《煤炭学报》专题报道丨“关闭/废弃矿井资源开发利用研究”

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。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。为便于大家了解“关闭/废弃矿井资源开发利用研究”领域的最新科技成果，小编按照见刊时间，整理了该领域近几年在《煤炭学报》已刊发的论文，一起来看看吧！

行业视野: 煤炭学报
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一种废弃矿井地热资源再利用系统研究

作者(Author)：浦海, 卞正富, 张吉雄, 许军策

摘要：废弃矿井的再利用对矿业产业的可持续发展起着至关重要的作用。矿井废弃后仍赋存着丰富的资源，有潜在的积极用途，尤其是大量可再生地热资源的产生有着巨大的应用前景。论文分析了国外废弃矿井地热资源开采与利用现状，并提出了一种废弃矿井地热资源利用循环系统模型，该系统利用顶板垮落后采空区的储水优势，能够充分利用废弃矿井地热、水及空间资源，进行清洁能源的生产，避免了矿井废弃后资源的浪费与次生灾害的发生，同时可有效地降低温室气体排放和环境污染。研究结果表明：倾向长度350 m，走向长度4 000 m，高度6 m近水平工作面采空区的储水能力约为580 000 m3，静态储能约为5 200 MWh；考虑不同地层采空区的温度特性，设置冷热源水库，整个系统运行时功率可达8.4 MW，年供能约24 960 MWh，可约为250 000 m2住宅空间进行有效的供暖或制冷。与传统化石能源煤炭相比，系统运行时每年可减少约为7 812 t二氧化碳的排放，碳排放系数仅为0.072 kgCO2/kWh，降低了81%以上。此外，相关部门应建立健全废弃矿井的管理机构，提前做好矿井关闭前再利用计划。同时，矿业企业要做好再利用的技术储备与措施，实现废弃矿井的再利用，推动采矿区域环境恢复和经济复苏。该研究成果有助于为地热资源丰富、矿业发达区域利用废弃矿井地热资源提供有意义的参考。

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煤炭学报

2021年第02期

1828

1683
再论废弃矿井利用面临的科学问题与对策

作者(Author)：袁亮, 杨科

摘要：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四个关键科学问题，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）库容探测与防渗等四项关键核心技术。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。

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煤炭学报

2021年第01期

2206

2088
关闭煤矿采空区积水量预测及其演化过程分析

作者(Author)：丁艳青 , 逄仁昊 , 钱静 , 段李宏 ,

摘要：煤矿关闭之后地下水水位回升，但采空区的积水演化过程鲜有研究。因此，本文以徐州三河尖关闭煤矿为例，基于闭坑报告及钻孔数据资料，结合煤层底板标高3D曲线图确定采空区积水途径，基于回采空间法分煤层和分水平预测矿井积水量，依据水力学等相关理论，确定煤矿关闭后各水平涌水量取值，研究关闭煤矿采空区积水的演化过程。研究表明：根据煤层底板形态三维图预测矿井水首先流向矿井南北两翼的深部采空区及巷道，随后流经矿区东西两翼边缘区域的中部采空区，最后汇集到龙固背斜与张庄断层所在的浅部采空区。三河尖关闭煤矿共计积水9.88×106 m3，其中基于回采空间法计算得到三河尖关闭煤矿各煤层积水体积共计9.35×106 m3(采空区积水体积为7.86×106 m3，废弃巷道系统积水体积为1.49×106 m3)；其他储水空间积水体积为0.53×106 m3。随积水水位升高，涌水量逐渐降低，在-350～-400 m水平，涌水量值最低，为134.81 m3/h。煤矿关闭后采空区水位随时间回升的过程表明，积水初期，矿井深部采空区容积小、涌水量大、积水速度快；积水中期，采空区容积增大、涌水量降低且巷道数量增加，积水高度上升速度减慢；积水后期，浅部采空区容积变小，积水高度随时间增加迅速上升。由此预测煤矿关闭2546天后地下水将回升至-350 m水平。本研究有助于预测关闭煤矿采空区积水情况，为关闭煤矿水资源开发再利用提供理论依据。

煤炭学报

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