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  • 論文
    高級檢索
主辦單位：煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
首頁 > 專題

關注新質生產力：煤炭地質保障領域的創新成果精選

來源：煤田地質與勘探

高質量發展是新時代的硬道理，需要新的生產力理論來指導。習近平總書記在中共中央政治局第十一次集體學習時強調：“發展新質生產力是推動高質量發展的內在要求和重要著力點”“新質生產力已經在實踐中形成并展示出對高質量發展的強勁推動力、支撐力”。2024年政府工作報告提出，深入推進能源革命，控制化石能源消費，加快建設新型能源體系，為推動能源轉型、塑造新質生產力明確了方向，應把握“五個堅持”抓好落實：

一是堅持把保障能源安全放在首位；二是堅持能源科技創新引領；三是堅持走能源綠色低碳發展之路；四是堅持培育能源發展新動能；五是堅持能源體制機制創新。針對這幾個方向，《煤田地質與勘探》編輯部整理出近幾年刊發的綠色低碳發展、清潔高效利用、數字智能化、可再生能源相關的代表性文章，供大家參考學習：

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煤田地質與勘探

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59位

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  • 地質鉆進過程智能控制研究進展與發展前景

    作者(Author)： 陸承達, 甘超, 陳略峰, 陳鑫, 曹衛華, 吳敏

    摘要：復雜多變的地質環境和惡劣的施工條件給地質鉆進過程控制提出了巨大挑戰，大數據、人工智能等前沿技術的蓬勃發展給鉆探行業帶來了全新的發展機遇。首先，從鉆進過程感知與建模、鉆進過程智能優化與鉆進過程控制3個方面闡述地質鉆進過程智能控制的國內外發展現狀。在鉆進過程感知與建模方面，利用多源鉆進過程信息，建立地質環境模型，實現地質環境變化和鉆進過程狀態的感知，基于鉆進信息特征進行故障診斷和預警；在鉆進過程智能優化方面，建立鉆速預測模型，提出適合地質鉆進過程的鉆速優化算法，面向多樣約束條件和優化指標探索最優鉆進軌跡的設計；在鉆進過程控制方面，通過建立鉆柱、鉆進軌跡、鉆井液循環模型，設計控制器來調整鉆壓、轉速、泵量等操作參數，保障鉆進過程的安全高效。其次，論述了地質鉆進過程智能控制系統及其工程應用情況。最后，展望了未來需要攻克的基于工業物聯網的信息物理融合與鉆進過程智能控制技術，包括多目標和高維約束的優化決策與控制一體化技術以及融合大數據、云邊協同技術的網絡化智能管控，從而提升地質鉆進這類復雜工業系統的感知深度、綜合調度和全局優化能力。隨著新一輪找礦突破戰略行動的開展，需加快推進人工智能、新一代信息技術與地質鉆探相關工藝、理論方法和技術的深度融合，突破地質鉆進過程智能控制的關鍵科學問題，研發先進的智能地質裝備，為資源勘探和開發提供技術支撐。
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    煤田地質與勘探
    2023年第09期
    142
    76
  • 煤礦坑道鉆進過程智能優化與控制技術

    作者(Author)： 姚寧平, 吳敏, 陳略峰, 陸承達, 范海鵬, 張幼振, 李旺年, 姚克

    摘要：煤礦坑道鉆進施工環境惡劣、復雜的煤層結構和繁雜的操作工序造成鉆進效率低、鉆進成本高。開展煤礦坑道鉆進過程優化與控制技術的研究勢在必行。圍繞煤礦坑道鉆進控制過程關鍵技術，從含煤地層巖性智能識別、鉆進參數智能優化和智能控制3方面展開。首先，為了準確判斷含煤地層類型，建立基于BP-Adaboost的含煤地層巖性智能識別模型。然后，在不同含煤地層條件下，建立基于機械比能和鉆速的智能優化模型，為司鉆人員提供最優給進壓力和轉速參考值。進而，提出一種基于模糊PID的給進壓力控制策略，實現給進壓力的有效控制。最后，基于煤礦坑道鉆機智能鉆進系統在淮南礦區某煤礦井下進行了現場試驗。試驗結果表明：所提含煤地層巖性智能識別方法的識別準確率達到96.75%；智能優化方法顯著提升現場鉆速，消耗的機械比能降低，在提高鉆進效率的同時降低了鉆進成本；給進壓力控制策略使給進壓力穩定運行在最優值附近，減小給進系統超調的同時，提升系統的響應速度，使給進壓力的動態響應更加平穩。煤礦坑道鉆進過程智能優化與控制技術能夠保障鉆進過程安全高效運行，促進煤礦坑道鉆進技術智能化發展。
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    煤田地質與勘探
    2023年第09期
    244
    65
  • 利用煤炭開發地下空間儲能的技術路徑與地質保障

    作者(Author)： 孫強, 張衛強, 耿濟世, 胡建軍, 張玉良, 呂超, 葛振龍, 李鵬飛, 賈海梁, 劉亞斌, 李宇翔

    摘要：煤炭資源在我國能源結構中仍處于主體地位，但煤炭工業發展面臨著“碳達峰碳中和”的新挑戰。積極發展煤炭開發地下空間儲能技術，是推動能源利用低碳化和清潔化的有效手段，也是保證我國能源戰略安全的關鍵措施。結合當前儲能技術，探討了煤炭開發地下空間的利用現狀，圍繞利用煤炭開發地下空間抽水蓄能、熱儲能、壓縮空氣儲能、電化學儲能、生物質儲能等儲能新技術，重點闡述廢棄礦井不同能源類型的儲能理念及方式，系統分析儲能過程中面臨的地質保障關鍵技術難題。煤炭開發地下空間儲能新技術總體思路為：利用煤炭開發地下空間所具有的低位勢能差，將其用作梯級儲水庫(抽水蓄能)；或直接將其用作儲質、儲能空間(熱儲能、壓縮空氣儲能、電化學儲能、生物質儲能)，既可提升煤炭開發地下空間資源的開發利用率，又可避免土地資源浪費，盡量降低對生態環境的擾動。雖然煤炭開發地下空間可作為大規模儲能庫，但其開發利用過程仍存在一些亟待解決的地質問題以及地質保障技術。主要包括：(1)地質條件與選址適宜性分析和安全性評價，即對儲能空間的地質因素進行巖土工程性質和環境地質條件的系統研究，查明儲能空間穩定性主控因素及其權重，構建選址指標體系與評價方法，重點查明區域構造、圍巖體強度以及孔裂隙發育等情況，必須保證場地安全性。(2)儲能地質體構建及關鍵技術研究，即根據地下空間實際條件和相關參數構建儲能地質體在溫度(T)、滲流(H)、應力(M)、化學(C)耦合條件下的地質體多尺度性能演化模型，結合數值分析和仿真技術構建地下空間隔離墻，確立儲能空間體系，評價儲能潛力，創新地下空間圍巖加固改良、防滲等安全措施，并為地下空間儲能長期安全高效開發提供地質保障。(3)儲能地質體性能演化規律研究，即基于多相(固、液)、多場(溫度場、應力場、滲流場、化學場)耦合模型，揭示多尺度下(微觀、細觀、宏觀)圍巖熱損傷特性、圍巖疲勞強度劣化機制等，獲得儲能介質物性參數、注入量、注采頻率、儲能時間和儲能壓力等關鍵參數，提出合理的圍巖加固工藝與穩定性控制技術，分析覆巖長期沉降規律，為儲庫泄漏防治工程提供依據。(4)地下空間長期安全穩定性評估，即對煤炭開發地下空間地質條件、安全條件及環境條件等方面進行長時間、多尺度健康監測與動態評估，構建儲庫地質環境安全預警系統，分析運行過程及地質環境演變，為煤炭開發地下空間儲能提供全方位安全監測和預警。發展煤炭開發地下空間儲能技術可為我國井下空間資源利用提供思路，推進“雙碳”目標下我國煤炭產業向綠色清潔高效轉型發展。
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    煤田地質與勘探
    2023年第02期
    198
    134
  • 煤炭綠色開發地質保障體系的構建

    作者(Author)： 王雙明, 耿濟世, 李鵬飛, 孫強, 范章群, 李丹

    摘要：煤炭資源的大規模、高強度開采誘發了煤礦區地質條件和生態環境的損害,開展煤炭開采引起的地質結構–地下水環境–生態環境動態演化的耦合機制研究,發展煤炭綠色開發地質保障理論和技術,對于推動我國煤炭工業高質量發展有重要意義。結合當前煤炭開采技術,分析了煤炭綠色開發地質保障的研究現狀,提出了“煤炭綠色開發地質保障體系”的科學內涵。主要包括:(1)開采前煤炭賦存綜合地質條件勘查、評價,開采區生態環境類型劃分:通過三維地質結構、水文地質條件、巖土工程性質和生態環境等系統調查分析,闡明煤炭開采區損害類型及其主控因素。(2)煤炭采動作用下地質條件變化與地質結構功能系統演化:闡明煤炭開采條件下覆巖變形特征及地質條件響應模式和損害機理,揭示開采過程中應力場、變形場、滲流場等多場耦合作用下生態環境的時空演化特征和損害規律。(3)采后煤炭綠色地質保障技術與生態環境功能重建:研究采后覆巖結構、地質結構功能、生態環境的相互作用,提出采空區與遺留資源的利用途徑,恢復煤炭開采區生態環境功能?；诰珳士辈榕c監測,創建含地層結構、水文地質結構和巖體力學性質等信息的數據庫,建立煤炭開采地質結構演化動態模型,構建生態脆弱區煤炭資源開采與地質環境保護的綜合研究平臺,為煤炭全生命周期的綠色安全開發和生態環境保護提供支持,進而尋求破解煤炭開采與生態文明建設矛盾的最優途徑。煤炭綠色開采地質科學系統應從科學分析、科學對待、科學歸納3個方面出發,發展基礎地質學、采礦學、生態學、人文經濟學等多學科交叉的煤炭綠色開發地質保障理論與技術,構建以煤炭開采、地質工程、生態環境與人文經濟四位一體的綠色安全開發知識體系,服務煤炭綠色安全開采。
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    煤田地質與勘探
    2023年第01期
    170
    123
  • 論保水采煤技術體系

    作者(Author)： 范立民, 孫強, 馬立強, 李濤, 陳海富, 蔣澤泉

    摘要：保水采煤研究是我國西北部生態脆弱礦區水資源保護與煤炭高質量開發的理論基礎和依據。針對西北部生態脆弱礦區高強度開采對含水層及生態系統的影響和損害問題,闡述了保水采煤的發展歷程和科學內涵,保水采煤研究經歷了萌芽期、形成期、發展期和成熟期4個階段,目前已經形成較為完善的技術體系,主要表現在保水采煤理念被廣泛接受,保水采煤技術廣泛推廣應用,保水采煤的效果監測體系已經建成,保水采煤的標準規范體系初步形成。研究認為保水采煤的核心目標是保護具有供水或生態意義的目標含水層結構基本穩定。通過研究分析采煤對含水層擾動評價技術、保水采煤地質條件分區技術和導水裂隙帶發育高度預測技術等8項綜合保水采煤技術的技術原理、適用條件及工程應用效果,構建了保水采煤的技術體系研究基本框架,為我國西部大型煤炭基地綠色開采、科學開采提供理論與技術支撐。
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    煤田地質與勘探
    2023年第01期
    148
    156
  • “煤–水–環”綠色協調發展評價指標體系構建與應用——以寺河井田為例

    作者(Author)： 王慶偉, 郭彪, 宋梅, 閆強

    摘要：煤炭開采過程中煤、水、環三者關系的科學構建是煤炭綠色開發的基礎?；谙到y論的整體性和層次性原理出發，借鑒層次分析理論與灰色系統理論，以煤炭安全開采為目的，同時兼顧水資源與生態環境的保護，科學構建“煤-水-環”綠色協調發展評價指標體系。指標選取均是根據最新行業規程、技術標準及地方指導性規劃確定，在考量資源因素的同時兼顧技術發展與環境理念進步的因素；引入灰色系統理論用以度量各指標與目標層的關聯度，判定指標選取的科學性和邏輯合理性，并借助層次分析法理論分層次量化指標權重，克服以往在指標選取過程中的隨意性及與生產技術實際的脫離。以山西晉城寺河井田為重點評價對象，介紹指標分值的科學獲取方法，評價寺河井田“煤-水-環”綠色協調發展的現狀條件，詮釋“煤-水-環”綠色協調發展評價指標方法體系的可操作性。為驗證評價方法體系在同類井田的適用性，對成莊井田進行了評價，兩井田評價結果表明，綠色評價方法體系可以為煤炭資源科學開發提供參考，具有一定的實踐意義。
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    煤田地質與勘探
    2022年第04期
    164
    75
  • 煤炭資源型城市關閉煤礦產業綠色轉型路徑研究

    作者(Author)： 張麗峰, 汪秋菊

    摘要：隨著我國能源供給側結構性改革以及煤炭去產能政策的實施，我國關閉煤礦數量逐年增加，煤礦關閉后產業如何轉型成為迫切需要解決的問題。而關閉煤礦大都集中在煤炭資源型城市，關閉煤礦的發展與煤炭資源型城市發展密不可分，其優勢產業的選擇應與所在城市產業轉型方向相一致，才能使關閉煤礦資源得到有效利用，促進當地經濟高質量發展。依據新結構經濟學理論，利用耦合協調度模型，分析煤炭資源型城市的要素稟賦結構與產業結構的耦合協調程度及分類，據此提出了關閉煤礦產業綠色轉型的路徑。結果表明：2010—2018年，18個地級煤炭資源型城市耦合協調度介于0.4～0.9，耦合協調的類型主要是勉強協調和初級協調，良好協調城市較少。但2016年以后，產業結構與要素稟賦結構的耦合協調情況在退化，產業結構急需進行轉型和優化。其中，勉強協調型關閉煤礦應在逐步降低第一、二產業比重時，依據自身要素稟賦結構優先發展勞動密集型產業或者承接發達區域的勞動密集型產業；初級協調型關閉煤礦在逐步降低第二產業比重，增加第三產業比重時，要優先發展資本密集型和技術密集型產業，需要加大人力和物質資本的投入，不斷提高技術創新水平；中級和良好協調型關閉煤礦在大力發展第三產業的同時，也應發展資本密集型和技術密集型產業，但需要更多的人力和物質資本投入，以及更高的技術創新水平。關閉煤礦在產業綠色轉型過程中需要“有為”政府在人員、資產、技術、土地、交通、供水、通信等軟制度及硬基礎設施方面給予資金和政策扶持，使產業具有較強的競爭優勢，促進產業結構優化和升級。
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    煤田地質與勘探
    2022年第04期
    173
    164
  • 煤礦區碳排放的確認和低碳綠色發展途徑研究

    作者(Author)： 王猛, 馬如英, 代旭光, 單雅迪

    摘要：開展煤礦區碳排放的系統評價和減排路徑的綜合分析，是落實我國碳達峰與碳中和愿景的具體行動。針對煤礦區碳排放源邊界不清、核算模型缺乏及碳中和背景下發展方向等問題開展分析。通過文獻查閱、資料收集等方法，厘清煤礦區碳排放源邊界，并建立碳排放量核算模型，明確煤礦區低碳綠色發展方向。結果表明：煤礦區碳排放(CH4和CO2)來源可劃分為自然排放和人為排放兩大類，并細分為5種類型，針對不同碳排放源提出相應的數學模型；同時煤礦區要加大節能和低碳技術的投入，提高綜合資源的利用程度和瓦斯的監測力度，加強綠色礦山修復和建設，積極參與碳市場和碳排放權交易及培育適應市場的管理模式等一系列措施，逐步實現低碳、綠色產業體系；此外，煤礦相關單位應高瞻遠矚，深入分析并發揮政府的低碳環保政策的作用，與相關高校加強合作，在我國碳減排目標下，大力推動煤制氫技術的發展，突破CO2-ECBM和CCUS關鍵技術中的運輸、封存選址、安全穩定性評價、成本降低等瓶頸問題，以期在雙碳背景下碳減排過程中實現經濟、環保雙重效益。
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    煤田地質與勘探
    2021年第05期
    586
    174
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  • 中國煤炭科工

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