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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

我国煤矿固、液、气“三废”地质封存研究现状与生态 环境协同发展的关系

2024-08-13



创新点
1)扩展了我国煤矿地质封存的内涵。认为地质封存技术包括了将物质充填或注入地下岩层空区或土壤层,或者是将物质回填地表采坑、沟壑然后进行表层覆盖的贮存或处置技术。
2)梳理了煤矿“三废”(固、液、气)地质封存国内外研究现状,并阐明了其发展趋势。国内研究机构对“三废”地质封存领域的研究日益重视,研究成果在国际上占比较高,我国煤矿“三废”地质封存及生态环境协同发展意识和体系正在形成,但针对大规模“三废”地质封存、煤矿开采全周期“三废”地质封存循环系统、CO2捕集利用封存(CCUS)技术与生态环境之间的协同发展关系方面的研究成果不充足。
3)提出了我国开展“三废”(固、液、气)地质封存面临的问题和进一步发展的建议。标准规范、技术、成本及规模障碍是目前我国“三废”地质封存面临的主要问题,通过建立统一的环境协调机制,完善“三废”地质封存尤其是废液、废气地下灌注技术的标准规范,加大技术研发和强化行业联盟交流,以及建立相应的示范基地,有助于推进我国煤矿“三废”地质封存及生态环境协同发展领域的快速发展。

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我国煤矿固、液、气“三废”地质封存研究现状与生态环境协同发展的关系

作者:赵 康,伍 俊,马 超,朱开成,聂晶磊,胡华龙1
单位:1. 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心2. 北京科技大学 土木与资源工程学院3. 中煤国地控股有限公司
研究背景
 RESEARCH  BACKGROUND 
我国是世界上煤炭产量最多的国家,仅2020年的煤炭产量就居全世界总量的50%以上,产量大导致产生的固体废物逐渐增多,随之而来的煤矿“三废”处理问题备受关注。煤矿“三废”指的是煤矿开采、运输、利用过程中产生的固体、液体和气体废物,主要包括煤矸石、粉煤灰、高矿化废水、CO2等。其中煤矸石是煤炭开采和洗选过程产生的固体废物,产量可占煤炭产量的10%~25%,2021年年产煤矸石量约为7.43亿t。这些煤矿“三废”的产生和堆积,不仅会对周围生态环境造成影响,也会加速地球温室效应和全球气候变化,极大阻碍我国“双碳”目标的实现。
为了解决煤矿“三废”的堆存、泄漏和逸散等问题,积极推进绿色矿山政策的落实,自21世纪初以来,党中央、国务院陆续出台一系列举措,组织开展实地考察,颁布和实施《矿山地质环境保护规定》、《矿山地质环境保护与治理规划》等相关法规,推进专项治理,开展矿山复绿行动,累计治理矿山地质环境面积超过80万公顷。2008年,《全国矿产资源规划(2008—2015年)》将绿色矿山建设作为重点任务,部署启动了试点建设。党的十八大以来,发展绿色矿业,建设绿色矿山工作陆续纳入党中央国务院《关于加快推进生态文明建设的意见》和国家“十三五”“十四五”规划纲要。经过多年的努力,绿色矿山建设从倡议探索到试点示范,已成为各地推进矿业领域生态文明建设的重要平台和抓手,一批资源枯竭型城市的矿山地质环境得到及时有效修复。但整体来看,我国矿山地质环境修复和综合治理仍不适应新形势的要求,地表塌陷、耕地污染、植被和自然景观破坏等一系列关键性问题依然突出。
摘要
 ABSTRACT
我国是世界上受煤矿“三废”(固、液、气)环境污染非常严重的国家,在“三废”利用处理上开展了大量深入的研究和实践,但依然存在标准规范不完善、处理规模小和技术不健全等诸多问题。为了解决我国煤矿大规模“三废”低成本地质封存与生态环境协同发展问题,在国外关于地质封存定义的基础上,对我国地质封存的内涵进行了扩展;分析了“三废”地质封存研究进展和现状;梳理了国内外“三废”地质封存相关文献和专利发表情况;提出了我国开展“三废”地质封存面临的问题和进一步发展的建议;指出了我国“三废”地质封存面临的主要问题是环境领域的标准规范不健全,尤其是废液深井灌注方面的标准广泛缺失。
通过系统研究表明:国内研究机构对“三废”地质封存领域的研究日益重视,研究成果在国际上占比较高;我国煤矿“三废”地质封存及生态环境协同发展意识和体系正在形成,但针对大规模“三废”地质封存、煤矿开采全周期“三废”地质封存循环系统、CO2捕集利用封存(CCUS)技术与生态环境之间的协同发展关系方面的研究成果支撑不足,严重制约地质封存的理念、技术和工程的大规模实施应用。我国应尽快加强煤矿“三废”地质封存技术与生态环境协同发展方面的科技研发,通过建立完善标准规范、加大技术研发和加强环境监管等措施,推动我国煤矿绿色和可持续发展,助力我国“双碳”目标尽早实现。
部分图表






 1    煤矿三废处理技术分类


 2    煤矿三废地质封存及生态环境协同发展领域 SCI 

国内论文年代分布


 3    煤矿三废地质封存及生态环境协同发展领域国内外

学者 SCI 发文量年代分布


 4    煤矿三废地质封存及生态环境协同发展研究论文

国家/地区分布


 5    煤矿三废地质封存及生态环境协同

发展专利年代分布




 6    专利申请来源国家分布




作者简介


赵康,男,1980年生河南周口人,博士后、教授、博士生导师,现就职于生态环境部固体废物与化学品管理技术中心,江西省主要学科学术和技术带头人领军人才,江西省青年重点(杰出青年)基金项目获得者。主要从事矿山固废综合利用及生态环境修复、环境污染防控管理与技术、矿山压力及其控制等方面研究工作。近几年主持国家自然科学基金、中国科协十大工程技术难题项目、黄河流域生态环境保护与高质量发展课题、省主要学科学术和技术带头人领军人才项目等省部级以上项目近20项,主持地方政府、矿山企业科技攻关课题多项;以第一作者(通讯)在International Journal of Rock Mechanics and Mining SciencesCement and Concrete CompositesProcess Safety and Environmental Protection Environmental Science and Pollution Research、岩石力学与工程学报、硅酸盐学报等期刊发表论文80余篇;出版专著3部;第一发明人授权国家发明专利14项、登记软件著作权3项;获得省部级科技进步7项,编制标准6项。国家自然科学基金函评专家、国家土壤污染防治先行区建设指导帮扶专家、农业面源污染治理与监督指导专家、国家矿山安全监察局专家、多个省份科技专家库专家;《中国有色金属学报》中、英文版第一届青年编委;中国岩石力学与工程学会矿山采动损害与生态修复专业委员会第一届委员会副主任委员。


研究方向

1)环境污染防控管理与技术;(2)矿山固废综合利用及生态环境修复;(3)“无废城市”建设;(4)工程岩体监测及稳定性


主要成果

系统开展了金属尾矿胶结充填材料力学性能方面的研究;对尾矿、煤基固废井下充填、地表回填环境污染风险进行全生命周期评估;探索我国矿产资源型城市“无废城市”建设模式。




来源:

赵康伍俊马超我国煤矿固三废地质封存研究现状与生态环境协同发展的关系[J]. 煤炭学报202449(6):2785−2798.


责编:韩晋平‍‍‍
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