摘要：针对煤矿顶板离层水突涌方式隐蔽、突涌形式多样、突涌机理不清及难以有效防治的特点,本文在总结全国离层水突涌煤矿地区分布、水文地质和开采条件的基础上,通过单轴抗压试验研究了不同地区泥岩在水力耦合作用下的力学强度劣化差异,通过理论和实际案例分析了顶板离层水突涌机理,并提出相应的防治措施。研究结果表明:水源、时间、空间和导水通道是离层水形成条件的主导因素;在浸水作用下横河煤矿泥岩强度降低了35%,低于榆树井煤矿的泥岩强度,表现出明显的差异性;离层水突涌类型分为动水压突水、岩层软化致灾、覆岩荷载及水压协同致灾、多煤层叠加开采突涌和断层离层耦合突涌,部分煤矿具有多种离层水突涌类型并存特性;对于可能发生复合型离层水突涌的煤矿,基于不同的开采条件提出离层水截流孔(导流孔)和注浆技术、部分充填开采、走向条带开采3种措施。通过研究导致煤矿顶板突水的机理能更好指导相似条件煤矿预防同类事故。

摘要：为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时,电磁波能量损耗较大,曲线内凹;充填其他介质时,电磁波损耗介于两者之间,可通过实测场强曲线、等值线变化,判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同,磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时,磁场强度在异常体内产生畸变,远离异常体后逐渐恢复正常分布,识别较为困难;故异常体直径越小,离接收点越远,识别越困难;当异常区为条状断层分布时,断层走向与巷道交角越小,受影响的测点较多,识别较容易;若断层走向与巷道交角变大,受影响的测点变少,则识别较困难,据此可大致判断断层走向。正常情况下,场强曲线呈左右对称的抛物线形态,中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同,曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时,曲线呈对称或不对称的“M”形。因此,在数据处理初期,由于场强曲线获取较快,可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性,但无法准确定位射线上不同区段的异常特征,可进一步结合层析成像分析,得到正确合理的认识。

摘要：煤炭是我国的主体能源和重要原料,为中华民族伟大复兴做出了不可磨灭的历史贡献,在今后较长时期内,特别是推动我国能源转型发展中还将发挥不可或缺的兜底保障作用。作为“双碳”目标的主战场,能源产业的减碳、降碳是我国“双碳”工作的重点方向。由于我国以煤为主的能源禀赋现状,在保障能源安全的基础上,降低煤炭消费总量及其消费过程中的碳排放强度是实现“双碳”目标的必然选择。当前,“双碳”目标已对煤炭行业整体技术布局和攻关方向提出了全新的要求,煤炭行业比过去任何时候都更加需要科技创新,需要用系统思维谋划、从多个方面统筹未来煤炭科技发展路径,全面推动能源安全新战略向纵深发展。以科学定“量”、绿色提“质”、创新领“路”为纲,探索推进煤炭消费转型升级的技术路径。阐述了开展煤炭安全区间研究的现实紧迫性,分析安全区间上下限影响因素,提出煤炭安全区间需要研究的科学命题;结合世界主要煤炭生产消费国家的绿色低碳科技发展布局和国内低碳科技发展动态,总结了新中国成立以来煤炭绿色低碳科技发展历程,阐述了煤炭工业开拓前进、发展改革、洁净煤技术框架建立、煤炭清洁高效利用、煤炭高质量发展等5个阶段推动绿色低碳发展取得的理论、技术和工业应用等方面的进展,提出了双碳背景下我国煤炭科技创新发展存在的短板与科技攻关需求;围绕技术升级、低碳融合、颠覆突破、负碳固碳等4种类型,提出了智能绿色开采、清洁低碳利用、煤矿瓦斯抽采利用、矿区生态修复+碳汇、矿井空间开发利用、绿氢(电)与煤炭转化融合、煤与生物质/废弃物协同利用、地热资源利用、井下流态化开采与转化一体化、煤基高能燃料合成、先进煤基碳素材料制备、深部原位CO_(2)与CH_(4)制氢、煤矿采空区/残采区/关闭矿井封存CO_(2)、CO_(2)驱油驱气、CO_(2)电化学催化转化捕集、CO_(2)矿化利用等绿色低碳科技创新攻关方向,为新形势下煤炭绿色低碳转型发展相关科技政策的制定提供决策参考,对引导煤炭行业顺应能源革命新形势、满足行业高质量发展新要求、抓住世界经济和能源格局调整新机遇具有重要意义。

摘要：煤化工行业是我国煤炭消费和CO_(2)排放的主要贡献者之一,在2030年前实现碳达峰目标要求下,煤化工行业高碳排放的发展模式将不可持续且面临巨大挑战,开展煤化工行业CO_(2)排放达峰路径研究、实现高碳能源的绿色低碳化利用成为亟待解决的问题.基于煤化工各子行业发展现状分析,综合考虑经济社会发展、节能低碳技术应用、原料和燃料结构调整等因素,采用下游部门需求法和项目法分别预测传统煤化工与现代煤化工各子行业未来发展规模,采用碳排放系数法预测不同情景下2021—2035年行业碳排放量变化趋势,判断行业实现碳达峰的关键措施、达峰时间和峰值.结果表明:①2019年我国煤化工行业碳排放量为5.4×10^(8)t,占全国碳排放总量的4.8%.其中,传统煤化工碳排放量为3.6×10^(8)t,现代煤化工碳排放量为1.8×10^(8)t.②基准情景下,煤化工行业无法在2030年前实现碳达峰;强化控制情景下,通过采取一系列控碳措施,可推动煤化工行业在2025年左右提前达到碳排放峰值.③控制现代煤化工规模、优化行业用能结构、优化甲醇原料结构等措施是煤化工行业碳减排的三项主要措施,到2030年可分别减少碳排放0.50×10^(8)、0.16×10^(8)和0.08×10^(8)t.研究显示,促进煤化工行业碳达峰应尽快实施控制现代煤化工发展规模、从源头减少传统煤化工产品需求、优化甲醇行业原料结构、优化煤化工用能结构、提高行业能效水平和促进产品固碳化等政策措施.

摘要：正确预测瓦斯涌出量对于煤矿安全生产有重要的现实意义,但是,工作面瓦斯涌出规律复杂,瓦斯涌出量各影响因素之间存在多重共线性,严重影响了预测的准确性。为研究回采工作面瓦斯涌出量与其多个影响因素之间的关系和特点,消除各因素之间的多重共线性,避免瓦斯涌出量预测出现“维数灾难”以及发生函数过拟合等问题,采用LASSO惩罚回归预测模型进行仿真预测,在原始特征空间的基础上,通过LARS算法实现降维,剔除无关和冗余的特征,最终筛选出一个包含煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层瓦斯含量、煤层挥发分产率、风量和煤层间距等6个高影响因素在内的最优特征子集,并使用交叉验证法将数据集分成10份,轮流将其中9份作为训练数据,1份作为测试数据,进行试验。最终,选取最高识别率的测试集参数建立预测模型,对煤矿现场数据进行预测,并与传统的主成分分析法预测结果进行了比较。研究结果表明:应用该模型预测回采工作面瓦斯涌出量,能够较好的保存原始数据集的特征意义,预测平均相对误差为6.52%,平均相对变动值为0.006,均方根误差为3.20,在预测精度和泛化能力方面,均明显优于传统的主成分分析回归模型,能够为井下瓦斯防治提供理论参考,对其他工程领域高维小样本数据预测问题的解决具有借鉴意义。

摘要：能源安全是国家安全与稳定发展的基石,能源高质量发展是国家经济长期增长的基本保障。文章分析俄乌冲突、美国能源统治和我国能源消费增长刚性需求等复杂国内外形势影响,以及我国能源转型发展的不确定性,总结其对我国能源发展和能源安全的战略要求;立足我国能源结构和资源禀赋,建立以化石能源为基础的自主可控、安全可靠的综合能源保障体系,发展多渠道能源开发和能源储备,制定支撑能源转型低碳发展的战略思路和技术路线;提出建立现代能源与矿业治理体系平台及拓扑图和构成:5G能源专网、能源与矿业大数据人工智能处理平台、区块链能源与矿业产业协作监管平台、省级和国家级监管中心,推进建立能源产业全方位安全观与现代能源矿业治理体系,为我国能源高质量发展和能源安全提供保障。

摘要：全球正向低碳能源结构转型,加之煤矿资源枯竭、瓦斯灾害等问题,关闭/废弃煤矿数量快速增加。煤矿关闭退出后,采空区残存甲烷持续向地面逸散,成为温室气体重要排放源。针对关闭/废弃煤矿甲烷残存量、排放速率、减排措施等系列问题,通过大量文献调研、梳理,明确了国内外关闭/废弃煤矿数量及高瓦斯矿井分布,归纳总结了采空区残存甲烷来源及残存量的估算方法,并借鉴天然气成藏研究领域中甲烷地质渗漏理论与研究方法,分析了残存甲烷排放机制及监测手段,最后提出了残存甲烷减排对策及面临挑战。研究发现:我国山西、贵州、重庆、湖南、江西等地区存在大量关闭/废弃煤矿,且残余煤主要是具有强甲烷吸附力的无烟煤,导致矿井残存甲烷量大,成为重要甲烷排放源;关闭/废弃煤矿甲烷从残余煤中解吸释放至采空区,然后经由井口、采动裂隙等通道排放至大气;通过卫星遥感、通量室法、地球化学探针法、微气象技术等手段,可实现对煤矿甲烷排放的有效监测。基于甲烷排放预测模型预测,到2050年关闭/废弃煤矿排放甲烷在煤炭开采释放甲烷总量中占比可能超过20%,解决关闭/废弃矿井甲烷排放问题刻不容缓。为此,提出了抽采利用、原位爆燃发电、微生物降解甲烷、注水淹没、甲烷排放通道封堵等减排对策,综合考虑减排成本、甲烷排放持续时间、地下水污染等限制性因素,认为采用矿化修复方法封堵覆岩采动微裂隙,可低成本实现关闭/废弃煤矿甲烷减排目标。

摘要：在碳达峰碳中和背景下,煤化工行业应采取更为积极的二氧化碳减排措施.基于煤化工行业原料结构调整、燃料结构调整、节能技术改造、末端捕集技术和产业结构调整五大节煤降碳措施力度不同,采用下游部门需求法和项目法以及大气污染物减排模型,核算预测3种情景(基准、政策和强化)煤化工行业煤炭消耗和二氧化碳排放变化,以及大气污染物协同减排效应.结果表明,煤化工行业基准和政策情景下煤炭消费量预计在“十四五”后期达峰,峰值分别为9.6亿t和9.3亿t;强化情景下有望在“十四五”前期达峰,峰值约为9.1亿t.二氧化碳排放量在基准、政策和强化情景下分别于“十五五”末期、“十四五”末期和“十四五”前期达峰,达峰量分别为6.4亿、 5.7亿和5.5亿t.控制现代煤化工项目建设规模、挖掘原料替代的空间以及节能技术改造是减少煤化工行业煤耗和二氧化碳排放的重要措施手段.实施煤化工行业节煤降碳措施,政策情景下预计到2035年每年可协同减少SO_(2)、 NO_(x)、 PM和VOCs等大气污染物排放3.7万、 4.3万、 1.1万和2.8万t.

摘要：针对沿空留巷受采动影响次数多、巷道变形量大、控制困难等问题,提出恒阻大变形高强度锚索巷内主动支护+顶板预裂爆破切顶卸压+分区域临时支护的支-卸一体化围岩协同控制技术,经工程应用检验,该技术方案所留巷道顶板、底板以及两帮之间的相对移近量较小,围岩控制效果良好,有助于节约煤炭资源,提高矿井回采率。

摘要：煤炭资源开发引起矿区生态碳汇总量的降低,在碳中和战略下探索煤矿区生态碳汇提升技术和模式具有重大意义.通过研究构建了包括管理模式与技术方法两个层次,土壤碳汇、植被碳汇和湿地碳汇这3个主要类别,矿区生态碳汇规划、碳汇监测调查、碳汇功能提升和碳汇损失防控等多项技术内容的煤矿区生态碳汇体系框架,明确了煤矿区的主要生态碳汇类型(以土壤碳汇和植被碳汇为主,其中高潜水位采煤沉陷区会涉及湿地碳汇)及生态碳汇损失形式(包括煤炭开采活动损失、生态植被建植过程损失和长期条件下生态稳定风险损失等),并针对土壤碳汇和植被碳汇提出煤矿区生态碳汇功能提升方法和碳汇损失防控措施.结果可为煤矿区生态碳汇方面的科学研究与工程建设提供参考.