“低碳减损绿色开采新技术与实践”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“低碳减损绿色开采新技术与实践”专题

2021年12月1日，国家九部委联合印发《“十四五”全国清洁生产推行方案》（以下简称《方案》）。《方案》指出了推行清洁生产是贯彻落实资源和保护环境基本国策的重要举措，是实现减污降碳协同增效的重要手段并提出要大力推进清洁生产科技创新和模式创新，推动清洁生产技术装备产业化。在碳达峰、碳中和新形势下，《方案》的出台对推行煤炭开采行业的清洁生产具有重要的现实意义和指导作用。煤炭开采会产生煤矸石、煤矿瓦斯和矿井水等污染物，同时引起地表沉陷和水土流失。近年来，煤炭开采行业清洁生产机制不断完善，推进了行业全面绿色转型。充填开采、煤与瓦斯共采、无煤柱开采等煤炭绿色开采技术得到全面推广，煤炭资源采出率显著提升。

基于此，非常有必要从煤炭开发源头出发，集中报道充填开采、注浆减沉开采、煤与瓦斯共采等低碳减损绿色开采成果。为此，《煤炭科学技术》于2024年第4期特别组织策划出版“低碳减损绿色开采新技术与实践”专题，共收到40余个单位的60余篇稿件，最终遴选出11篇具有代表性的论文，全面展示了我国在减损绿色开采和煤与瓦斯共采等方面的最新成果。

衷心感谢各位专家为专题撰稿!感谢评审专家对专题稿件的悉心评审!特别感谢安徽理工大学、中国矿业大学（北京）、太原理工大学、西安科技大学、中煤能源研究院有限公司、中煤科工开采研究院有限公司、国家能源投资集团等产学研单位在专题出版过程中给予的大力支持!希望以此专题为契机，推动煤炭低碳减损绿色开采领域不断涌现出更丰硕的创新性研究成果!

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 55个
关键词; 77位
专家; 11篇
论文; 1603IP
点击量; 412次
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坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理

作者(Author)：张玉军, 李友伟, 肖杰, 张志巍, 李嘉伟

摘要：针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题，充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术，提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法，研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应，详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理，并进行了实测验证。研究结果表明：预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变，并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏，坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和；揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应，计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量，定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系，改性后岩体能量存储能力降低，耗散能力增强；数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果，综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律，发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱，覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势，未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“s”形，而中位弱化呈“半抛形”，综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好；在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上，揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理；钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度，对比发现预裂弱化条件下裂采比降低，初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。

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煤炭科学技术

2024年第04期

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井工煤矿甲烷排放精准监测与核算

作者(Author)：解北京, 李晓旭, 张景顺, 栾铮, 李军, 陈伟, 王兹尧, 汤效平

摘要：甲烷作为全球第二大温室气体，具有增温潜势高、寿命短的特点，主要来源于煤炭、油气生产、农业、畜牧业和废弃物处理等领域。积极稳妥有序控制甲烷排放，兼具减缓全球温升的气候效益、能源资源化利用的经济效益、协同控制污染物的环境效益和减少生产事故的安全效益。甲烷也是煤矿生产排放中最主要的温室气体，目前对煤矿甲烷的排放监测及其在煤矿三维立体空间内的浓度分布研究将成为我国甲烷排放控制行动的重点，对煤矿企业更好顺应国家战略具有重要意义。选取山西某高瓦斯矿井、陕西某低瓦斯矿井进行甲烷排放监测核算，以固定监测、手工监测、无人机监测及矿后活动监测等方式研究我国高低瓦斯矿井甲烷分布，并对其甲烷排放量开展分析。结果表明：①美国Climate TRACE网站公布的山西某高瓦斯矿井、陕西某低瓦斯矿井2022年度甲烷排放量与实测法计算的结果差异较大，其中公布的某低瓦斯矿井年度甲烷排放量为实测法计算结果的10.92倍，自上而下的监测核算方法准确性不足，无法为碳交易提供可靠的数据支持。②矿后活动监测核算发现，采用IPCC缺省值计算的矿后活动甲烷排放量是实测法计算的3～5倍，且不同粒径和暴露时间下煤样反馈的矿后活动排放量差异较大。亟需一套统一精准的测试标准，为未来碳市场交易提供公平准确的数据。

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煤炭科学技术

2024年第04期

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煤矿矿区绿色低碳评价指标构建及应用

作者(Author)：金向阳, 李杨, 于雷, 李要娜, 雷兴海, 王楠, 鄢明慈, 夏雪, 任玉琦

摘要：煤矿矿区是煤炭生产的重要基地，对当地经济和能源供应具有重要意义。在我国能源开发和环境保护中，矿区规划占据着举足轻重的地位。随着全球能源格局的变化以及我国提出的“碳达峰、碳中和”战略目标，煤矿矿区的规划不再仅仅局限于资源的开采，更要注重生态环境的保护与修复，以及矿区经济的可持续发展。因此，有必要将“双碳”规划的内容纳入到矿区总体规划中，以此来引导煤炭行业的可持续发展，并支持国家的“双碳”战略目标。为了进行矿区“双碳”规划，首先需要对矿区的碳排放现状进行详细评估，从而为“双碳”规划提供科学依据。以煤矿矿区为视角，提出了“三步法”构建评价指标，即综合分析法初选指标、社会网络分析法补充指标和模型法校核指标。该指标体系包含7项一级指标和36项二级指标，引入模糊变量隶属度函数，建立模型对二级评价指标量化计算，采用逐层模糊综合评价法，对矿区绿色低碳度进行评价。以宁夏积家井矿区为案例，应用本研究的评价体系进行实证分析。结果表明，积家井矿区在绿色低碳发展方面尚处于较低水平，但同时也显示出巨大的改善潜力。针对评价结果，提出矿区未来应当注重合理利用土地资源，加强土地复垦，强化生态重建与保护措施，为矿区的绿色低碳转型提供了可行的路径。

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