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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

作者：张凡斌韩帅曾爱平中国地质大学(北京) 山东省煤田地质局物探测量队

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

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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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

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顾及日周期性的PM2.5站点缺失值重构

地球信息科学学报 2024年第9期26卷 2093-2105页

作者：李坤禹李艳艳陈东兴陈传法山东科技大学测绘与空间信息学院山东省煤田地质局第二勘探队

完整的PM2.5时空数据集是实现大气污染防治的关键。然而，实时获取的PM2.5数据集容易受机器故障、人为失误、大气等因素影响普遍存在缺失。针对现有缺失值重构方法未能充分顾及PM2.5日周期性及其与影响因子之间的复杂关系等问题，本文... 详细信息

完整的PM2.5时空数据集是实现大气污染防治的关键。然而，实时获取的PM2.5数据集容易受机器故障、人为失误、大气等因素影响普遍存在缺失。针对现有缺失值重构方法未能充分顾及PM2.5日周期性及其与影响因子之间的复杂关系等问题，本文提出了一种顾及日周期性的PM2.5站点缺失值重构方法（Daily Periodicity-Based Spatial-Temporal Interpolation, DP-STF）。DP-STF首先以日观测数据为处理单元基于时空相关性对缺失位置筛选最优时空邻域，然后利用P-BSHADE（Point Estimation Model of Biased Sentinel Hospital-based Area Disease Estimation）顾及时空异质性以迭代方式对缺失数据进行时空初始估计，最后利用Stacking集成机器学习拟合PM2.5与其影响因子的复杂时空非线性关系，并用于缺失PM2.5数据估计。以京津冀2020年小时尺度PM2.5站点数据为研究对象，利用DP-STF方法对缺失数据重构并与7种经典方法对比。实验结果表明：相比传统方法，DP-STF精度最优，其平均RMSE、MAE至少降低了39.83%、40.12%, R2至少提高了5.56%。此外，DP-STF还能够有效捕捉PM2.5极值，极大提升了在时空非平稳区的预测精度。

关键词： PM2.5 缺失值重构日周期性集成机器学习空气污染时空插值时空异质性

顾及空间异质性的断裂地形区高精度DEM建模方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：王兴杰陈东兴陈传法徐联中洪壮壮山东科技大学测绘与空间信息学院山东省煤田地质局第二勘探队

在数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）建模过程中，传统插值方法以地表光滑连续为基本假设且只考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性，忽略了诸如断裂线等不连续地形特征带来的空间异质性影响，导致断裂线周围的高程被平... 详细信息

在数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）建模过程中，传统插值方法以地表光滑连续为基本假设且只考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性，忽略了诸如断裂线等不连续地形特征带来的空间异质性影响，导致断裂线周围的高程被平滑，进而使得构建的DEM失真。针对上述问题，本文提出了一种顾及空间异质性的多元径向基函数插值方法。该方法耦合了空间距离、高差、法向量三种地形信息，充分考虑了采样点和待插值点之间的空间相关性和地形特征异质性，确保地形断裂区DEM高精度建模。采用ISPRS提供的10组公共数据以及1组机载LiDAR点云数据为研究对象，将本文方法与结构张量约束的插值方法以及3种传统插值方法（包括标准径向基插值法（Radial Basis Function，RBF），不规则三角网法（Triangulated Irregular Network，TIN），ANUDEM法（Australian National University Digital Elevation Model））比较表明，本文方法的平均总误差最小，插值性能最优，而且还能较好的保持断裂地形特征。

关键词：径向基函数插值断裂线多元核函数空间异质性

京津冀地区kNDVI时空变化及对气候因子的响应

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西南农业学报 2024年

作者：郭岚瑄王贺封沈石凯赵金山魏凯濠河北工程大学矿业与测绘工程学院河北省煤田地质局水文地质队

【目的】探究京津冀地区植被动态变化对气候的响应机制，为更好地理解植被变化成因，并为指导京津冀地区生态环境修复提供科学依据。【方法】利用趋势分析、偏相关分析、机器学习与可解释性方法，分析2000—2020年京津冀地区核归一化差... 详细信息

【目的】探究京津冀地区植被动态变化对气候的响应机制，为更好地理解植被变化成因，并为指导京津冀地区生态环境修复提供科学依据。【方法】利用趋势分析、偏相关分析、机器学习与可解释性方法，分析2000—2020年京津冀地区核归一化差异植被指数（kNDVI）的时空变化，探讨京津冀地区及不同用地类型kNDVI对降水和气温响应的差异性。【结果】京津冀地区kNDVI呈现改善态势，增速为0.025/10 a，西北部改善较明显，林地明显改善面积最多，约占总面积17%；草地kNDVI的增速最快，为0.061/10 a；东南部城市周边退化明显，耕地kNDVI变化频繁，改善较多；京津冀大部分区域kNDVI与气温和降水的相关性均呈正相关，仅在南部城市周边表现为负相关；降水多年SHAP值为0.028，气温的多年SHAP值为0.016，均对京津冀地区kNDVI产生正面影响，总体上，降水对kNDVI的影响强于气温的影响。京津冀地区kNDVI对气候的响应存在区域差异，东南平原区域的耕地kNDVI及西北部山区林地、草地kNDVI受降水的促进作用较明显，在城市周边和张家口等植被稀疏区域kNDVI受降水的负面影响；气温对西北部林地与草地kNDVI的促进作用强于降水，气温对位于南部平原的耕地kNDVI有一定负面影响，而城乡、工矿、居民用地kNDVI受气温的负面影响最大。【结论】京津冀地区植被变化对降水的积极响应更强，不同土地利用类型kNDVI对气候因子响应具有区域空间差异。

关键词：植被变化 kNDVI 气候因子 SHAP解释方法京津冀

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基于大数据的经济管理优化策略探究

中国集体经济 2024年第24期 17-20页

作者：张建伟杨成业山东省煤田地质局第四勘探队山东省煤田地质局第三勘探队

随着信息技术的快速发展,大数据已成为推动现代社会进步的关键力量。在经济管理领域,大数据技术的应用为传统管理模式带来了革命性的改变,该变化在于处理和分析海量数据的能力,更在于如何利用这些数据来优化决策过程、提高管理效率和增... 详细信息

随着信息技术的快速发展,大数据已成为推动现代社会进步的关键力量。在经济管理领域,大数据技术的应用为传统管理模式带来了革命性的改变,该变化在于处理和分析海量数据的能力,更在于如何利用这些数据来优化决策过程、提高管理效率和增强竞争力。尽管大数据技术提供了前所未有的机遇,但其在实际应用过程中也面临着挑战,如数据隐私保护、数据质量控制以及如何将大数据有效转化为决策支持等。文章探究了基于大数据的经济管理优化策略,尝试寻找一种能够高效利用大数据资源,同时克服上述挑战的经济管理新模式,通过理论分析和策略研究,文章对如何在大数据环境下优化经济管理流程、提升决策质量、优化资源配置和风险管理等方面提出具体策略和建议。

关键词：大数据经济管理决策支持系统

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