論煤炭綠色開(kāi)采的地質(zhì)保障

摘 要：

受“缺油、少氣、相對(duì)富煤”能源資源稟賦特點(diǎn)制約,煤炭一直是我國(guó)能源安全的基礎(chǔ)保障。煤炭資源是地球演化過(guò)程形成的層狀沉積礦產(chǎn),是近地表地殼的組成部分,煤炭開(kāi)采會(huì)對(duì)地質(zhì)條件和生態(tài)環(huán)境造成損害。煤炭綠色開(kāi)采地質(zhì)保障從煤炭資源賦存地質(zhì)條件出發(fā),為實(shí)現(xiàn)煤炭資源安全高效開(kāi)采、減緩和減小采掘工程對(duì)地質(zhì)條件和生態(tài)環(huán)境損害,提供地質(zhì)理論和技術(shù)支撐。從綠色開(kāi)采地質(zhì)保障的內(nèi)涵、科學(xué)問(wèn)題、技術(shù)問(wèn)題、研究思路4個(gè)方面系統(tǒng)闡釋了煤炭綠色開(kāi)采地質(zhì)保障理論與技術(shù)。煤炭綠色開(kāi)采地質(zhì)保障突出深部煤炭資源開(kāi)采擾動(dòng)下的地質(zhì)條件變化,強(qiáng)調(diào)煤炭開(kāi)采活動(dòng)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地表生態(tài)環(huán)境變化的整體研究,關(guān)注地下采掘工程引起時(shí)空效應(yīng)范疇的地質(zhì)條件變化和生態(tài)環(huán)境演化之間的耦合機(jī)制。總體研究思路是開(kāi)采前精細(xì)勘查、開(kāi)采過(guò)程有效減損、開(kāi)采后恢復(fù)利用。采前實(shí)施空天地一體化精細(xì)勘查,查明煤系礦產(chǎn)資源空間賦存特征及維系地表生態(tài)系統(tǒng)的主要地質(zhì)因素,構(gòu)建涵蓋煤系資源、地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境等要素的高精度三維模型,評(píng)價(jià)煤炭資源最佳利用方向和區(qū)域環(huán)境承載能力;采中進(jìn)行地質(zhì)條件損害探測(cè)、監(jiān)測(cè),揭示應(yīng)力場(chǎng)、形變場(chǎng)、滲流場(chǎng)變化規(guī)律,研究煤系氣、地下水運(yùn)移和涌出特點(diǎn),分析導(dǎo)致圍巖動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)因素,提出煤與瓦斯突出、水害、沖擊地壓等災(zāi)害超前預(yù)警理論及防控措施;采后進(jìn)行采空區(qū)水體、有害氣體、遺留資源的探測(cè),巷道圍巖、煤柱變形特征監(jiān)測(cè),研究煤-巖-水相互作用及采空區(qū)穩(wěn)定性變化,開(kāi)展地質(zhì)條件及地表生態(tài)恢復(fù)演化過(guò)程研究,提出地下空間及遺留資源的綜合利用理論與技術(shù)。煤炭綠色開(kāi)采地質(zhì)保障涵蓋找煤、勘探、開(kāi)采及采空區(qū)利用全過(guò)程,追求煤系礦產(chǎn)資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

富油煤的油氣資源屬性與綠色低碳開(kāi)發(fā)

摘 要：

黃河中上游是國(guó)家大型煤炭基地集中分布區(qū),也是我國(guó)富油煤的主要生產(chǎn)區(qū)。受我國(guó)“缺油、少氣、相對(duì)富煤”資源稟賦特點(diǎn)的制約,煤炭安全綠色開(kāi)采,清潔低碳利用已成為保障國(guó)家能源安全的重大需求。實(shí)現(xiàn)黃河流域富油煤開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展,對(duì)緩解我國(guó)油氣供應(yīng)緊張、保障能源戰(zhàn)略安全具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。富油煤是集煤油氣屬性為一體的煤炭資源,其油氣潛力、特殊性、關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題亟需研究,綠色低碳化開(kāi)發(fā)技術(shù)亟待探索。①富油煤主要賦存于中低階煤類中,主要特點(diǎn)是富含較多富氫結(jié)構(gòu);在隔絕空氣加熱時(shí),可生成油、氣和半焦。半焦主要成分為固定碳,與無(wú)煙煤相近;氣體的主要成分是CH4,H2,CO等,可以作為燃料氣和原料氣;油為煤焦油,類似于重質(zhì)石油,可通過(guò)前處理、加氫精制和加氫催化裂化工藝等達(dá)到清潔燃料油標(biāo)準(zhǔn);②富氫結(jié)構(gòu)是富油煤具有油氣資源屬性的物質(zhì)基礎(chǔ),研究富氫結(jié)構(gòu)的巖石學(xué)、沉積學(xué)特征及變化規(guī)律,分析富氫結(jié)構(gòu)物質(zhì)來(lái)源、沉積轉(zhuǎn)化、變質(zhì)演化、聚集規(guī)律及地質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制,是構(gòu)建富油煤預(yù)測(cè)模式與評(píng)價(jià)理論的基礎(chǔ);③梯級(jí)利用和原位熱解是富油煤綠色低碳開(kāi)發(fā)的重要途徑。富油煤地面熱解-氣化一體化、熱解-化工-發(fā)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)清潔高效利用,井下原位熱解有望破解清潔低碳利用的難題。其中,礦井式原位熱解技術(shù)通過(guò)井巷工程布置方式,利用井下巷道開(kāi)展煤層分割、保溫封閉,通過(guò)煤層原位加熱實(shí)現(xiàn)井下熱解生產(chǎn)油氣;鉆孔式原位熱解技術(shù)通過(guò)注熱孔加熱和油氣抽采孔回收油氣,也可借助人工輔助造縫,實(shí)現(xiàn)加熱回收油氣。將富油煤作為煤基油氣資源管理和開(kāi)發(fā),是新時(shí)代煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。

作|者|介|紹

研究方向

煤炭地質(zhì)，煤礦區(qū)環(huán)境保護(hù)

主要成果

致力于煤炭資源勘查和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究，在找煤、探煤、采煤區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域取得了突破性成果。查明了鄂爾多斯盆地煤炭資源總體分布規(guī)律與資源總量，為部署規(guī)劃煤炭工業(yè)戰(zhàn)略西移、保障國(guó)家能源安全做出了突出貢獻(xiàn)。建立了綜合勘查技術(shù)體系并應(yīng)用于大型勘查工程，將煤炭地質(zhì)勘查引領(lǐng)到了高效高精度綜合勘查新階段。提出了生態(tài)脆弱礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)新技術(shù)，為我國(guó)煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)提供了地質(zhì)技術(shù)支撐。

來(lái)源：煤炭學(xué)報(bào)