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煤炭地下气化碳减排技术研究进展与未来探索

煤炭学报 2024年第1期49卷 495-512页

作者：秦勇易同生周永锋杨磊王军中国矿业大学江苏徐州221116 贵州省煤田地质局贵州贵阳550025

煤炭地下气化(UCG)与碳减排的相互融合,有望成为当前至碳中和到来之前过渡阶段的优秀绿色能源技术,甚至在未来更长的碳中和历史时期发挥重要作用。回顾研究历史与现状,UCG减排系统策略基本形成,可归纳为5种具体途径。其中,地下原位定向... 详细信息

煤炭地下气化(UCG)与碳减排的相互融合,有望成为当前至碳中和到来之前过渡阶段的优秀绿色能源技术,甚至在未来更长的碳中和历史时期发挥重要作用。回顾研究历史与现状,UCG减排系统策略基本形成,可归纳为5种具体途径。其中,地下原位定向调控可减少CO_(2)释放产出并促进UCG提质增产,相关策略和途径可归纳为“碳调减(CRR)”。UCG-CO_(2)地下空间超临界气态封存研究成果相对较多,主要集中在封存介质、封存空间、封存能力等方面,少数研究讨论了封存机制。UCG-CO_(2)地下空间矿化封存不受地质体稳定性和封闭性苛刻条件的约束,潜在着固碳和转化产气的双重效果,但研究成果尚不多见。UCG-CO_(2)回注利用与封存的前期探索集中在煤层气增产和UCG合成气生产改善2个方面,近年来开创了UCG制氢尾气CO_(2)减排利用系列性探索。CRR作为一种主动减排策略,通过调节气化剂及其注入方式来定向调减UCG合成气中CO_(2)浓度,理论成果较多并且经过现场初步验证,有望成为集清洁能源生产与碳减排为一体的洁净煤实用技术。评述进展并分析短板,UCG碳减排科学技术研究已取得诸多实质性成果,也面临持续发展的挑战,未来探索似应聚焦在4个方向:一是立足可行,优先发展以UCG-CRR为重点的UCG-CO_(2)地下转化利用技术;二是聚焦短板,着力突破UCG减排-合成气提质协同机理和关键技术瓶颈;三是扎实推进,优先启动实施UCG-CRR先导试验和工程示范,探索步步取得实效;四是保障实现,探索建立由碳中和与碳管理战略、专项科技行动计划、专业人才培养构成的“三位一体”UCG减排政策支撑体系。

关键词：煤炭地下气化碳减排碳调减策略体系探索方向

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被动源面波三维横波速度反演在山东某矿区应用研究

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地球物理学进展 2024年第5期 2013-2024页

作者：张凡斌韩帅曾爱平山东省煤田地质局物探测量队中国地质大学(北京)

基于地震干涉法的被动源地震勘探通过采集天然噪声信号进行成像，无需主动激发具有低成本、环保的特点，广泛应用于工程、矿产勘探等领域，并得到了快速的发展.本文在山东某矿区开展了被动源面波成像研究，通过布设环形检波器阵列进行... 详细信息

基于地震干涉法的被动源地震勘探通过采集天然噪声信号进行成像，无需主动激发具有低成本、环保的特点，广泛应用于工程、矿产勘探等领域，并得到了快速的发展.本文在山东某矿区开展了被动源面波成像研究，通过布设环形检波器阵列进行数据采集，经去趋势、去均值、去除强振幅等预处理流程后对所有台站对进行互相关计算，并对互相关结果进行滤波去噪来提高信噪比.之后采用双台法拾取台站对的频散曲线，利用直接反演方法直接对混合路径的所有频散曲线进行反演得到了3D横波速度结构，该速度结构较好的反映了探测区域范围内的基底和内部结构，为该区开展进一步矿产勘探提供基础数据.

关键词：矿产勘探被动源地震背景噪声双台法三维反演

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煤基石墨锂电负极材料的研究进展

洁净煤技术 2024年第S1期30卷 10-13页

作者：陈吉浩张健张津京陕西煤田地质工程科技有限公司陕西省煤田地质集团有限公司

近年来，煤基石墨作为锂离子电池的负极材料，受到了广泛的关注和研究。煤基石墨负极材料具有储量丰富、成本低、电化学性能优良等优点。主要概述了煤基石墨在锂电负极材料领域的研究进展，主要包括其结构特性、改性方法以及在提高电池... 详细信息

近年来，煤基石墨作为锂离子电池的负极材料，受到了广泛的关注和研究。煤基石墨负极材料具有储量丰富、成本低、电化学性能优良等优点。主要概述了煤基石墨在锂电负极材料领域的研究进展，主要包括其结构特性、改性方法以及在提高电池能量密度、循环稳定性和倍率性能等方面的研究成果。煤基石墨的性能通过表面修饰、纳米化处理和复合材料设计等技术手段得到了显著提升。此外，还分析了煤基石墨作为负极材料的关键性能，并展望了未来可能的研究方向和应用前景。

关键词：煤石墨锂离子电池负极材料电化学性能改性

山东省滕州城市边缘区土壤潜在有毒元素来源解析和健康风险评价

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中国地质 2024年

作者：阎蓓蓓魏乾乾李新凤孙相宇姜星王敏张睿林高宗军刘久潭山东科技大学山东省煤田地质局物探测量队

【研究目的】为探究城市边缘区周边土壤潜在有毒元素（PTEs）污染特征、来源及生态风险状况。【研究方法】采集了滕州市边缘区周边456个表层（0～20cm）土壤样本，测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn含量。采用地累积指数法和潜在生... 详细信息

【研究目的】为探究城市边缘区周边土壤潜在有毒元素（PTEs）污染特征、来源及生态风险状况。【研究方法】采集了滕州市边缘区周边456个表层（0～20cm）土壤样本，测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn含量。采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估城市PTEs污染特征，利用绝对主成分得分多元线性回归模型（APCS-MLR）和正矩阵因式分解（PMF）定量解析PTEs污染物来源，并采用健康风险指数模型评估人体健康的风险。【研究结果】PTEs含量特征等结果表明，表层表土壤的生态风险相对较低，Hg污染最为严重，Hg污染存在空间差异大、污染聚集和受人类活动影响严重的特点。源解析表明，滕州市边缘区土壤PTEs源于自然源、工业源、交通源和农业源，在APCS-MLR模型中占比分别为39.59%、29.48%、25.17% 和 5.77%，在PMF模型中占比分别为29.64%、15.38%、28.03% 和 26.93%。人类健康风险评价表明，成人非致癌风险极低，儿童的非致癌风险及总人群的总致癌风险较大，As和Cr有一定致癌危害。【结论】表层土壤PTEs主要来源地质背景，要注意Hg、As和Cr监测和治理。建议加强饮用水资源的监测，并且减少交通污染排放，强化工厂废物排放监管。

关键词：表层土壤来源分析健康风险评估潜在有毒元素环境地质调查工程滕州山东省

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煤储层破裂压力对压裂改造的影响与工程应用

煤矿安全 2024年第3期55卷 84-90页

作者：冯兴凯山东省煤田地质局第二勘探队山东济宁272000

我国煤储层渗透率普遍较低,低渗储层直接进行地面煤层气开发的效益较低,而水力压裂是增加煤储层渗透率和导流能力的有效手段。通过对沁水盆地PN-1井、PN-2井的测井参数进行分析,掌握煤储层的岩石力学特征,为煤储层水力压裂参数优化提供... 详细信息

我国煤储层渗透率普遍较低,低渗储层直接进行地面煤层气开发的效益较低,而水力压裂是增加煤储层渗透率和导流能力的有效手段。通过对沁水盆地PN-1井、PN-2井的测井参数进行分析,掌握煤储层的岩石力学特征,为煤储层水力压裂参数优化提供指导。结果表明:2口井的测井数据反演的煤层具有低泊松比、低杨氏模量、低强度、低破裂压力的特点;通过在前置液阶段控制施工排量及施工压力、提高阶段液量,可以有效避免压裂裂缝沿煤层顶底板之间的层间界面延伸及扩展至煤层顶底板;测井数据反演的PN-1井煤层破裂压力与实际压裂施工的破裂压力较接近,误差仅为3.01%,对压裂施工参数优化的指导意义较高;PN-2井煤层破裂压力略低于顶底板岩层的破裂压力,压裂初期的施工排量偏高,导致施工压力达到顶底板的破裂压力,压裂裂缝在顶底板之间延伸形成单一裂缝,改造效果及产气效果均较差。

关键词：瓦斯抽采煤储层破裂压力水力压裂可压性改造效果

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热负荷占优型建筑物地源热泵复合系统的仿真模拟及控制策略分析

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可再生能源 2024年

作者：吴建华高鹏文兰孙文峰张文科山东省煤田地质局第四勘探队山东建筑大学热能工程学院

采用地源热泵系统进行供暖、制冷的建筑物,热负荷明显高于冷负荷可导致地下介质温度逐渐降低从而影响系统的制热性能。文章构建了空气源热泵与地源热泵联合承担冬季热负荷的双源系统,并提出具有创新性的负载比控制策略,较已有的控制策... 详细信息

采用地源热泵系统进行供暖、制冷的建筑物,热负荷明显高于冷负荷可导致地下介质温度逐渐降低从而影响系统的制热性能。文章构建了空气源热泵与地源热泵联合承担冬季热负荷的双源系统,并提出具有创新性的负载比控制策略,较已有的控制策略更有优势,且能够有效克服单一地源热泵系统的弊端。以某办公建筑为研究对象,采用TRNSYS仿真平台完成建筑负荷的模拟计算,建立了地源和空气源热泵机组的数学模型,并基于仿真平台建立了双源系统的模块;以减缓地下介质的温度降低为目标,基于双源系统制定时间控制、干球温差控制和额定最大负载比控制3种策略,逐时模拟输出各项参数。分析结果发现,干球温差为14℃和额定最大负载比为70%控制策略的复合系统,具有最好的均衡土壤温度效果;将单一地源热泵和复合系统进行对比分析,在额定最大负载比为70%条件下,复合系统运行10 a时土壤温度的波动最低。文章的研究结果可为地源热泵复合系统项目提供理论依据和技术指导,促进地热能技术的推广应用。

关键词：复合系统控制策略土壤温度数学模型

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地理信息新技术在矿山测量中的具体应用

中国金属通报 2024年第15期 216-218页

作者：李昊吉林省煤田地质局物测队

目前,传统的矿山测量方法存在精度有限、工作效率低下等问题,这些问题给矿山勘探、资源管理和安全监测造成了一系列挑战。随着地理信息技术的飞速发展,矿业界开始认识到这些新技术对于提高测量精度、降低成本、提高矿山管理效率的巨大... 详细信息

目前,传统的矿山测量方法存在精度有限、工作效率低下等问题,这些问题给矿山勘探、资源管理和安全监测造成了一系列挑战。随着地理信息技术的飞速发展,矿业界开始认识到这些新技术对于提高测量精度、降低成本、提高矿山管理效率的巨大潜力。本文将充分探讨地理信息新技术在矿山测量中的应用,以解决传统测量方法的局限性。研究结果表明,地理信息新技术在矿山测量中能够实现对地质结构和矿体分布的精确监测,也能为矿山规划、资源评估和安全管理提供重要支持。地理信息新技术在矿山测量中具有显著的应用潜力,不仅提高了矿山勘探的准确性,还为矿业企业的决策提供了科学依据。

关键词：地理信息新技术矿山测量

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淮南煤田富油煤赋存规律与开发利用潜力研究

洁净煤技术 2024年

作者：詹润张文永韩锋孙贵徐创业刘桂建安徽省煤田地质局勘查研究院中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽省煤田地质局第一勘探队安徽大学资源与环境学院

富油煤兼具“煤、油、气”多重资源属性特征，清洁高效开发富油煤对优化能源产业结构具有重要的战略意义。安徽省淮南煤田富油煤资源储量丰富且煤质优良，是华东地区最具开发潜力的富油煤产地。为全面系统认识研究区富油煤赋存规律与开... 详细信息

富油煤兼具“煤、油、气”多重资源属性特征，清洁高效开发富油煤对优化能源产业结构具有重要的战略意义。安徽省淮南煤田富油煤资源储量丰富且煤质优良，是华东地区最具开发潜力的富油煤产地。为全面系统认识研究区富油煤赋存规律与开发利用前景，通过大量采样测试，利用显微煤岩分析、工业指标与低温干馏测试分析、元素分析、煤相分析、综合制图等手段，揭示了富油煤焦油产率变化的时空分布规律、控制因素及其成煤环境。结果表明，富油煤焦油产率受煤岩物质组成、变质程度、成煤环境影响较大，与煤中镜质组、氢元素、挥发分及CaO-MgO和Fe2O3-SO3含量呈正相关性，与煤灰分和SiO2-Al2O3含量呈负相关性。本区富油煤变质程度属中煤级II-III型，Rmax变化在0.68%～1.06%之间，最佳产烃范围在0.68%～0.95%之间，主要形成于三角洲平原下的潮湿森林沼泽相，成煤期覆水还原程度较强。各矿区煤层富油煤焦油产率变化平均值为9.56%～11.58%，焦油产率空间上具有“南低北高”、“中部高、东部低、西部中等”的分布特点，上石盒子组13-1与11-2煤层是富油煤最有利开发层段。采用地质块段法分类估算了富油煤资源潜力，1500m以浅富油煤资源量约为163.36亿吨，高油煤30.81亿吨，煤制油气潜力较大。基于现阶段煤炭利用现状，从“地面”和“地下”角度，提出通过热电、焦化、气化技术改造升级与钻孔、井下原位热解，可实现富油煤绿色、低碳化利用。

关键词：淮南煤田富油煤赋存规律焦油产率开发潜力清洁高效利用

基于地面定向钻孔注浆的煤矿立井钻井法井壁渗漏水治理技术

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 168-177页

作者：王雪松程桦荣传新姚直书余大有安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽省煤田地质局第一勘探队安徽淮南232035

煤矿钻井井壁为单层结构,在深厚表土层段其渗漏水将严重威胁矿井安全生产,建井阶段井壁接茬部位若存在施工缺陷,则会导致地下水腐蚀锈穿接茬部位金属及焊缝,造成井壁渗漏水,若不及时治理,易引发突水溃砂而酿成淹井事故。为探寻一种行之... 详细信息

煤矿钻井井壁为单层结构,在深厚表土层段其渗漏水将严重威胁矿井安全生产,建井阶段井壁接茬部位若存在施工缺陷,则会导致地下水腐蚀锈穿接茬部位金属及焊缝,造成井壁渗漏水,若不及时治理,易引发突水溃砂而酿成淹井事故。为探寻一种行之有效的治理技术,以许疃煤矿副井井筒井壁渗漏水治理为工程背景,开展了煤矿钻井井壁渗漏水治理技术研究。首先,结合矿井水文地质特征等信息分析了钻井法单层井壁渗漏水致因,发现许疃煤矿副井井壁接茬处发生渗漏水的主要原因是地下水中的HCO_(3)^(-)、Cl^(-)共同作用腐蚀锈穿井壁接茬部位后,含水层之间越流补给的高压地下水通过孔隙连通性良好的壁后碎石充填层流入井筒内;然后,对比分析了许疃煤矿副井井筒井壁渗漏水治理采用壁后注浆和地面钻孔注浆的可行性与安全性,发现在流砂层中对采用钻井法施工的钢筋混凝土单层井壁进行壁后注浆,安全风险较大,影响井筒正常提升,且存在再次发生渗漏水的风险,而采用地面定向钻孔注浆技术的注浆量大,壁后充填层碎石间孔隙可被水泥浆充分填充,改善井筒防渗和承载能力,且施工人员全程在地面操作,安全性好,不影响井筒正常提升;最后,提出了针对深厚表土层煤矿钻井井壁渗漏水治理的地面定向钻孔注浆技术并进行工程示范,2个钻孔共注入130.9 m^(3)水泥浆,完全充填了94.00~131.40 m层段壁后充填层碎石间孔隙,顺利封堵了井下94 m处出水点,经现场长期观测,该段井壁未再渗漏水。研究结果表明,针对深厚表土层段煤矿钻井井壁渗漏水治理,采用地面定向钻孔注浆技术的治理效果良好,安全性高。研究成果可为深厚表土层煤矿钻井井壁渗漏水治理提供一定的参考。

关键词：钻井井壁井壁接茬渗漏水地面定向钻孔注浆

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