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采矿与安全工程学报 2023年第5期40卷 1003-1017页

作者：姚强岭曹胜根闫仑李存宝李学华陈胜焱李海涛种照辉中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 深圳大学深圳市深部工程科学与绿色能源重点实验室广东深圳518060

“碳达峰、碳中和”是煤矿行业转型的重大机遇与严峻挑战。我国因煤炭资源开发产生了规模巨大的地下空间资源,结合煤矿行业绿色开发的切实需求,聚焦煤矿采动空间的资源化利用,基于我国煤系沉积岩地质盖层概况与CO_(2)理论封存能力,提出... 详细信息

“碳达峰、碳中和”是煤矿行业转型的重大机遇与严峻挑战。我国因煤炭资源开发产生了规模巨大的地下空间资源,结合煤矿行业绿色开发的切实需求,聚焦煤矿采动空间的资源化利用,基于我国煤系沉积岩地质盖层概况与CO_(2)理论封存能力,提出煤矿采动空间CO_(2)地质封存、运移与固化理论和技术框架。该理论的核心科学问题是CO_(2)-水-煤系沉积岩相互作用机理与CO_(2)采动空间的运移规律;亟待解决的关键技术包括:煤系沉积岩地质盖层保护性开发与盖层人工修复技术,基于多功能测井的CO_(2)高效示踪技术,采动空间CO_(2)矿化辅料研发,矿井水污染监测、识别与处理技术。研究煤系沉积岩地质盖层封存能力影响因素,揭示CO_(2)采动空间运移规律,分析CO_(2)采动空间多场多相耦合作用机理,掌握CO_(2)封存工况条件下的矿井水水质演变特征,形成时空尺度上的采动空间CO_(2)地质封存、运移与固化规划理论和体系,提高其技术经济合理性。实现煤矿采动空间CO_(2)地质封存、运移与固化,助力煤矿企业对煤系资源充分开发,增加我国碳封存潜力与封存路径,经济社会效果显著。

关键词： “双碳”目标煤矿采动空间 CO_(2)地质封存煤系沉积岩地质盖层

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“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO_(2)地下封存途径与技术难题探索

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煤炭学报 2022年第1期47卷 45-60页

作者：王双明申艳军孙强刘浪师庆民朱梦博张波崔世东西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054

煤炭作为我国主体能源地位短期内难以改变,但煤炭工业发展面临着“碳达峰,碳中和”目标的新挑战,积极推动煤炭资源绿色开采与低碳利用,充分发挥煤炭安全供给的兜底作用,是保障国家能源安全的重大现实需求。而CO_(2)排放是煤炭工业可持... 详细信息

煤炭作为我国主体能源地位短期内难以改变,但煤炭工业发展面临着“碳达峰,碳中和”目标的新挑战,积极推动煤炭资源绿色开采与低碳利用,充分发挥煤炭安全供给的兜底作用,是保障国家能源安全的重大现实需求。而CO_(2)排放是煤炭工业可持续发展面临的最大制约,探索大规模、低成本CO_(2)封存技术是煤炭资源低碳化利用必须面对及破解的难题。在对煤层自然封存CO_(2)和CO_(2)气藏赋存地质条件研究基础上,探讨和展望利用煤炭开采、地下气化及原位热解等形成的扰动空间进行CO_(2)地下封存的技术途径,并明确了实现CO_(2)地下高效封存的必备条件:①煤层上部存在不受开采扰动影响的地质密闭层是实现煤矿扰动空间CO_(2)封存的先决要求;②构建功能性充填空间是实现CO_(2)地下封存的核心工作;③由功能性充填体围限的碎裂岩体、气化煤灰及热解半焦等封存载体物性特征是影响CO_(2)封存量及封存效果的重要因素。据此,剖析了进行CO_(2)地下封存亟待解决的技术难题:①实现CO_(2)地下封存的地质条件及评价方法;②构建CO_(2)封存空间的材料与工程技术;③煤炭开采、气化及热解扰动范围探测与CO_(2)封存潜力评价;④CO_(2)充注与封存效果监测及评估。在此基础上,针对煤炭开采、地下气化及原位热解过程中形成的扰动空间特点,分别提出了煤层采空区碎裂岩体、煤地下气化灰渣及碎裂岩体、煤原位热解半焦进行CO_(2)地下封存的实现途径。

关键词： “双碳”目标煤炭开采扰动空间 CO_(2)地下封存地质盖层扰动空间封存途径

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含煤岩系CO_(2)突出对浅层CO_(2)地质封存的启示

绿色矿山

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绿色矿山 2023年第1期1卷 33-47页

作者：王双明寇海波申艳军刘浪顾霖骏陈兴李子一西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学理学院陕西西安710054 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

“双碳”目标是事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体的重大决策。探索大规模、低成本、低能耗的CO_(2)浅层地质封存技术,对促进我国煤炭工业绿色低碳化发展、实现“双碳”目标具有重要意义。甘肃窑街矿区天然CO_(2)气藏埋藏浅、... 详细信息

“双碳”目标是事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体的重大决策。探索大规模、低成本、低能耗的CO_(2)浅层地质封存技术,对促进我国煤炭工业绿色低碳化发展、实现“双碳”目标具有重要意义。甘肃窑街矿区天然CO_(2)气藏埋藏浅、赋存量大,属于典型的CO_(2)浅层地质封存区,且其长期封存于浅层直至因受采动干扰才发生突出泄露。详细剖析该含煤岩系CO_(2)突出案例,对实现CO_(2)浅层地质封存具有重要的启示和借鉴。据此,开展了窑街矿区典型CO_(2)突出事故分布特征及潜在规律研究,结合突出事故与地质特征的关联性分析,揭示了窑街矿区海石湾井田和三矿井田可实现CO_(2)长期封存地质机制。在此基础上,基于窑街矿区CO_(2)富集构造地质特点,分析了后续开展浅层CO_(2)地质封存的若干启示。研究表明:①F19深大断裂及其分支断裂和其他次级断裂在天然CO_(2)气藏成藏过程中起到了导气断裂、储气断裂和封气断裂的功能,开采过程中破坏了CO_(2)积聚区的应力平衡和封闭条件是造成CO_(2)突出的根本原因;②海石湾井田为压扭性断层以及煤体基质吸附膨胀-化学反应协同侧向封闭,油页岩盖层垂向封闭的CO_(2)立体式封闭构造体系;三矿井田为压扭性断层侧向封闭,铝质泥岩、油页岩砂岩互层地质盖层垂向封闭,为实现CO_(2)富集封闭形成了良好的地层组合配置模式;③密闭的地质组合盖层是保障浅层CO_(2)安全封存的先决条件,探索地质盖层密闭性问题,将有助于发展生态脆弱区的煤炭减损开采与浅层采空区CO_(2)封存一体化技术。研究立足于窑街矿区含煤岩系CO_(2)突出事件,通过对CO_(2)浅层地质封存可行性探索,以期为开展CO_(2)浅层地质封存提供借鉴思路。

关键词： CO_(2)地质封存浅层CO_(2) 地质盖层 CO_(2)突出窑街矿区

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