21世纪高新技术与我国矿业的发展与展望

在分析 2 1世纪前半叶我国矿业发展对科学技术需求的基础上 ,从地球矿产资源新领域开发、宇宙矿产资源开发前景、矿产开发利用技术变革三个方面 ,论述了今后四五十年间高科技发展对矿业科学与技术的影响 ,指出科学技术日新月异的进步 ,不仅给我国矿业科学大发展创造了前所未有的机遇 ,而且可能使矿业技术出现意想不到的变革。     

地下水利工程战略构想及关键技术展望

全球人口增长、资源短缺、环境污染等给人类发展带来前所未有的挑战,尤其是作为"生命之源、生产之要、生态之基"的水资源,面临着地球浅表部水资源短缺、水污染未有效控制、地下水位下降等突出问题,而地球深部水资源却极为丰富。围绕"向地球深部进军"的国家战略,以解决地表水资源短缺、地下水资源可持续开发利用以及为地下空间利用提供水资源保障为目标,将传统地表水利工程向地下发展,实施地下水利工程战略,提出地下水利工程的内涵与开发原则,凝练深部地下水补给、赋存与运移规律、地下水资源的工程调控、地下水利工程安全保障三大关键科学问题,以及地下水廊、地下水库、地下水网与蓄调水、地下水位调控、地下水体储能与发电和地下水生态环境监测、保护与修复等核心关键技术。以上战略构想和相应关键技术有望为地下空间绿色利用、国家生态文明建设等提供解决思路。     

煤炭深部开采与极限开采深度的研究与思考

从分析开采深度的增加导致一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重的特点入手,阐述了国内外关于深部、浅部差异的量化界线。进一步针对煤炭科学开采对资源储量和开采技术发展水平的要求,从工作面环境温度、巷道变形控制以及采动岩体能量聚集灾变等方面,论述了极限开采深度的概念,给出了极限深度范围。     

裂隙岩石拉伸断裂破坏理论分析试探

利用边界配置法对最大周向应力理论、有效应力理论进行了修正,建立了实验室尺度下拉剪裂纹的两种破坏准则,并通过相应的破坏准则建立起了岩石单轴拉伸强度与断裂韧度之间的关系,给出了量化裂隙岩石试件抗拉强度的无量纲量,分析了裂纹倾角、裂纹长度对裂纹尖端开裂角及裂隙岩石试件的抗拉断能力的影响。结果表明,开裂角以及裂隙岩石的抗拉断裂能力(抗拉强度)均随裂纹倾角的增大而增大;对于具有宏观裂隙的试件,开裂角及抗拉断能力随裂隙长度的增加而递减;试件的尺度对裂隙岩石的强度影响不容忽视。     

煤炭开发过程碳排放特征及碳中和发展的技术途径

理清煤炭开发过程碳排放特征,是推动煤炭开发过程碳达峰、碳中和的前提和基础.基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法,重点从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节,建立煤炭开发过程碳排放计算模型,测算煤炭开发过程碳排放量,并分析不同环节碳排放特征,提出煤炭开发过程碳减排技术途径.研究表明:1)生产用能碳排放强度呈下降趋势,...     

CO2碳酸化石灰岩酸解产物回收乙酸及副产沉淀碳酸钙

乙酸酸解石灰石造腔是一种建造地下储库同时环保地开采石灰岩制备沉淀碳酸钙的新方法。通过耦合乙酸酸解石灰石及酸解产物乙酸钙CO₂碳酸化的工艺过程,研究了乙酸酸解石灰岩的表面反应动力学和乙酸钙CO₂碳酸化的工艺技术条件。采用正交实验分析法,研究了CO₂碳酸化反应中乙酸钙浓度、反应温度、CO₂压力、反应时间对乙酸钙碳酸化反应制沉淀碳酸钙的影响,并通过正交实验确定了最优化操作条件。实验结果表明,乙酸酸解反应速率主要受乙酸浓度控制。CO₂碳酸化反应在当乙酸钙溶液浓度为0.631 mol·L^-1,CO₂压力为5.0 MPa,温度为80℃,反应时间为50 min时CO₂碳酸化效率达到最高（23.13%）,生成的沉淀碳酸钙产品各项指标均符合中国国标优级要求。     

低温碱尿素法制备纤维素纤维的研究进展

纤维素是最有可能大规模替代石油的资源,但是纤维素的特殊结构导致其难以溶解在普通溶剂中,也不能熔融纺丝,极大地限制了这类强极性高分子的工业发展, 因此纤维素纤维的高效绿色制备新方法成为国际研究热点。在我国张俐娜院士发明的低温碱尿素水溶液直接溶解纤维素新方法的基础上,我们在对这一新技术进行了纺丝工程研究,分别包括间歇式、连续式以及连续式原位化学改性。工程实验证明将双螺杆应用于纤维素的溶解,利用双螺杆挤出机的强剪切力可以明显提高纤维素的溶解效率,提高纤维素的溶解度,提高溶液均匀性并延长纺丝液凝胶时间,从而实现纤维素纺丝液的高浓度连续稳定纺丝。     

分数阶黏弹塑性蠕变模型试验研究

 现行利用等时曲线求长期强度的方法往往有以下两点不足：一是曲线上拐点不明显,确定长期强度带有一定的随意性;二是试验时间偏短、加载级数偏少,结果不够准确。针对湖北江汉盐岩进行为期约5个月的蠕变试验研究,获得较好的试验结果。试验得出的等时曲线上出现明显拐点,由此确定其长期强度。试验时间长和加载级数多有力地保障了试验结果的精度,可为实际工程提供参考。在前人研究成果基础上,通过两点改进建立新的分数阶黏弹塑性蠕变模型。并从推导过程、拟合结果和理论分析3个方面证实了改进后的模型更加简单、合理。     

煤炭发展的未来之路

正能源是一个国家可持续发展的重要基础。我国经济的持续高速发展表现出对能源的强劲需求,但是对以煤为主的化石能源的大规模生产与消费导致一系列环境问题。因此,我们必须思考如何实现煤炭生产和消费的变革,提高煤炭的开发利用效率,减少污染物和二氧化碳排放,降低对资源、生态、环境等的破坏,从而推动我国能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。     

煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想

从重大科学发现对能源科技发展重大促进作用的视角,研究煤炭科技革命的科学基础与技术演进趋势,提出了煤炭开发利用一体化、矿井建设与地下空间利用一体化、煤基多元清洁能源协同开发和煤炭洁净低碳高效利用四大煤炭革命理念;提出了近零生态损害的科学开采、近零排放的清洁低碳利用、矿井建设与地下空间一体化利用、深部原位流态化开采四大领域的全产业链煤炭技术革命路线图。结合我国煤炭开发利用的现状、资源空间分布以及能源结构随时间的变化规律,提出了煤炭革命3.0,4.0和5.0三个发展阶段构想,给出了每个阶段的战略目标;系统阐述了不同阶段实现目标需要突破的重大理论和前沿技术,形成了我国未来30年煤炭革命的技术路线及战略蓝图。