摘要：将我国数以万计的废弃煤矿井上下空间作为抽水蓄能电站的站址资源,不仅可以大幅度提高抽蓄装机容量,更好地稳定电网、消纳新能源、促进节能减排,而且可以实现废弃矿井资源循环利用。因此,开展废弃矿井抽水蓄能关键技术与工程示范研究具有重要的经济效益、生态价值和社会意义。基于煤炭矿井全生命周期利用理念,按照抽水蓄能技术原理、选址条件等方面对废弃煤矿井上下资源进行计算分析,初步提出废弃矿井抽水蓄能电站多能互补利用模式。以淮北石台煤矿为例,在综合分析矿井水文地质、资源条件、近郊新能源等因素的基础上,设计废弃煤矿多能源互补综合利用具体方案,并从资源条件、技术水平和经济社会效益等多角度论证其可行性;在此基础上,对石台矿抽水蓄能电站建设提出3点建议。研究成果丰富了废弃矿井抽水蓄能开发利用模式与方法,对废弃煤矿遗留空间资源的可持续利用与能源型城市转型升级发展具有重要意义。

摘要：随着煤炭产业去产能政策的深入推进,大量矿井面临关闭或废弃,但其仍赋存大量可利用资源,如何开发利用,已成为煤炭工业转型发展的一大难题。在分析国内废弃矿井工业旅游开发现状与地下空间旅游开发问题的基础上,借鉴学习国外废弃矿井旅游开发模式经验,并总结分析废弃矿井地下空间旅游资源的特征。探索废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式,提出基于视觉、触觉和听觉以及知识性、观赏性、参与性、娱乐性和趣味性的“三觉五性”设计方法。并针对目前废弃矿井地下空间资源开发利用中存在的问题,给出相应的对策,即:高度重视废弃矿井旅游资源开发,改善传统单一旅游模式,加强体验式旅游设计,对地下空间进行现代化功能型改造。对实现地下空间资源利用最大化,服务于国家发展建设、社会民生保障及经济发展提供一定参考。

摘要：随着我国“碳达峰,碳中和”目标的提出,煤炭在一次能源消费结构中的比例逐步下降,关停矿井数量逐年增多。直接关闭或废弃矿井不仅造成巨大的资源浪费,还极有可能诱发一系列的安全、环境等问题,需要因地制宜的提出符合我国废弃矿井现状的剩余资源开发利用模式。基于此,系统梳理了国内外废弃矿井开发再利用现状,着重讨论了废弃矿井地下空间储能的利用模式,针对性的提出了废弃矿井反季节循环储能工艺系统,该系统充分考虑了废弃矿井地下空间资源、地热资源、水资源和地上可再生资源,通过在沉陷区布置太阳能和风能发电设备,为周边用户和整个系统提供电能,以井下恒温岩土体中的巷道群和采空区为储能空间,以矿井水为储能介质,通过太阳能集热和地热能资源为周边用户供热/制冷,在无需供热/制冷的季节将热能储存至矿井地下,实现反季节循环储能。阐述了废弃矿井地下反季节循环储能亟需突破的3个关键技术:多尺度空间热储评估方法、废弃矿井反季节循环储能井上井下整体优化设计方法以及反季节循环储能多源耦合的运行模式。最后,以京西王平村废弃矿井为例研究了该系统的节能减排效益,结果表明:与传统化石燃料相比,应用反季节循环储能系统供热制冷,每年可减排二氧化碳约2781.1 t。若加入太阳能、风能集热发电系统,节能减排效果将更加明显。应高度重视废弃矿井资源开发利用,加大废弃矿井资源开发利用科学问题的研究力度。相关部门和矿山企业应积极稳步推进废弃矿井绿色低碳开发利用,提高可再生清洁能源利用比例,实施碳排放总量和强度“双控”,为国家“双碳”目标的实现提供助力。

摘要：废弃矿井地下空间利用是煤炭行业重点支持的方向。将地下空间利用、汛期蓄洪和冬季供热相结合,提出了基于地面引水蓄洪、井下蓄水储能和热泵取热技术的废弃矿井蓄洪储能与取热综合利用模式,阐述了该模式的概念、关键技术和科学问题;分析了我国废弃矿井分布及其与降水量分布之间的关系,论证了废弃矿井地下空间的蓄洪储能潜力。研究发现,安徽、河南、山东等13个省份的废弃矿井地下空间近6000万m3,可储存约6个西湖的水量,适宜开展废弃矿井地下蓄洪储能和取热的工程示范。其中,仅淮南矿区5个废弃矿井的地下空间资源高达30万m3,储能量达94500 GJ,可满足21万m2的建筑供暖需求。以旗山矿为例,设计了地面引水沟渠布置、井下储水空间布置以及矿井水提取和利用等方案,初步测算旗山矿蓄洪储能方案的供热功率可达6835 kW,可为13.67万m2的建筑供暖,减少二氧化碳排放量约5330 t,经济效益达350.75万元,初步论证了废弃矿井地下空间蓄洪储能的可行性。废弃矿井蓄洪储能与取热综合利用模式既可有效利用废弃矿井地下空间,还可以缓解汛期的局部洪涝灾害,并开发矿井水中的低品位清洁热能,对提高废弃矿井地下空间利用的附加值和推进废弃矿井地下空间利用有一定意义。

摘要：废弃矿井抽水蓄能电站“大落差、小空间、水质差”的特点决定了废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机需要满足“超高水头、小体积、高耐蚀”的要求。目前适用于废弃矿井抽水蓄能电站的水泵水轮机的研究还不够全面,以矿井水为工作介质的水泵水轮机腐蚀-磨损-空蚀耦合机理还不够系统,针对新能源消纳的水泵水轮机频繁切换工况过渡过程还不够明确,需要进一步开发水泵水轮机水力实物模型设计优化技术,研发水泵水轮机频繁切换工况过渡过程安全稳定运行技术,研究矿井水条件下水泵水轮机腐蚀-泥沙磨损-空蚀耦合机理及协同控制技术。

摘要：随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。

摘要：定量分析和研究废弃矿井淹没过程的水流特征对于预测和防止废弃矿井地下水淹没过程中诱发的次生灾害具有重要意义。建立了废弃矿井淹没的多种介质水流数学模型,得出了淹没补给水量随时间、矿井内淹没水位和补给水源含水层水位之间的相关关系,建立了淹没补给水量与相关影响因素之间的函数关系式,完成了矿井淹没过程中涌水量实时计算的FEFLOW模块设计和开发。进行了近水平煤层开采后废弃矿井充水淹没水位回弹过程的数值模拟计算,得到了不同充水介质在充水淹没过程中的水流和水位回弹特征。结果显示,FEFLOW二次开发模块运算效果良好,具有实用价值。

摘要：随着煤炭经历的大规模高强度开采和当今煤炭产业结构调整,大量资源枯竭和过剩产能矿井将关闭,废弃矿井潜在的地质灾害隐患与废弃矿井资源浪费问题将会越来越突出。根据2000年以来我国生产矿井数量和近年新建矿井数量,得出2000—2016年每年废弃矿井数量和累计废弃矿井总数;系统分析了废弃矿井潜在地质灾害隐患问题;提出不同地质灾害的防控技术和关键对策,并针对废弃矿井地下和地面资源的特点,探索了废弃矿井地下与地面资源的利用途径。

摘要：废弃矿井的重新再利用成为世界资源再利用的新主题,而用于井下探测工作的矿井机器人必须具有一定的防爆设计。在分析了国内外煤矿机器人防爆设计现状的基础上,对用于探测废弃矿井井下环境的轮式矿井机器人的结构进行了介绍,重点探讨机器人防爆设计,为今后矿井探测机器人的设计提供参考。

摘要：为了对废弃矿井进行科学合理的二次利用,依托湖北省大冶市铜矿区废弃矿井再利用项目,通过构建植物工厂智能栽培系统、气候与环境因子智能调控系统、低碳能源供给系统,以WEB服务器、5G物联网等技术为基础,实现了环境因子(光、水、气、肥)的协同控制,进而形成数据化、自动化程度高的农业工厂生产模式,有效推动智慧植物工厂的技术应用化进程。设计研发了自动搬运装置,实现栽培单元搬运的精确定位。在废弃矿井转型智慧植物工厂的同时也促进了相关农业技术的创新。通过选择高附加值的农作物品种进行栽培技术的优化,实现了资源价值最大化。为全国废弃矿井及资源枯竭城市的产业转型升级提供技术基础与实际参考。