“我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究”专题

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“我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究”专题

来源：煤炭学报

专题来自于《煤炭学报》2022年第6期。

行业视野: 煤炭学报
类别; 46个
关键词; 68位
专家; 17篇
论文; 8018IP
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《煤炭学报》“我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究”专题发布仪式在合肥举行

摘要：　　8月8日，由安徽理工大学、合肥工业大学、University of New South Wales、AGH University of Science and Technology、University of Queensland、University of Wollong

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《煤炭学报》2022年第6期封面

摘要：

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“我国关闭／废弃矿井资源精准开发利用研究” 专题特邀主编致读者

作者(Author)：袁亮, 赵毅鑫

摘要：　　我国“缺气、少油、富煤”，煤炭作为主体能源的地位在相当长一段时间内无法改变，仍将长期担负国家能源安全、经济持续健康发展的重任。随着我国能源供给侧结构性改革的深入以及能源产业淘汰落后产能工作的持续推进，加之华东、东北地区部分能源资源逐步枯竭，部分矿井已到达其生命周期，也有部分矿井不符合安全生产要求，或开采成本过高而亏损严重，正面临关闭或废弃，导致废弃矿井数量逐步增加。预计到 2030 年，我国关闭/ 废弃矿井将达到 1.5 万处。直接关闭或废弃此类矿井不仅会造成资源的巨大浪费和国有资产流失，还有可能诱发后续的安全、环境等问题。据调查，目前我国已关闭/ 废弃矿井中赋存煤炭资源量高达 420 亿 t、非常规天然气近 5000 亿 m3 、地下空间资源约为 72 亿 m3 ，并且还具有丰富的矿井水资源、地热资源、旅游资源等，这使得关闭或废弃矿井资源的综合开发利用成为我国面临的新课题、新难题。　　以美国、加拿大、德国为代表的欧美国家，在废弃矿井储能及空间利用等方面开展了大量研究工作，并已成功应用于工程实践，但是整体上仍未形成可供推广的成熟体系。我国矿井条件复杂、废弃矿井数量较多，同时考虑能源结构、技术水平、产业政策等自身特点，难以照搬国外模式。而且我国对于关闭/ 废弃矿井资源开发利用的研究起步较晚、基础理论研究薄弱、关键技术不成熟，开发利用程度远低于国外。因此，开展我国煤矿安全及废弃矿井资源开发利用研究迫在眉睫，这对于减少资源浪费、变废为宝具有重大的战略研究意义，同时可为关闭/ 废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展的战略路径，对推动资源枯竭型城市转型发展具有十分重要的经济意义和政治意义。　　鉴于此，《煤炭学报》于 2022 年第 6 期刊发“我国关闭/ 废弃矿井资源精准开发利用研究”专题。在征稿通知发布后，得到了从事该领域研究人员的积极响应，共收到稿件 58 篇，最终录用 13 篇。这些论文受到中国工程院咨询研究项目(2020XZ-13)、中国工程院院地合作项目(2020SX5)、国家自然科学基金系列项目(面上与青年)等资助。论文既有高水平的战略思考，如双碳目标下废弃矿井绿色低碳多能互补体系建设思考、深地医学研究新进展、废弃矿区游憩化利用研究评述与框架体系构建等，又有优秀的局部研究，如接菌对紫花苜蓿根系抗拉性及根菌复合土体抗剪强度影响、废弃矿井抽水蓄能句法视角下拓扑模型构建及空间优化等，实现了战略研究与高水平技术的有机结合。　　衷心希望我国关闭/ 废弃矿井资源开发利用能受到更多人的关注，能开展更多的相关研究，相信关闭/ 废弃矿井资源开发大有可为! 衷心感谢各位评审专家对稿件的认真评阅，感谢《煤炭学报》编辑部老师们为本专题的策划、评审和出版做出的辛勤工作。

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《煤炭学报》2022年第6期目次

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关闭矿山空间资源特征解析与转型路径

作者(Author)：董霁红, 吉莉, 高华东, 刘峰, 王蕾, 黄艳利

摘要：随着我国社会经济发展和煤炭资源的持续开发，部分矿井已到达其生命周期终点。预计到 2030 年，我国关闭矿井将达到 15 000 处，矿井直接关闭不仅会造成资源巨大浪费和国有资产流失，还可能诱发生态环境问题。针对关闭矿山引起资源浪费及环境与社会问题，如何科学开发利用关闭矿山资源，促进资源枯竭型矿区转型，已成为当今世界能源环境领域的重要议题。主要研究: 1. 分析国内外关闭矿山学术关注与相关研究热点，总结了关闭矿山领域主要有待研究解决的问题，探究关闭矿山研究理论体系及主要评价方法。 2. 采用卫星-机载-地面数据识别关闭矿山资源特征并划分了矿井地上 / 下资源类型，地上资源包括地表水资源、土地资源、工业广场和生活区建筑等，地下资源包括地下水资源、残留煤炭资源、地下空间资源和井下设备等。3. 运用井上 / 下空间资源评价模型，计算得到朱家河煤矿工业广场建筑空间体积为1.04×105 m3，井下空间包括井筒、巷道、硐室体积共 1.18×105 m3 ，总残留煤炭资源量近5 600万 t。 4 比较已有国内外关闭矿山转型利用方式，基于约束因子、转型适宜等级、资源条件等给出了关闭矿山转型路径技术体系。地上转型分为 4 个模式:矿业旅游开发利用模式、自然生态修复模式、融合地下空间利用模式、修复与开发综合利用模式。地下转型分为3个模式:地下资源再利用模式、经济利用开发模式、低碳生态发展模式。并根据资源转型路径确定步骤，制定了渭河流域 15 对关闭矿井最适转型路径。

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接菌对紫花苜蓿根系抗拉性及根菌复合土体抗剪强度影响

作者(Author)：毕银丽, 罗睿, 王双明

摘要：废弃矿井生态修复既包含井工采煤沉陷造成的根系拉伤修复，也包含露天开采边坡地质灾害治理。废弃矿井受采矿影响致使生态脆弱，植株成活率低，生态修复成为矿山环境治理的主要目标。利用微生物修复技术恢复根系功能成为研究热点。为了深入揭示2类共生真菌丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi，AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes，DSE)对根系抗拉强度及根土复合体抗剪强度的影响，以紫花苜蓿为研究对象，布设室内盆栽实验，设置不种植物不接菌为纯对照 CK1、种植植物不接菌为对照 CK2、单接菌AMF、单接菌DSE和双接菌 AMF+DSE 5 种处理，研究接菌对根系力学特性及菌根复合土的抗剪强度影响作用。结果表明:接菌与对照处理的土壤粒径组成大致相同:细砂粒>中砂粒>粗砂粒，接菌前后土壤构成中粗砂粒所占比重增高，细砂粒含量成倍降低。 5 种不同处理下的平均单根抗拉力及复合体抗剪强度由大至小依次为 AMF+DSE，DSE，AMF，CK2，CK1;平均单根抗拉强度依次为 AMF+DSE，CK2，AMF，DSE。 5 种处理下深度10 ~ 20，20 ~ 30 cm 处菌根复合土黏聚力比 30 ~ 40 cm 深度处的显著增加，黏聚力与根系分布相关;不同处理的根土复合体黏聚力均存在最优根径，即根径约为 0.6 mm 时黏聚力达到最大。该研究成果为微生物复垦机理提供了一种新的力学方法，为采煤沉陷地和地质灾害生物减损修复提供了一种新的思路。

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双碳目标下废弃矿井绿色低碳多能互补体系建设思考

作者(Author)：袁亮, 张通, 张庆贺, 江丙友, 吕鑫, 李姗姗, 付强

摘要：双碳战略目标下煤炭行业高质量发展迎来新的机遇与挑战，充分释放废弃矿井负碳增能潜力，创新风、光、水、热等新能源开发利用耦合新型物化储能协同发展模式，推进绿色循环低碳能源体系稳定发展。应对清洁能源稳定供给与煤炭工业净零发展挑战，提出废弃矿井绿色低碳多能互补体系，集成全息地质结构重构、多种能源融合、物化联合储能、碳固结利用、多网智慧调控、智能应急救援的产-储-固智慧新型负碳绿色能源供储体系，以地表地下联合空间为载体，多源数据融合数字孪生技术为支撑，风险智能判识预警与灾害应急救援为保障，实现废弃矿区多维度分级分类分区域联动清洁能源生产、储备、供给与碳捕集、封存、利用。凝练了废弃矿井绿色低碳多能互补体系发展面临的数字工程地质、多场时空耦合演化、功能地层空间维稳、风险超前精准预警和智能应急抢修救援等 5 个关键科学问题，提出了数字孪生工程原态场景、工程扰动多场耦合灾变演化、创新多能互补技术体系、CO2 工程封存与生态碳汇、分布式智能电网建设、数字风险预警系统和应急救援技术装备等7个主要研究方向，将为实现清洁能源稳续供给、碳永久封存、能-碳平衡循环发展，保障国家能源安全与经济社会高质量发展提供新途径。

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废弃矿区游憩化利用研究评述与框架体系构建

作者(Author)：汪秋菊, 彭苏萍

摘要：加强废弃矿区游憩化利用研究，对推动区域可持续发展和实现旅游高质量发展具有重要意义。为实现废弃矿区游憩化利用研究的规范化与系统化，采用文献综述法和归纳分析法系统梳理国内外废弃矿区游憩化利用研究内容、研究方法等相关成果；针对目前研究缺乏“人地关系”视角和忽视游憩化利用的动态性等问题，阐释废弃矿区游憩化利用“人地”关系内涵，揭示废弃矿区游憩化利用动态演进规律，构建了基于人地关系理论的研究框架与方法体系。研究认为，废弃矿区游憩化利用实质是以“人”的需求为起点，通过游憩功能重构，来协调废弃矿区再利用中涉及的“人”与自然环境中“地”关系，实现人地关系的优化。废弃矿区游憩化利用是一个动态演进过程，可划分为三个发展阶段：矛盾阶段、调和阶段和协调阶段。在“人”需求推动下，废弃矿区通过资源化、资本化、产业化和区域化，逐步演化成为“人地”关系和谐的新型休闲游憩功空间。废弃矿区游憩化利用未来研究应遵循“人”—“地”—“人地关系”的研究框架，研究“人”的动机目标、价值取向、利益诉求；剖析“地”的休闲游憩资源的构成及废弃矿区转换成为休闲游憩空间的条件；探讨“人地关系”和谐下废弃矿区游憩化利用模式、作用机制及其影响效应，提出废弃矿区游憩化利用的政策保障体系。

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