废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式研究

随着煤炭产业去产能政策的深入推进,大量矿井面临关闭或废弃,但其仍赋存大量可利用资源,如何开发利用,已成为煤炭工业转型发展的一大难题。在分析国内废弃矿井工业旅游开发现状与地下空间旅游开发问题的基础上,借鉴学习国外废弃矿井旅游开发模式经验,并总结分析废弃矿井地下空间旅游资源的特征。探索废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式,提出基于视觉、触觉和听觉以及知识性、观赏性、参与性、娱乐性和趣味性的“三觉五性”设计方法。并针对目前废弃矿井地下空间资源开发利用中存在的问题,给出相应的对策,即:高度重视废弃矿井旅游资源开发,改善传统单一旅游模式,加强体验式旅游设计,对地下空间进行现代化功能型改造。对实现地下空间资源利用最大化,服务于国家发展建设、社会民生保障及经济发展提供一定参考。      

我国关闭/废弃矿井资源综合利用形势分析与对策研究

长期的矿产资源开采形成了数量众多的关闭/废弃矿井(山),包括煤矿、金属和非金属矿等。矿井关闭废弃后仍赋存着方方面面的可利用资源,除了伴生的各种矿产资源外,还拥有巨大的地下空间资源(采空区和巷道),特别是部分井下仍然有多种废弃物(设备、材料等)和空间设施可再利用。通过总结一些关闭/废弃矿井资源综合利用状况,研究其功能定位和综合利用战略,并提出将关闭/废弃矿井资源综合开发利用与国家和区域经济、社会发展统筹部署的思考与建议。     

关闭/废弃矿井地下空间资源精准开发利用模式研究

随着煤炭绿色资源的不断开采,位于煤炭开发利用全周期末端的矿井关闭\废弃问题逐渐显现,随之而来的关闭/废弃矿井地下空间资源开发利用成为一个亟须解决的问题。在对我国废弃矿井现状统计分析的基础上,以能源开采造成的地下空间方位、形态差异化为依据,将关闭/废弃矿井地下空间资源分为采空区空间资源、巷道空间资源、硐室空间资源;探讨了空间资源作为能源存储场所的单一利用方式和多方向、多领域协同多元开发利用的关闭/废弃矿井地下空间资源利用方式;并由此提出了一种关闭/废弃矿井地下空间分类分级精准利用模式,构建调研分析、工程类比初判、模型构建详估和软件决策系统研发为主干流程的精准开发利用系统,通过精准利用模式与精准开发利用系统模型对单一和多元开发利用方式进一步分析,为关闭/废弃矿井空间资源开发利用的研究和实践提供参考。      

莱芜市废弃矿井现状及治理措施研究

莱芜市是山东省内一座重要资源型城市,矿山开发历史悠久。矿产资源的开采支撑了经济社会的快速发展,同时,开采遗留形成的废弃矿井对环境造成了不同程度的破坏,给周边群众带来了安全隐患,也制约了城市的发展。该文在对莱芜市废弃矿井现状进行了调查分析的基础上,结合废弃矿井的特征、存在的安全和环境问题,进行了危险程度评估,并提出了治理的施工措施,可为其他资源型城市提供借鉴。     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。      

黄河流域九省区废弃矿井抽水蓄能利用潜力评估

针对我国关闭矿井资源利用率低、蓄电储能需求日益增长的问题,废弃矿井抽水蓄能技术是实现资源二次开发利用,提升电网调峰能力的有效手段。基于废弃矿井抽水蓄能电站工作原理与发展现状,提出在黄河流域九省区利用废弃矿井建设抽水蓄能电站的半地下式、全地下式2种模式。通过综合考虑空间、地质、水文、社会、经济与资源等影响因素,提出废弃矿井抽水蓄能电站选址评价指标体系,并进行黄河流域废弃矿井抽水蓄能电站实例分析。基于2016—2020年黄河流域九省区的废弃煤矿资料,利用废弃矿井抽水蓄能电站静态效益与动态效益计算方法,定量评估黄河流域九省区废弃煤矿抽水蓄能电站建设的开发潜力。结果表明:(1) 黄河流域九省区能源资源丰富,现阶段满足电力供应需求,但火电仍是电力供应主体且水电发展进入瓶颈阶段;(2) 影响废弃矿井抽水蓄能电站选址的重要因素为巷道空间体积、上下水库水位差、巷道围岩稳定性、巷道围岩渗透率与地下水循环特征;(3) 由黄河流域废弃矿井抽水蓄能电站实例分析可知,其发电效率可达到75.7%,可媲美常规抽水蓄能电站;(4) 2016—2020年黄河流域九省区废弃煤矿累计有效可利用井巷空间为4.7×107 m3,依据132座废弃矿井基本情况,从统计学角度估算出废弃矿井抽水蓄能电站可利用井巷空间为1.34×107 m3,利用其建设抽水蓄能电站年发电量可达3.78×109 kW·h,可满足2021年黄河流域九省区28.4%的弃风、弃光电量的消纳需求,每年直接经济效益约达21.2亿元。综上表明,黄河流域九省区废弃矿井抽水蓄能利用具有可观的发展前景。      

关闭煤矿工业广场再开发策略研究

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井陆续关停废弃,传统的独立工矿区因此沉寂,服务于煤炭生产和职工生活的工业广场面临功能丧失、土地闲置等问题。挖掘关闭煤矿工业广场的价值并赋予其新功能,是盘活存量资源、激发独立工矿区活力的关键。以山西省晋城市关闭煤矿凤凰山矿为例,研究该矿与晋城市的发展演变及其相互作用;分析关闭煤矿工业广场空间构成要素,采用层次分析法(AHP)进行价值评估,判明主要空间要素的价值特征与更新挑战;进而探索关闭煤矿工业广场的再开发城市设计策略。分析认为,山地矿业风貌与绿色生态本底是凤凰山矿的核心价值表征,应将风貌存续与生态保育作为再开发重点。关闭煤矿需确立“矿退城进”的更新目标,主动与城市产业对接,由“封闭的工业广场”转变为“开放的城市街区”。在此基础上,提出景观引导下的秩序控制、功能空间的整合与重置、交通体系的外通与内融、矿业文脉特色的延续与塑造、既有建筑的再循环改造5个方面的城市设计策略。研究表明,通过基础设施景观化改造,可在提升矿区环境质量的同时创造城市特色;借鉴城市设计思维可为关闭煤矿保护性再开发策略的制定提供帮助,在此类资源型地区的城市更新中具有应用前景。      

矿区废弃土地恢复治理的对策研究——基于陕西省铜川市的分析

治理矿区废弃土地有助于改善人居环境,本文以陕西省铜川市为例,分析了当前矿区废弃土地恢复治理的情况,阐述了治理的必要性,从政府、企业、社会等层面为资源型城市解决能源枯竭、环境恶化、城市转型等一系列问题提出了针对性的政策建议与意见.     

关闭矿井地上/下资源定量评估与转型路径探讨

随着我国关闭矿井数量逐年增加,对关闭矿井资源进行高效准确评估,实现关闭矿井转型升级,对煤炭行业发展乃至社会稳定具有重要战略意义。以陕西朱家河中型矿井为例,分析了关闭矿井地上/下资源特征及类型,提出了采用现场实测、探地雷达以及低空数据估算关闭矿井地上/下资源方法。研究表明:朱家河矿井井筒、大巷、井底车场及硐室可利用空间约为1.18×10~5 m~3,井下残留煤柱资源量达5 600万t,工业广场办公区、生产区、生活区以及辅助生产区空间容积达8.3×10~8 m~3;通过与现场实测结果对比分析,验证了探地雷达以及低空数据在关闭矿井空间资源评估方面应用的可行性;预估了2030年全国关闭矿井的空间容积。探讨了朱家河关闭矿井地上/下资源转型发展新路径,如构建井下储气站、井下水库和污水处理厂,开发矿区新农业,建立地下空间疗养院以及井下残留煤炭资源流态化开采等,形成的矿井转型发展技术体系可为关闭矿山资源评估及转型发展提供借鉴。     

废弃矿井煤层气储层描述

综合研究和展示了废弃矿井煤层气储层特征及其空间分布规律和运移机理。参考煤层气储层描述技术,研究了废弃矿井煤层气储层描述技术,提出了废弃矿井煤层气储层描述的内容。      

北京露天废弃矿山地质环境治理模式探讨

北京地区许多废弃的无主老矿山未实施矿山环境治理和土地资源恢复工程,矿区内地质环境和生态条件恶劣。本文对废弃矿山及其治理工程特点进行了分析,运用灰色关联度分析法,阐述了矿山废弃地土地资源破坏效应的四个因素——地表景观效应、土体污染效应、次生灾害效应、生态环境之间的联系。以房山区石窝大理石矿山废弃地治理工程为例,提出了矿山废弃地治理以矿山环境、灾害治理为主,以园林景观绿化为辅相结合的二维治理模式,在地形整治、挡土墙、绿化等措施的基础上进行园林景观的设计,结合周边居民生活需求,利用矿区内的正负地形渣堆和采石坑,进行景观的再生和组合,将采石坑设计成下沉式休闲公园和健身广场,希望通过园林景观绿化工程的实施,改善矿区及周边地表景观和生态环境。     

废弃煤矿瓦斯资源估算与评价方法构建及应用

基于我国废弃煤矿瓦斯资源勘探开发现状,为合理评估我国废弃煤矿瓦斯资源,提出"资源估算+初步评价"的思路,建立废弃煤矿瓦斯资源估算和评价方法,该方法具有所需参数少和实用性强等优点;依据废弃煤矿瓦斯涌出特点及废弃时间,划分废弃煤矿类型,将其分为稳定型和非稳定型两大类,非稳定型进一步划分为初期、中期和后期3个阶段;根据废弃煤...     

资源型城市矿业废弃地分类与再利用模式

资源型城市的粗放发展模式已不能适应当前城市绿色发展的要求,矿业废弃地严重阻碍了资源型城市的转型发展进程,如何对矿业废弃地进行合理再利用成为资源型城市转型亟待解决的问题。以我国262个资源型城市为案例地,筛选出117个矿业废弃地改造项目。根据矿区的内源性因素,划分出地表形态、分布区位、矿产类型3大类别,并剖析各个类别的特点;基于生态-经济-社会效益视角,归纳出7类再利用模式和10种改造方向;综合考虑战略任务、发展需求及再利用目标3方面的因素,提出矿业废弃地综合再利用思路。     

Simulation of groundwater level recovery in abandoned mines,Fengfeng coalfield,China

Abandoned mines are of high potential risk as they could be a large underground storage of pollutants(heavy metals and organic wastes, etc.). Various physical, chemical and biological reactions would take place when groundwater flows into underground spaces, which makes abandoned mine a huge potential hazard to groundwater environment. The recovery of groundwater level is one of the key elements controlling the reactions and causing such hazards. This paper simulated groundwater level recovery processes in the abandoned mines, Fengfeng coalfield by using the computer program FEFLOW. The paper integrated the pipe flow model, "three zones" model and groundwater inrush(discharge) model in the simulation of groundwater in the complex laneway-aquifer system. Groundwater flow in the laneway systems was considered pipe flow and described in Bernoulli equation. The water-bearing medium(coal seam roof) overlying the laneway systems was divided into "three zones" composed of the caving zone, fissure zone and bending zone based on the disruption degrees of previous mining. Groundwater in the Ordovician limestone aquifer(bottom of coal seam) flowing into laneway systems was considered a major inrush/recharge source, and its flow rate was calculated by an inrush(discharge) model which was newly developed in this study and incorporated into FEFLOW. The results showed that it would take approximately 95 days for groundwater in abandoned mines to recover to regional groundwater level elevation, and the total amount of water filling up would be about 1.41195×10~7 m~3, which is consistent with the actual data. The study could be of theoretical and practical significance to mitigate abandoned mines' hazards and improve mine groundwater utilization.     

长江经济带江苏段废弃露天矿山分布与生态修复遥感调查研究

江苏省长江沿岸废弃矿山修复治理是长江经济带生态修复的关键节点区域,如何快速、直观地获得区域内废弃矿山的分布和修复工程进展,成为长江经济带废弃矿山生态修复工程的重要工作之一。以江苏长江干流两岸10?km范围为研究区,以2017—2020?年4?期高分辨率遥感影像为数据源,采用ArcGIS平台人机交互解译和野外验证的方式,获取了研究区内露天废弃矿山分布情况、地质环境问题和生态修复情况等信息。结果表明:镇江市和南京市需修复面积较大,区内露天废弃矿山主要表现为矿山的采场和中转场地两类占地,涉及矿种以建筑石料用灰岩和建筑用砂矿为主;存在的主要矿山环境问题有地形地貌破坏、矿山地质灾害、矿区生态环境破坏和水土污染等;2018—2020 年研究区已修复面积和正在修复面积均呈上升趋势,截至2020 年10 月,研究区废弃矿山修复效果良好,修复面积占67.08%;主要生态修复措施有自然恢复、客土回填、土地平整、削坡、土地综合治理等。建议在进行修复治理工程时,最大限度地保护矿区原有地貌,充分利用土地资源。调查结果和建议可为同类型地区露天废弃矿山生态修复治理提供技术参考。     

徐州市矿山环境保护与治理工程研究

随着徐州市矿山环境保护与治理工程的实施,徐州市因采煤塌陷及开山采石造成的生态环境问题及景观破坏得到改善,废弃闲置的土地资源得到有效利用。通过分析徐州市矿山环境保护与治理的现状,以生态优先、以人为本及经济效益和示范效应为原则,部署废弃露采矿山治理、采煤塌陷地复垦及绿色矿山建设的重点工程,从资金筹措、技术支撑及政策保障等方面提出重点工程实施的保障措施。     

废弃矿井地下水淹没过程的水流与水位数值模拟

定量分析和研究废弃矿井淹没过程的水流特征对于预测和防止废弃矿井地下水淹没过程中诱发的次生灾害具有重要意义。建立了废弃矿井淹没的多种介质水流数学模型,得出了淹没补给水量随时间、矿井内淹没水位和补给水源含水层水位之间的相关关系,建立了淹没补给水量与相关影响因素之间的函数关系式,完成了矿井淹没过程中涌水量实时计算的FEFLOW模块设计和开发。进行了近水平煤层开采后废弃矿井充水淹没水位回弹过程的数值模拟计算,得到了不同充水介质在充水淹没过程中的水流和水位回弹特征。结果显示,FEFLOW二次开发模块运算效果良好,具有实用价值。      

基于Hyperion数据的矿区废弃土土壤恢复潜力

人类大规模地进行矿山开采造成生态环境问题, 导致土壤发生变化, 并引起矿山环境发生变化, 矿区废弃土土壤恢复有利于该地区矿山环境的改进.在野外实测光谱的基础上, 对江西德兴矿区废弃土土壤恢复潜力进行分析, 并结合Hyperion高光谱数据, 通过光谱吸收指数法反演铁离子含量、粘土矿物含量和有机质含量.结果显示, 在德兴矿区一号坝、二号坝、四号坝和铜矿的土壤有益成分相对较低.铁、粘土矿物和有机质含量高值区主要分布为有林地, 说明该区域土壤质量较好; 一号、二号、四号尾矿库、废石场及选矿厂等地区, 由于矿山的开采活动破坏了原有的土壤, 土地耕种存在一定的难度, 应采取相应的工程、生物和区域生态环境的改良等措施对土壤进行恢复治理.