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论文推荐| 王双明等:论煤炭绿色开采的地质保障
来源:煤炭学报日期:2020-03-17浏览量:243

       本文从绿色开采地质保障的内涵、研究思路、科学问题、技术问题等方面系统阐释了煤炭绿色开采地质保障理论与技术,突出深部煤炭资源开采扰动下的地质条件变化,强调煤炭开采活动与地质结构和地表生态环境变化的整体研究,关注地下采掘工程引起时空效应范畴的地质条件变化和生态环境演化之间的耦合机制。(1)厘定了煤炭绿色开采地质保障的内涵是从煤炭资源赋存地质条件出发,为实现煤炭资源安全高效开采、减缓和减小采掘工程对地质条件和生态环境损害,提供地质理论和技术支撑。(2)形成了煤炭绿色开采地质保障“开采前精细勘查、开采过程中有效减损、开采后恢复利用”的总体研究思路。(3)提出煤炭绿色开采地质保障的重大科学问题是采前煤系矿产资源综合勘查和三维建模、采中地质条件变化探测和减损、采后地表环境监测修复和采空区遗留资源综合利用。(4)以减小环境损害为前提,以煤炭安全高效开采为目标,构建了涵盖找煤、勘探、开采及采空区利用全过程的煤炭绿色开采地质保障技术体系。


       作   者 王双明1,2,3,孙 强1,2,3,乔军伟1,2,3,王生全1,2,3


       作者单位 1. 西安科技大学 煤炭绿色开采地质研究院; 2. 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室; 3. 西安科技大学 地质与环境学院



1  研究背景

       我国能源资源“缺油、少气、相对富煤”的禀赋特征,决定了煤炭是我国的基础能源,是我国能源安全的战略保障。中国能源中长期(2030,2050)发展战略研究指出,受中国能源资源禀赋制约,煤炭的主体能源地位短期内难以发生改变,到2020年煤炭消费占比将维持在60%左右,2050年在40%左右。据前瞻产业研究院研究成果,今后一段时期我国煤炭年需求总量最低将保持在2%以上的增速。由于东部煤炭资源趋于枯竭,西部地区是今后中国煤炭工业生产的重点区域,但脆弱的生态环境严重制约着煤炭工业的可持续发展。贯彻绿色发展理念、推动煤炭绿色开采已成为新时代煤炭工业高质量发展的重大需求。

       煤系及煤系矿产资源是近地表地质体的重要组成部分,在地质结构上承受着上覆岩体自重应力,维系着近地表地质体的稳定。煤系资源开采形成地下空间,导致开采区地质结构和应力场发生变化,对人类的生产、生活和生态环境造成了重大影响。在保障国家煤炭基础能源安全供应的前提下,最大限度地降低煤系资源开发活动对自然环境造成的影响,预防和减小煤炭开采对地质条件与生态环境损害,是今后煤炭资源开发面临的重大科学和技术难题。

       前人在绿色煤炭、绿色勘查、绿色开采、绿色矿山等方面已开展了卓有成效的讨论和研究,内容集中在煤炭资源评价、高效开发、绿色矿山建设、矿山环境恢复治理等方面。笔者围绕煤炭资源勘查和开采全过程,以煤炭绿色开采为核心内容,以实现煤炭资源开采和生态环境保护协调发展为目标,提出煤炭绿色开采地质保障理论,构建绿色开采地质保障技术,服务于煤炭资源开采前、开采过程中、开采后(下文分别简称采前、采中、采后)全过程,为破解国家能源需求与环境保护之间矛盾提供战略思考。



2  摘   要

       受“缺油、少气、相对富煤”能源资源禀赋特点制约,煤炭一直是我国能源安全的基础保障。煤炭资源是地球演化过程形成的层状沉积矿产,是近地表地壳的组成部分,煤炭开采会对地质条件和生态环境造成损害。煤炭绿色开采地质保障从煤炭资源赋存地质条件出发,为实现煤炭资源安全高效开采、减缓和减小采掘工程对地质条件和生态环境损害,提供地质理论和技术支撑。

       从绿色开采地质保障的内涵、科学问题、技术问题、研究思路4个方面系统阐释了煤炭绿色开采地质保障理论与技术。煤炭绿色开采地质保障突出深部煤炭资源开采扰动下的地质条件变化,强调煤炭开采活动与地质结构和地表生态环境变化的整体研究,关注地下采掘工程引起时空效应范畴的地质条件变化和生态环境演化之间的耦合机制。

       总体研究思路是开采前精细勘查、开采过程有效减损、开采后恢复利用。采前实施空天地一体化精细勘查,查明煤系矿产资源空间赋存特征及维系地表生态系统的主要地质因素,构建涵盖煤系资源、地质条件、生态环境等要素的高精度三维模型,评价煤炭资源最佳利用方向和区域环境承载能力;采中进行地质条件损害探测、监测,揭示应力场、形变场、渗流场变化规律,研究煤系气、地下水运移和涌出特点,分析导致围岩动力灾害发生的地质因素,提出煤与瓦斯突出、水害、冲击地压等灾害超前预警理论及防控措施;采后进行采空区水体、有害气体、遗留资源的探测,巷道围岩、煤柱变形特征监测,研究煤-岩-水相互作用及采空区稳定性变化,开展地质条件及地表生态恢复演化过程研究,提出地下空间及遗留资源的综合利用理论与技术。煤炭绿色开采地质保障涵盖找煤、勘探、开采及采空区利用全过程,追求煤系矿产资源和生态环境保护协调发展。




文中图片

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绿色开采的主要内容 


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煤田地质条件及开采响应


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煤炭绿色开采的内涵


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煤炭开采影响因素及其相互关系


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煤炭绿色开采地质保障总体研究思路


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煤炭绿色开采地质保障技术



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来源:

王双明,孙强,乔军伟,等. 论煤炭绿色开采的地质保障[J]. 煤炭学报,2020,45(1):8-15.

WANG Shuangming,SUN Qiang,QIAO Junwei,et al. Geological guarantee of coal green mining[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(1):8-15.