晋城矿区废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究进展

废弃矿井煤层气资源丰富,抽采废弃矿井煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一.基于山西晋城矿区废弃矿井煤层气抽采实际,系统介绍了废弃矿井采空区煤层气赋存特征及其地面抽采技术的研究进展,分析了废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究现状和存在的问题,提出了目前我国废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究面临的关键科学问题和研究内容.研究...     

废弃煤矿采空区煤层气资源评价模型及应用

如何评价废弃煤矿采空区煤层气资源是其开发中遇到的关键问题。在对煤炭开采覆岩变形破坏规律研究的基础上,通过理论分析和数学推导,建立了废弃矿井煤层气资源量评价模型和方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价。研究结果表明,煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏。采空区煤层气资源主要由吸附气和游离气组成,主要来源于煤柱及残留煤层、临近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。基于采动覆岩变形破坏分带特征,根据破碎岩体孔隙率和碎胀系数关系,分别建立了采空区垮落带和断裂带内岩体孔隙体积模型。结合煤层气资源在废弃矿井中的分布特征,考虑煤炭开采采空区积水情况,建立了采空区积水量计算和含水饱和度计算模型,提出了废弃矿井煤层气资源量计算方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价分析,评价结果认为,废弃煤矿采空区煤层气资源丰富,井田面积为6.5 km2,二叠系山西组3号煤层煤层气总资源量为5.871 7×108m3,其中吸附气资源5.835 3×108m3,游离气资源0.036 4×108m3,资源丰度为0.902 0×108m3/km2。     

再论废弃矿井利用面临的科学问题与对策

在经济发展新常态和供给侧改革背景下,关闭/废弃矿井数量逐年增多,仍遗留大量可开发利用资源,开展关闭/废弃矿井资源开发利用意义重大。目前,相关研究工作仍相对滞后,难以系统解决遗留能源资源及地下空间开发利用等方面存在的科学问题和技术瓶颈。基于山西省关闭/废弃矿井资源禀赋与开发现状分析,结合关闭/废弃矿井遗留煤炭地下气化、遗留煤层气地面抽采、地下空间储能储物等重大需求,亟需研究关闭/废弃矿井能源资源协同综合利用评价方法、固-液-气及应力-位移-渗流-温度等多相多场动态演化机制、复杂遗留空间煤层气运移规律与储集成藏机理、复杂岩体多场耦合作用机理及稳定性控制等4个关键科学问题,攻克关闭/废弃矿井能源资源协同利用安全与风险评价技术、遗留煤炭地下气化炉构建及气化工艺、遗留煤层气资源地面抽采与利用、地下储库(储水、储油、储气等)库容探测与防渗等4项关键核心技术。基于矿井全生命周期绿色利用科学理念,以白家庄煤矿为例,提出了山西省关闭/废弃矿井遗留资源和空间资源"能源化、资源化、功能化"协同利用综合性解决方案,创新了"政产学研用金"协同机制为基础的关闭/废弃矿井能源资源精准开发与利用新模式。     

煤与煤层气资源开发全过程阶段划分及其开发效果评价

为更好地认识煤与煤层气两种资源开发的全过程，科学评价各阶段开发效果，基于煤层气矿业权和煤炭采矿权分置的现实以及现行的煤炭和煤层气开采的安全生产许可制度，考虑不同类型开采企业的性质和特点以及不同时空煤层气开发对煤炭生产的影响，对煤和煤层气开发全过程进行了系统研究分析。研究结果表明：煤炭与煤层气开发全过程可分为相互独立又相互联系的4个阶段，即：单纯性煤层气开发阶段、互惠性煤层气开发阶段、煤与瓦斯共采阶段和废弃矿井煤层气开发阶段。但随着“煤层气勘查、开采结束前，不设置煤炭矿业权”规定的落实，将来煤炭与煤层气开发仅有单纯性煤层气开发阶段、煤与瓦斯共采阶段和废弃矿井煤层气开发3个阶段。基于各开发阶段不同的的开发目标，提出了各阶段开发效果评价的内容和方法，用于指导各开发阶段开发方案的优选。     

山西省废弃矿井采空区煤层气地面抽采实践

历史上部分中小煤矿受回采工艺、技术等限制,采空区遗留有大量煤炭,所释放煤层气(瓦斯),对安全生产造成影响;部分煤层气通过上覆地表裂隙散放至大气中,造成环境污染。针对上述安全、环境及社会问题,以山西省废弃矿井采空区煤层气治理为工程背景,提出了废弃矿井采空区煤层气地面钻采技术及配套工艺体系。即使用惰性气体如氮气等作为地面钻井循环介质,安全揭露采空区顶板裂隙带及垮落带,根据煤层气浓度通过增压机组等设备进行负压抽采,实现分级抽采利用废弃矿井采空区煤层气的目的。应用实践表明,采空区地面井平均产能达2000m^3/d,部分高产井产能甚至达到6000m^3/d,抽采年限达6年以上。     

“双碳”目标下煤矿企业转型发展路径探析

煤矿企业转型发展是实现“双碳”目标的重要内容和必由之路。从“双碳”目标要求、能源结构优化需要和生态文明建设要求方面，分析了煤矿企业转型发展的意义和必要性。分析了转型发展面临的机遇和挑战，指出目前煤矿企业存在产能结构不优、生产中瓦斯排放造成的碳排放较高、矿井关闭退出路径不明、低效刚性生产模式及人才队伍与高质量发展需要存在较大差距等问题，并针对性地提出通过优化企业产能结构、推进煤炭低碳生产、充分开发利用退出矿井资源、加强人才建设体制改革等转型发展路径建议。     

两淮煤田煤层气与煤炭勘查开发时空配置关系

煤矿区煤层气勘查开发既存在煤炭、煤层气(瓦斯)勘探程度高的优势,也存在煤炭与煤层气矿业权大面积重置的劣势,因此进行煤层气与煤炭勘查开发时空配置关系研究,对实现煤矿区煤层气与煤炭安全高效协调开发具有非常重要的现实意义。综合分析煤炭开发时空接替规律和煤炭、煤层气矿业权设置现状,以煤炭矿井或勘查区为基本地质单元,两淮煤田可划分为7类性质不同的区块。在系统分析不同区块煤炭、煤层气勘查开发时序和煤层气开发方式的基础上,结合煤层气地质条件,以勘查开发的空间布局、时序安排为主线,深入探讨了两淮煤田7类区块的煤层气与煤炭勘查开发原则、煤层气开发方式、重点区块分布、含气面积及资源量等,建立了煤层气与煤炭勘查开发的时空配置模式,为矿业权重叠问题提供了技术解决方案。     

山西采煤采气一体化开发模式探讨

由于煤层气资源与煤炭资源共伴生的赋存特点,以及煤炭、煤层气矿业权设立的时序差异,导致山西省煤炭与煤层气矿业权呈现重叠区块多、重叠面积大的特点.为实现山西省采气采煤的有序衔接,在兼顾煤炭、煤层气矿业权人合法权益的基础上,促进煤炭、煤层气资源合理开发利用,促进双方矿业权人合理解决资源利用与安全互保等问题,本文通过对"晋城模...     

碳中和背景下废弃矿山环境正效应资源化开发利用

矿山环境正效应开发与利用是推动生态文明建设、延长矿业产业链、推进国家能源结构转型发展、实现“碳达峰”“碳中和”战略目标的重要途径。为系统化研究废弃矿山正效应资源化开发利用,从能源结构转型、碳中和视角出发,分析了矿产资源采掘及其环境负效应的碳源和碳排放,剖析了矿山环境正效应的内涵及其资源属性特征,阐述了生态资源、可回收资源、可再生资源、空间资源、旅游文化科普资源以及原位科学实验资源等正效应资源的开发利用对于削减废弃矿区碳源、增加生态碳汇及推动碳减排的潜在优势。结合内蒙古自治区“十四五”生态文明建设和碳达峰碳中和目标,讨论了开发利用正效应实现碳减排和修复自然碳汇,促进能源结构转型,助力资源型城市碳减排,助力原位科学试验和绿色低碳科技转化以及普及低碳生活能源消费知识等方面的重要作用。结合废弃矿山正效应资源化开发利用中的多元约束条件,从市场化运作和有效的竞争导向、正效应产品和产业政策引导、数字化智能化开发利用以及精准化碳核算等角度提出废弃矿山环境正效应开发利用与管理的对策建议,以期对我国建设北方生态安全屏障、推进废弃矿山资源化再利用以及实现能源行业减排增汇、绿色低碳发展和能源安全战略的有机统一...     

煤矿采动稳定区煤层气资源评估方法及其应用

受多煤层赋存条件和煤矿井下回采工艺影响,采空区内的大量遗煤导致废弃矿井或老采空区内赋存丰富煤层气资源,对这一资源的准确评估、合理开发和高效利用是我国进行非常规油气资源开发的重大需求,如何准确评估废弃矿井或老采空区的可抽采煤层气资源量是进行高效开发的关键问题。因此,通过分析煤层气的来源、赋存空间和关键影响因素,建立了基于“间接减法”理念的采动稳定区(废弃矿井或老采空区)煤层气资源评估模型,提出了进行采动稳定区煤层气资源评估的方法。运用建立的评估模型和方法,在晋城矿区成庄矿5310工作面区域进行了采动稳定区煤层气资源的地面井抽采试验,单井连续抽采433 d,抽采煤层气资源243.27万m3,抽采量核算与评估结果基本一致,初步证明了评估方法的适用性。     

金徽矿业郭家沟铅锌矿智能矿山系统建设

我国正处在矿业3.0向矿业4.0转型的重要时期,推进绿色矿山和数字化矿山建设已成为矿业转型升级的必由之路。本文以金徽矿业郭家沟铅锌矿为研究对象,将移动互联网、物联网、云计算、大数据技术、虚拟化技术等信息技术应用于矿山的生产及管理过程中,对矿山地质板块、采矿板块、安全管控等方面进行了智能化升级改造,实现了矿业开发互联化、物联化、数字化、感知化和智能化,从而确保矿山安全生产,提高矿山生产效率,最终实现无人矿山、安全矿山、智慧矿山。取得了明显的经济、社会效益的同时,也为同类型矿山进行智能化升级改造提供了参考和借鉴。     

深井困难条件下的巷道支护技术

根据新汶矿区实际情况重点阐述了困难条件下的巷道支护技术及达到的效果，对今后矿井的巷道设计及应用提供一定参考。     

碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择

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...     

矿山测量在沙溪铜矿构建数字矿山中的应用

阐述了数字矿山的理论基础,介绍了GPS测量技术和Dimine数字矿山软件中的测量模块及其在沙溪铜矿构建数字矿山中的具体应用,表明了矿山测量在构建数字矿山中的重要地位.     

中铝贵州分公司铝土矿山办矿模式探讨

介绍了贵州铝土矿资源状况和赋存特点,分析了中铝贵州分公司氧化铝用矿结构和存在的问题,对国内具有一定代表性的金属矿山的生产组织方式进行了研究,提出了适合中铝贵州分公司的办矿模式,可供类似企业参考.     

浅谈露天矿二量

介绍了露天矿贮备矿量的意义 ,并对贮备矿量的设置进行了详细的分析。     

Organic wastes as carbon sources to promote sulfate reducing bacterial activity for biological remediation of acid mine drainage

Chicken manure, dairy manure and sawdust were evaluated as carbon sources in promoting sulfate reduction, and the mechanism of heavy metals removal in sulfidogenic bioreactor was revealed. The sulfate reduction reached 79.04% for chicken manure, 64.78% for dairy manure, and 50.27% for sawdust on 35th day, which showed that chicken manure could promote sulfate reducing bacteria (SRB) activity, followed by dairy manure and sawdust. In batch experiment, although chicken and dairy manure bioreactors showed sulfidogenic activity, it demonstrated less than 5% contribution from sulfide precipitation and over 95% from other removal mechanisms (sorption to manure particles and hydroxides precipitation, etc.). Column bioreactor showed satisfactory performance in biological remediation of acid mine drainage, evidenced by effluent Eh and pH, high removal efficiencies of sulfate and metals, and a considerable SRB counts. SEM–EDS analysis of the formed precipitate showed metal sulfides were formed. The results indicated that organic waste played an important role in sulfidogenic activity, which could not only provide reducing condition and carbon source for sulfate reduction process, but also reduce the adverse effect of heavy metal and strong acidity on SRB activity owning to metals sorption and acidity buffer of organic waste.     

孙村矿深井主要生产系统改造技术方案研究

通过对孙村矿主要生产系统环节进行分析，找出制约矿井生产发展的主要环节、因素；研究如何达到提高矿井产量和经济效益、不断提高矿井参与市场竞争的能力、保持矿井可持续发展的办法和措施。     

露天转井下开拓工程施工网络计划优化

叙述了眼前山铁矿露天转地下开采工程量大,周期长、施工组织难度大、时间紧、任务重等现状,并结合矿山生产实际情况,重新对施工网络计划进行优化调整,保证在安全的前提下,实现矿山如期投产达产。     

黄陵一号煤矿实现数字化矿山的转型实践

为促进黄陵一号煤矿顺利实现智能化矿山建设,详细制定了黄陵一号煤矿数字化矿山建设策略并实践。首先陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿在2008年度启动数字化矿山建设,在第一期建设方面首先以搭建数据传输平台为基础,形成调度、监控、辅助系统的汇接与集管理为基本目标的建设愿景;接着在2014年对一期建设进行了升级完善,该阶段以达到数据传输流畅稳定,生产设备的集中控制常态化为建设目标,健全各类监控数据采集通道;2018年又通过建设安全信息共享平台,实现各类生产数据的统一管理。通过分析和实践,为下一步黄陵矿业公司实现智慧矿山奠定了基础,并阐述了一号煤矿实现智能化矿山的建设思路。