“深地固体资源流态化开发”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“深地固体资源流态化开发”专题

来源：《矿业科学学报》2021年第3期

世界范围内,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。流态化开发是将深部固态矿产资源原位转化为气态、液态或气固液混态物质,在井下实现无人化、智能化的采选充、热电气等一体化开采与转化的流态化开采技术体系,颠覆传统的固态资源开采、运输和利用等模式;开辟新的采矿工业模式,引领矿产资源开采技术革命,实现“地上无煤、井下无人”的绿色环保开采目标。深地固体资源流态化开采可以改变目前矿业领域生产效率低、安全性差、生态破坏严重、资源采出率低、地面运输/ 转化能量损耗大等一系列问题。为推动我国固体资源流态化开采技术的发展,交流共享行业最新科技成果,《矿业科学学报》编辑部特邀请中国矿业大学(北京)葛世荣校长担任客座主编,周宏伟教授、鞠杨教授担任客座副主编,杨胜利副教授担任客座编辑,组织和策划“深地固体资源流态化开发” 专题。围绕“深地固体资源流态化开发开拓工艺、流态化采煤机器人设计、智能采掘-洗选-转化-传输-充填、智能遥感与控制”主题,面向行业广泛征集具有原创性和前瞻性的研究论文,最终录用论文6 篇。

行业视野: 采矿
类别; 29个
关键词; 24位
专家; 7篇
论文; 3003IP
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“深地固体资源流态化开发”专题简介

摘要：　　世界范围内,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。流态化开发是将深部固态矿产资源原位转化为气态、液态或气固液混态物质,在井下实现无人化、智能化的采选充、热电气等一体化开采与转化的流态化开采技术体系,颠覆传统的固态资源开采、运输和利用等模式;开辟新的采矿工业模式,引领矿产资源开采技术革命,实现“地上无煤、井下无人”的绿色环保开采目标。深地固体资源流态化开采可以改变目前矿业领域生产效率低、安全性差、生态破坏严重、资源采出率低、地面运输/ 转化能量损耗大等一系列问题。　　为推动我国固体资源流态化开采技术的发展,交流共享行业最新科技成果,《矿业科学学报》编辑部特邀请中国矿业大学(北京)葛世荣校长担任客座主编,周宏伟教授、鞠杨教授担任客座副主编,杨胜利副教授担任客座编辑,组织和策划“深地固体资源流态化开发” 专题。围绕“深地固体资源流态化开发开拓工艺、流态化采煤机器人设计、智能采掘-洗选-转化-传输-充填、智能遥感与控制”主题,面向行业广泛征集具有原创性和前瞻性的研究论文,最终录用论文6 篇。　　客座主编:葛世荣,教授,博士生导师,现任中国矿业大学(北京) 校长、党委副书记,从事智能矿山装备和工程摩擦学方面的研究,发表论文240 多篇,出版专著4 部,担任国家重点研发计划、973 项目首席科学家,获得国家技术发明二等奖2 项和国家科技进步二等奖1 项、三等奖1 项。获国家杰出青年科学基金、中国青年科技奖、国家有突出贡献的中青年技术专家、全国优秀科技工作者、何梁何利基金科技进步奖、世界能源论坛技术创新奖、孙越崎能源科技大奖等荣誉。担任第七届教育部科技委学部委员、世界摩擦学理事会副主席、中国煤炭工业安全科学技术学会副会长。　　客座副主编:周宏伟,教授,博士生导师,现任中国矿业大学( 北京) 能源与矿业学院院长,获长江学者特聘教授、北京市优秀教师、北京市高等学校教学名师等荣誉,入选国家百千万人才工程,享受国务院政府特殊津贴。兼任教育部高等学校力学基础课程教学指导委员会委员,中国力学学会理事。从事能源与矿业开发中的岩石力学研究,负责完成国家973 课题2 项、“ 十三五” 重点研发计划课题1 项、国家自然科学基金项目4 项、科技部国际合作项目1 项等,发表论文200 余篇。获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖、北京市教学成果奖等。　　客座副主编:鞠杨,教授,博士生导师,煤炭资源与安全开采国家重点实验室常务副主任。获国家杰出青年基金、长江学者特聘教授、国家万人计划领军人才等荣誉。兼任中国岩石力学与工程学会岩体数学物理模拟专委会副主任及十余种国内外主流期刊编委。从事深部能源开发岩体灾变的透明化理论与工程应用研究,承担国家与省部级重要科研项目30 余项。出版专著4 部,发表SCI 论文137 篇、EI 论文87 篇,入选Elsevier 高被引学者。授权国外发明专利17 件、国内发明专利26 件。获国家自然科学二等奖1 项、教育部自然科学一等奖3 项和省部级科技二等奖4 项。　　客座编辑:杨胜利,副教授,博士生导师,现任中国矿业大学( 北京) 能源与矿业学院副院长,放顶煤开采煤炭行业工程研究中心总工程师。获“ 教育部长江学者奖励计划” 青年学者、孙越崎青年科技奖、全国煤炭青年五四奖章等。从事厚煤层开采、矿山压力与岩层控制方面的科研,主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、横向项目等30 余项,获国家科技进步二等奖2 项,省部级奖10 余项,发表论文40 余篇,授权发明专利5 项,出版专著1 部。

矿业科学学报

2021年第03期

926
急倾斜煤层流态化反循环钻采技术研究

作者(Author)：张洪伟, 程敬义, 赵毅鑫, 李杨, 万志军, 王春耀

摘要：急倾斜煤层是广泛赋存于我国西部、南部等地区的复杂难采煤层,研发新型急倾斜煤层流态化无人开采方法对保障急倾斜煤层安全生产意义重大。为实现反循环连续式流态化开采,本文提出了一种深部急倾斜煤层流态化反循环钻采设备及工艺,设计了急倾斜煤层流态化反循环钻采一体机,论述了该钻采一体机的组成、架设方式和基本工作原理;提出了钻采平行作业工序,并解算了该反循环钻采方法的采煤工效、遗煤率、水射流辅助割煤和冲蚀落煤效率。结果表明,反循环钻采刀盘的直径越大,工作面采出率越高;在设计开采孔之间的重叠距离时,需要根据实际地质条件和目标采出率选用刀盘直径和开采孔重叠长度,保证较高的煤炭采出率;煤炭年产量随着刀盘推进速度的加快线性增加;钻采速度参数的选择和高压水射流辅助割煤工序对煤炭产量的提升具有重要影响。

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矿业科学学报

2021年第03期

325

221
加卸载煤体损伤-渗透特性影响因素实验研究

作者(Author)：徐超, 秦亮亮, 李晓敏, 杨港, 孙浩石

摘要：深部煤层开采过程中,多重因素影响着煤体损伤-渗透特性。为揭示采动煤体损伤-渗透特性演化规律,开展了不同工程条件代表的恒围压加轴压（路径1）、恒轴压卸围压（路径2）和同时加轴压卸围压（路径3）3种力学路径下煤体损伤-渗透实验,分析加卸载方式、轴压加载速率、围压卸荷速率以及围压等因素对型煤煤体损伤-渗透特性的影响规律。结果表明,不同加卸载方式显著影响着试样损伤程度,按严重程度排序依次是:路径1<路径2<路径3;试样的抗压强度随加卸载速率的增高而较快达到,损伤程度和渗透率增幅却随之增高;随着围压的增高,损伤的时间响应变慢,渗透率最终恢复程度降低,煤体的损伤、渗透特性具有显著的围压效应。能量累计量随时间的变化呈指数函数关系,损伤扩容后相对渗透率k/k0呈幂函数关系。

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矿业科学学报

2021年第03期

265

108
混凝土时间相关断裂模型研究综述

作者(Author)：陈宇龙, 曹鹏

摘要：混凝土结构在强震作用下的完整性以及带缝服役的稳定性关系到重大国家安全战略。这两个问题本质都涉及混凝土的时间相关断裂行为。混凝土材料时域相关的断裂行为可以笼统地概括为两个方面,即短时间在动态冲击荷载下的冲击断裂破坏和长时间稳态的蠕变断裂破坏。虽然两者都与时间存在关系,但是荷载作用时间却存在巨大的差异,这导致了混凝土动态破坏的内在机理迥异。本文综述了混凝土时间相关断裂模型研究的发展历程和主要成果,包括:宏观混凝土断裂力学模型与方法、细观混凝土断裂力学模型与方法、混凝土蠕变断裂行为研究。

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矿业科学学报

2021年第03期

269

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深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

作者(Author)：刘淑琴, 畅志兵, 刘金昌

摘要：我国深部煤炭资源储量丰富。煤炭地下气化可将其转化为燃气输出到地面,是深部煤炭原位流态化开采的重要途径。本文介绍了煤炭地下气化技术（UCG）的发展历程、技术现状以及中深部煤炭地下气化典型案例,基于现代煤炭地下气化技术体系剖析了深部煤炭地下气化的关键技术及技术攻关方向,展望了以天然气生产为目标的深部煤炭气化开采前景。UCG的发展呈现由矿井式向钻井式、由浅部煤层向深部煤层、由单一发电向综合利用的趋势;中深部煤炭地下气化的实践验证了深部煤炭地下气化的技术可行性。深部煤炭地下气化的关键技术主要包括地质评价和科学选址、气化炉构建技术、深部煤层高压点火技术、可控移动注入技术和深部火区地球物理探测技术。深部煤炭气化开采生产天然气,不仅可实现深部煤炭资源的清洁高效利用,还有望解决天然气消费的供需矛盾。

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矿业科学学报

2021年第03期

489

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深部流态化开采中原位煤粉爆轰发电技术构想

作者(Author)：聂百胜, 宫婕, 王晓彤, 彭超

摘要：针对煤矿井下煤粉环境污染及传统煤炭燃烧能量利用效率低等问题,提出了流态化开采过程中煤粉爆轰发电的能量利用方式。在煤矿井下流态化开采的同时,以煤粉为燃料,掺混相应的助燃剂诱发煤粉爆轰,利用爆轰产生的能量驱动发电机发电,降低传统燃煤燃烧发电过程中化学能到蒸汽内能再到机械能的能量损耗;爆轰残留物经过除尘净化后回填采空区,避免采空区坍塌,促进废弃物的资源化利用;余热和余能经过高效回收用于供暖供热,促进能量的多级利用。流态化开采煤粉爆轰发电的技术构想将促进煤炭资源能量利用率的提高,推进煤炭资源朝着清洁、高效、安全、智能化的方向发展。

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矿业科学学报

2021年第03期

406

501
深层金属矿原位流态化开采构想

作者(Author)：吴爱祥, 王洪江, 尹升华, 阮竹恩

摘要：我国浅部金属矿资源已趋于枯竭,逐渐转入1 000 m以深的开采。深地金属矿床开采面临着高应力、高井温、高井深的特殊开采环境,采用传统的采矿模式难以实现深部资源的安全高效经济开采。结合深层金属矿产资源开采的趋势,本文提出并阐述深层金属矿产资源的原位流态化开采构想的定义、具体内容与挑战。根据转化方式,将深层金属矿原位流态化开采分为深层金属矿原位溶浸开采和采选充一体化两个方向。基于深层金属矿原位流态化开采构想,阐述了在深层岩体力学、原位溶浸开采理论、采选充一体化装备、开采环境监控及再造、智能高效开采等方面所面临的重大课题与挑战。

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