我国地下空间资源调查背景、需求及对策

地下空间资源调查是实现地下空间科学有序、安全规范开发利用的基础支撑。本文运用文献归纳法,收集相关法规政策、行业数据、论文资料等,系统梳理分析当前我国地下空间资源调查的基本背景、战略需求及工作基础。分析结果表明：我国地下空间资源调查技术和装备存在瓶颈、信息共享不畅、标准不健全、确权困难等问题。结合实际提出加强顶层设计、加快科研攻关、积极推进试点、加强信息化建设等对策,为推动实施地下空间资源调查工作提供参考。     

关于地下空间重要的国家资源 开发利用问题的思考

从构成城市建筑物的发展历史看,21世纪是人类开发利用地下空间的世纪。地下空间是国家的重要资源。全球陆地地表被各类工程建筑物等占去1/6,随着工业化、商业化、城市化进程的加快,人地矛盾加剧,土地的承载力加重,充分开发利用地下空间资源是必然趋势。城市地下空间开发利用技术的发展趋势是综合化、分层化与深层化、城市交通地下化等,提出了把地下空间开发作为国策、纳入城乡规划的法制轨道及加强地下空间的开发技术岩土工程勘察技术、开挖技术和设计施工技术等建议。     

平顶山矿区煤矿地下空间资源开发利用探究

中国平煤神马集团所属平顶山矿区,经过近70年的煤炭开采,形成了大量的煤矿地下空间资源,包括井工煤矿开采后遗留的井筒、巷道、硐室、采空区以及遗留煤炭、煤层气、地热水等。有巨大开发利用潜力和价值的特殊资源,引起了诸多领域广泛的关注,开展了不同方向前期理论研究和初步试验,通过对平顶山矿区煤矿地下空间进行调查、分类和分析,结合空间赋存特点提出了开展抽水蓄能、压缩空气储能、CO₂地质封存、地热能利用、建立仓储库、煤层气抽采等针对性的开发利用方案,为关闭退出矿井多元化开发提供思路。     

地下管线三维信息测量技术综述及前景展望

地下管线三维信息测量技术是管线施工和城市地下管网信息普查中必不可少的重要技术。本文对目前该领域的几种常用方法进行了简要介绍，分析了各种方法的适用范围和局限性，并由此对未来的地下管线测量技术的发展趋势作出了分析展望。考虑到惯性技术自主、抗干扰和精度高的独特优势，本文分析了将其应     

我国大陆地区煤矿2014年以来新增地下空间资源研究

我国煤矿地下空间资源丰富。本文对2014年-2018年上半年煤矿井新增的地下空间资源进行了估算,并对其空间分布进行了分析研究。估算表明,2014年-2018年上半年,我国大陆地区新形成可利用地下空间资源为33.85亿m_³,其中关闭煤矿井井巷可利用地下空间资源为1.31亿m_³,因采煤形成的工作面可利用地下空间资源为32.54亿m_³;因煤矿山关闭和采煤新形成的可利用地下空间资源较多的省份有山西省、内蒙古自治区、陕西省、贵州省、新疆维吾尔自治区等,新形成可利用地下空间资源主要分布于东北地区、华北地区、西北地区。     

地下空间的三维地籍确认

随着地下空间的开发，迫切需要利用三维地籍对地下空间进行数据管理和空间确权。介绍三维地籍的概念和特点，简述了地下空间利用中的立法薄弱和地下空间与三维地籍之间的关系；并指出现有的三维地籍所存在的问题。     

采空区自燃灾害治理技术体系建立与实施

通过对唐口煤矿自燃状况调查研究,监测采空区自燃标志性气体变化对采空区自燃危险性进行分析与预测,建立完整的大范围采空区自燃危险监测、评价系统,实施科学、有效的采空区自燃治理措施,形成了监测—评价—防治三位一体的自燃灾害治理技术体系,保障矿井安全生产。     

城市地质与地下空间利用

随着城市人口的急剧增加,城市发展面临许多棘手问题,如占用大量土地资源、建筑空间拥挤、交通堵塞、环境污染严重、城市综合防灾能力薄弱等等;吸取其他国家在解决城市发展方面的成功经验,针对具体情况,提出了解决问题的思路,尤其在公共交通、管线等方面,指出利用地下空间的重要性。需加强关注城市地质问题。     

关闭矿山地下空间资源定量评估与再利用途径

随着煤炭资源的长期开发,越来越多的煤矿面临关闭/废弃或已关闭。这些矿井历经长期开采,形成大量地下空间,传统的封井措施会造成巨大的地下空间资源浪费。在国内外关闭矿山数量增加与绿色发展时代背景之下,采用数学模型定量评估与管理关闭矿山地下空间资源,提出矿区资源再利用途径,不仅是能源环境领域的重要议题,而且也是社会关注的热点,还是矿山企业解决发展困境的迫切需求。主要研究内容包括：（1）划分了关闭矿山地下空间资源类型,提出了不同类型巷道空间计算方法、工作面采空区空间计算方法和井下残留煤炭资源的估算方法。（2）分析了国内外关闭矿山地下转型利用模式,构建基于生态效益、经济效益、社会效益的矿山转型综合效益评估指标体系,采用层次分析法评估关闭矿山地下空间不同转型方案的综合效益。在此基础上,通过比较分析得出关闭矿山地下空间资源最优转型利用路径。（3）以渭河流域某矿为例,估算得到某矿地下空间为1.18×10⁵ m³,残余资源量为5 600万t,地下转型方式按照效益由大到小依次为地下矿山博物馆、地下度假村和地下物资储备库。综合关闭矿山地上/下空间资源,根据资源特点与...     

我国转型煤矿井下空间资源开发利用新方向探讨

随着煤炭资源的长期开采、采矿技术的进步以及能源结构的调整,近年来越来越多的煤矿面临关闭或已关闭。目前针对废弃煤矿采取的主要措施是矿山环境恢复治理,以致遗留许多社会、经济和生态环境问题,且造成了矿区井上下资源的严重浪费。因此,如何科学、高效地解决煤矿关闭后的资源利用问题,实现矿山的成功转型利用,对煤炭工业乃至国民经济的发展具有重要战略意义。分析了转型煤矿资源类型,介绍了我国转型矿山开发利用现状,主要包括废弃工业广场建筑物、废弃土地(工业广场土地、沉陷区土地)的开发利用及建设矿山公园等。并指出国内废弃煤矿资源利用存在开发利用不充分、运行成本高等问题,特别是井下空间资源的开发利用率低。如井筒、巷道、硐室等井下空间资源,在封井后几乎全部浪费。因此,针对转型煤矿井下空间资源利用率低的问题,重点分析探讨了煤矿井下空间资源开发利用新方向,如利用煤矿井下空间资源储存石油、天然气,建设蓄能站以及地下城市等等,为我国关闭矿山的转型开发利用提供思路。     

井下胶带运输系统地面集中控制系统设计

介绍了利用工业现场总线技术与微机控制技术相结合 ,来实现煤矿井下胶带运输系统的地面集中远程监控的设计方法和具体运行方案     

金属非金属矿山双重防控体系信息管理系统设计方法

本文针对金属非金属矿山双重防控体系运行过程中风险辨识与评价不及时、安全检查不到位、隐患排查与治理不闭环等难题,研究金属非金属矿山双重防控体系信息管理系统设计与功能模块的实现过程。基于金属非金属矿山双重防控体系的建设思想和要求,结合数字化处理和互联网传输技术,探讨设计了由数据层、功能层、用户层和接入层构成的系统总体架构;通过分析双重预防机制的内部规律和关联逻辑关系,构建了风险管理、安全检查和隐患闭环管理三个核心业务模块的动态运行任务流程;运用流程化表征方法对矿山人机环管涉及的业务流程进行了流程化表征,开发了双重防控体系流程运转程序和表单化表征。最终实现双重防控机制安全信息的实时传递和即时推送,推动矿山全岗位职责全流程闭环管控运行,有效提升金属非金属矿山企业安全管理水平。     

综合自动化信息系统在平煤十三矿的应用

利用信息技术和自动化技术,将煤矿各子系统统一集成搭建成煤矿综合自动化信息平台,煤矿的环境安全信息和设备工况信息统一在系统平台上,实现了全矿井的数据采集、生产调度和决策指挥的网络化、信息化和科学化水平。     

地面-井下联合地震勘探确定岩溶陷落柱空间分布

为查明谢桥煤矿东二采区两个煤系岩层不均匀下沉的地质异常体构造的性质,利用验证孔及其测井曲线人工合成记录标定出地质异常体内的主要煤层层位,对三维数据在钻孔资料约束下重新处理,获得多属性切片与剖面,初步判定异常体为疑似陷落柱;再在井下采用高精度三分量震波勘探,探测结果表明,13118工作面东翼运输巷的8煤底板向下煤岩层分布尚稳定,只在测线中段出现煤层及其顶底板破碎现象,工作面南侧存在一直径150～200 m陷落柱,其北边界最近仅距离巷帮10 m左右.依据这种综合勘探结果拟定注浆封堵工程,工程施工证实探测结果是准确的.     

煤矿地下空间容量估算及开发利用研究

以煤矿地下空间科学利用为主线,以提升煤矿地下空间综合利用为目标,系统调研分析了我国煤矿地下空间容量,首次绘制了全国生产煤矿井下可利用空间分布图、距地级市50 km内煤矿可有效利用的地下空间分布图、全国煤矿有序退出井巷可利用地下空间分布图,并由此建立了煤矿地下空间的判识和估算方法,对煤矿采空区可利用地下空间进行了估算。进行了不同开发利用功能的围岩适建性研究,提出了煤矿地下空间开发利用的六大设计原则和四大设计理念,系统提出了煤矿地下空间利用的方向、技术及构想。结合京西煤矿地下空间可利用容量、关停顺序和内外部建设条件提出了合理的开发利用规划目标,作为典型案例设计了京西煤矿地下空间开发利用的构想。     

煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系

向地球深部要资源已成为国家战略。然而,现有的煤炭开采理论、技术及方法难以解决深部开采遇到的技术难题与环境污染问题,对煤炭开发与利用方式进行变革已势在必行。以煤炭技术变革为导向,以解决2 000 m以深煤炭资源开发的瓶颈难题为目标,系统阐述了煤炭深部原位开采的科学技术构想,提出了深部原位流态化开采的采动岩体力学理论、深部原位流态化开采的"三场"可视化理论、深部原位流态化开采的原位转化多物理场耦合理论、深部原位流态化开采的原位开采设计、转化与输运理论、深部原位流态化开采的地质保障技术、深部原位流态化开采的精准探测与导航技术、深部原位流态化开采的智能开拓布局技术、深部原位智能化洗选技术、深部原位采选充电气热一体化的流态化开采技术、深部原位无人化智能输送与提升技术、深部原位能量诱导物理破碎流态化开采技术、深部原位化学转化流态化开采技术、深部原位生物降解流态化开采技术、深部原位煤粉爆燃发电关键技术等。明确了煤炭深部原位流态化开采的战略路线,构建了煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系。     

地下矿山生产监控系统的开发和应用

地下矿山由于采用地下开采方式开采矿产资源,生产环境差,存在诸多不安全因素。杏山铁矿作为首钢矿业公司第一家地下矿山,建成了符合杏山铁矿实际的"十大自动化控制系统"和"六大安全系统",同时,为了对生产过程中的数据信息进行实时动态的监控,开发了"地下矿山生产监控系统",提高杏山铁矿对生产过程的管理和控制水平。     

煤矿地下水库储水空间构成分析及计算方法

针对西部近水平煤层煤矿地下水库有效储水空间难以确定的问题,提出了利用地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹方程计算各分带岩层冒落前后的体积差,从而确定煤矿地下水库不同分带内岩层的有效储水空间,解决了现有煤矿地下水库储水系数难以确定,导致地下水库储水空间计算困难的问题。基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与块体铰接带垮落岩层的空隙、裂隙与离层空间,得出了近水平煤层垮落带与块体铰接带有效储水空间的计算表达式。基于结构力学与断裂力学理论,分析了垮落带分界岩层可能形成的3种不同结构形式,推导了砌体梁结构、台阶岩梁结构及完全垮落情况下工作面上覆垮落带、块体铰接带分界岩层的垂直位移轨迹方程,得出了上覆不同岩层结构煤矿地下水库的有效储水空间理论计算表达式。以大柳塔煤矿近水平煤层煤矿地下水库工程实践为依托,采用UDEC数值模拟计算方法分析了工作面上覆岩层的断裂结构,研究得出了地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹曲线,发现地下水库四周边界位置较中间位置的垂直位移量小,即四周边界位置具有更大的储水空间。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对各分界岩层的垂直位移曲线进行了拟合分析,得出了煤矿地下水库的有效储水空间。基于不同计算时步上覆岩层垂直位移曲线的差异,分析了煤矿地下水库储水空间的时空演化规律。通过在大柳塔煤矿进行现场抽放水试验,验证了上述煤矿地下水库有效储水空间计算方法的可行性及计算结果的可靠性。