与弹性模量总体呈负相关关系,烧变煤样弹性模量对温度影响更为敏感;③烧变煤样抗拉强度随着温度以及超临界CO_(2)浸泡时间的增加而减弱,温度作用下烧变煤样抗拉强度变化更为剧烈。结合力学试验数据,建立了温度、浸泡时间和烧变煤样抗压强度、弹性模量、抗拉强度的关系函数,并利用XRD(X-RayDiffraction)与SEM(Scanning Electron Microscope)揭示了超临界二氧化碳浸泡作用下烧变长焰煤弱化机理。 展开更多

关键词 超临界二氧化碳 煤炭地下气化 烧变长焰煤 力学性质

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