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我国煤矿绿色开采与生态修复技术发展现状及展望
康红普;李全生;张玉军;郭俊廷;刘鹏亮;绿色开采是我国煤炭开发的必然发展方向。基于中国煤炭科工集团与国家能源集团主持和参与的科研项目，总结凝练分析了我国井工和露天煤矿绿色开采与生态修复方面取得的研究成果及技术现状。包括传统井工煤矿采动损害控制技术、基于开采工艺参数优化和覆岩承载结构稳定性维持的现代源头减损开采技术；露天煤矿生态型优化设计与规划、靠帮开采、沿帮开采与强化内排及生态修复窗口期协同利用等生态减损绿色开采技术；坚硬主控岩层预裂弱化控制导水裂缝带、顶板含水层控水开采、采动裂隙引导修复及采后导水主通道注浆封堵、分布式地下水库、露天煤矿采场注浆帷幕等矿区水资源保护技术；多源固废充填开采技术以及CO2矿化及粉煤灰资源化利用技术；采煤沉陷区井上下协同治理及功能化利用技术；地表裂缝及沉陷区植被分区修复技术；露天煤矿土壤改良与提质增容、内排土场生态型地层立体重构、高效粉尘阻控、植物优选保育与联合修复、景观生态功能提升等技术；煤矿区采动损害协同监测技术，绿色开采的研究与实践表明，我国煤矿已初步形成了以低损害开采、充填开采、保水开采、生态修复等为主的绿色开采理论与技术体系，为绿色矿山建设与煤炭高质量发展提供了可靠的技术保障。最后，提出了我国煤炭绿色开采技术的发展方向和建议。
我国绿色矿山建设现状与存在问题及对策建议
武强;刘宏磊;曾一凡;柳晓娟;绿色矿山建设是推动矿业升级转型和高质量发展的关键举措，是科学地破解人类为了生存发展而实施的开发利用工程活动与其生态环境保护之间的尖锐矛盾和冲突难题的一把“金钥匙”。回顾了我国绿色矿山建设的发展历程，阐述了在试点示范、政策法规、建设标准与评价体系以及绿色矿业发展示范区等发明取得的成就，同时分析了在绿色矿山建设过程中存在的内涵理解偏差和创建动力不足、绿色矿山建设水平有待提高、绿色矿山建设布局区域发展不均衡等问题和难点。为了推动我国绿色矿业科学、健康发展，重点从强化绿色矿山建设的系统化思维，完善绿色矿山建设的评价指标体系，完善激励约束政策和释放政策潜力，完善绿色矿山建设法律和规范性制度体系，完善绿色矿山名录动态管理机制，构建第三方评估监管机制或绿色矿山认证制度，发挥绿色矿山建设的法律约束作用与标准规范引导作用，以及运用市场化手段鼓励绿色矿山“开发式”建设市场等角度，提出了绿色矿山建设发展的5项对策。最后，面向新时代矿业高质量发展要求，从压实矿山企业绿色矿山建设主体责任以提升绿色矿山建设积极性，提升政府的主导作用职责和服务意识以营造政府服务与环境氛围，以及发挥企业创新主体地位以激活企业创新活力3个视角展望了未来绿色矿山建设路径和绿色矿业发展格局。
煤矿全生命周期绿色开采研究展望
许家林;鞠金峰;轩大洋;秦伟;朱卫兵;胡国忠;王晓振;谢建林;煤矿绿色开采理念提出20 a来，理论研究与技术实践取得了重大创新进展，但在精确量化预测、提效降本控制等方面与生产实际需求仍然存在差距。阐述了煤矿全生命周期绿色开采技术框架，提出了煤矿绿色开采需要深入研究的若干方向和建议。在基础理论方面，应遵循关键层理论的“全地层”学术思想，深入研究采动覆岩卸荷膨胀累积效应及其对岩层移动的影响，建立自下而上涵盖煤层直至地表的全地层移动时空动态模型，实现采动应力、裂隙与沉陷的定量预测，最终形成不同地质开采条件下岩层移动的数字孪生模型。在技术方面，需充分利用岩层移动规律，研究发展适应煤矿高效生产的低成本绿色开采技术，具体而言，重点攻关方向之一是“一注五减”绿色开采解决方案，针对绿色开采中采动损害控制领域面临的煤矿充填材料不足问题与“双碳”目标，研发“煤矸石+粉煤灰+CO2”覆岩隔离注浆充填绿色开采技术，实现减沉(减少地表沉陷)、减漏(减少地下水漏失)、减震(减少应力集中与矿震)、减排(减少固废排放)、减碳(减少CO2排放)等“五减”绿色开采效果。另一个需要重点攻关的方向是采动破坏含水层的修复技术，特别是在西部生态脆弱矿区(尤其是浅埋煤层),需给予充分重视，建议借鉴采后土地复垦，通过相关技术与标准研究将含水层修复列为必备环节，进一步落实全生命周期绿色开采。
矿山数字孪生MiDT:模型架构、关键技术及研究展望
鲍久圣;张可琨;王茂森;阴妍;杨磊;葛世荣;矿山数字孪生(Mine Digital Twin, MiDT)是智慧矿山建设的重要组成部分，是一个集成模型构建、智能控制、故障预测、人机交互等先进技术于一体的安全、高效、便捷的智慧系统，是推动矿山数字化和智能化转型发展的重要技术引擎。在矿山数字化与智能化建设的背景下，阐述了矿山数字孪生的基本内涵，对我国矿山数字孪生技术研究现状进行了总结与分析，并对其未来发展趋势进行了展望。首先，介绍了数字孪生的基本概念、级别划分、典型应用及最新发展，分析了矿山数字孪生存在的应用难点，表明了矿山数字孪生开发的必要性；其次，调研了数字孪生在矿山建设、开采、监控以及运维等方面的应用及发展现状，剖析了新一代信息技术与矿山数字孪生推进过程的深度融合；再次，阐述了矿山数字孪生模型的系统架构，分析了端层、边层、网层与云层等子系统的组成及功能，基于数字孪生五维模型的主要组成部分与运行机理构建了矿山数字孪生四边形系统模型；接着，阐述了矿山数字孪生模型系统架构与矿山数字孪生关键技术的内在关系，分析总结了矿山数字孪生在模型构建、智能控制、设备故障预测和人机交互等方面亟需突破的关键技术及研究内容；最后，从实际应用、模型系统架构、关键技术等方面归纳提出了矿山数字孪生技术未来的研究重点和发展方向。
中国绿色低碳经济政策：进展与展望
赵鲁涛;李丰荣;李照源;李悦;张倩;为了改善生态环境，积极应对气候变化，并为经济、社会和环境创造一个更加可持续的未来，世界各国对绿色低碳经济给予了高度关注。在实践中，由于环境可持续性和经济发展之间存在着不可避免的权衡，绿色低碳发展往往面临着诸多挑战和矛盾。为此，我国政府已经推出了一系列政策以支持绿色低碳经济的发展。然而，这些政策的目标存在交叉，内容覆盖范围广泛，政策手段也有重复，亟需一个系统性框架对现有绿色低碳经济政策进行整合和分析，从而为完善现有政策体系提供思路和建议。首先明确了绿色低碳经济的定义和内涵，对主要的绿色低碳经济政策进行了梳理和效果评估。通过对相关文献和政策的深入分析，认为绿色低碳经济需要协调三大目标：节能降碳、经济发展和环境保护。在此基础上，搭建了一个中国绿色低碳经济政策的逻辑框架，该框架包含了基础要素、经济运行、示范案例和顶层设计四大类政策手段。对政策框架的分析发现，尽管中国绿色低碳经济政策已经初具逻辑框架，但仍存在一部分政策空白。因此，未来还需要不断完善政策体系，更加关注政策的协同性，以实现绿色低碳与经济增长的双赢。研究结果将为我国未来绿色低碳经济政策的发展方向提供政策建议，并为推动绿色低碳经济的可持续发展提供理论支持和实践指导。
煤矿地质灾害隐患透明化探测技术进展与思考
许献磊;马正;陈令洲;煤炭绿色智能安全开采和“双碳目标”发展战略的实现亟需解决煤矿地质灾害隐患透明化探测和地质安全保障这一重大技术难题。受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制，煤矿地质灾害隐患透明化地质保障技术支撑能力还相对滞后，探测技术与装备智能化、精准化、时效性、共享性还无法满足绿色智能安全开采需求。20世纪90年代至今，煤矿地面高分辨三维地震勘探等技术不断发展，大幅度提高了精确描述煤矿复杂地质构造、预测煤矿灾害隐患的准确性(精度可达3 m),但其成果仅可部分满足煤矿开采对地质信息需求，更一步高精度的探测则需要通过煤矿井下物探来解决。此外，基于地面勘探和钻探成果所建立起的煤矿三维地质模型，并不是真正意义上的透明工作面，难以满足煤矿智能开采远程无人化操控对精细化乃至精准化的需求。实现煤矿地质灾害隐患透明化的目标，笔者提出在以下4个方面重点攻关：(1)聚焦矿井地质灾害源多地球物理场综合响应机制，研发煤矿地面勘探和井下探测技术和装备，研究矿井地质灾害源多物理场智能识别和动态反演技术，实现全要素地质灾害源识别精度；(2)研发矿井地质灾害隐患多场精细监测技术与装备，实现矿井地质灾害要素的透明化实时解析与适时反馈；(3)基于煤矿地质、钻探、测量等数据，研究地质灾害源定量精细表征和大数据智能识别技术，研究煤矿地质灾害因素敏感性属性信息聚合技术及高分辨率定量精细表征方法，实现地质灾害源多场多属性数据的时空融合和地质灾害的智能识别；(4)研究构建矿井地质灾害透明化立体全息地图及自动更新平台，构建多尺度三维地质模型，精细刻画井巷结构和灾害源形态的空间分布；研究构建地质灾害透明化立体全息地图，在采掘窗口内进行全息地图的实时更新与动态反馈，实现透明化全息地图构建、自动更新、专业分析和地质灾害源预警功能。
富油煤绿色低碳转化技术研究进展
吴志强;杨盼曦;郭伟;俞尊义;王晶;李红强;李明杰;魏进家;杨伯伦;受限于我国相对富煤贫油少气的能源禀赋，拓展非常规油气资源供给途径保障我国能源安全至关重要。富油煤是一类富含易断裂弱键结构且具有较高焦油产率的强资源属性煤种，将其高效清洁转化提取其中潜在的油气资源是极有发展前景的煤炭利用方式。聚焦于富油煤地面快速热解提油、地下原位热解提油以及与生物质协同热解等3种典型工艺路线，分别从研究进展及面临的挑战、反应机理及研究方法、工艺过程分析及优化、工艺装置开发及应用方向等4个方面进行详细阐述与总结。富油煤地面快速热解提油具有焦油收率高的优势，但同时也面临焦油品质差、粉尘分离困难的挑战。阐述了富油煤快速热解动力学模型建立及修正、工艺参数调控及优化、相关工艺装置总结及分析等方面进展。地下原位热解提油指富油煤不经开采直接在地下加热、热解，所得油气产物经采出至地面分离加工的新技术，具有占地面积小、开采费用少、排放污染小的优势，但也面临储层非均质、产物输运路径长损失大、地层应力高、孔隙压力大等挑战。从地下原位热解的热力学特性分析、过程强化探究、模拟实验装置开发等方面进行论述。富油煤与生物质协同热解可协调2者各自作为碳基热解原料的局限性，实现“碳氢互补、协同调质”,在进一步提高挥发分收率的同时实现热解规模化生产。协同热解仍面临产物定向调控困难、固相产物结构演变机制不明晰、反应器内物料均匀混合不充分等挑战。综述了富油煤与生物质协同热解中关键有机组分间相互作用机理、固相产物结构影响机制及利用技术、系列化规模装置开发等，并简要介绍了富油煤高效转化的其他分支技术，包括微生物转化，直接制油以及间接制油3种工艺特点及发展现状。富油煤作为储量丰富的油气替代资源，明确其主要转化提油工艺可以为其合理高效低碳利用提供有力的理论指导，为我国未来的能源发展道路提供更多选择。
绿色矿山科学内涵的演进与重构
王亮;邓久帅;王若含;绿色矿山建设是实现矿产资源开发与环境保护协调高质量发展的重要途径，对推动矿业可持续发展服务生态文明建设具有重要意义。介绍了绿色矿山建设的初始阶段、试点阶段、全面建设阶段及高质量发展阶段的主要特征、存在的问题及各阶段有关绿色矿山的内涵特点与演进，在此基础上提出了绿色矿山的新定义并阐释了其有关内涵及理论实践意义。绿色矿山是一种以持续、协调、效率为目标的经济增长和社会发展方式，它把矿产资源和影响环境的要素都作为重要资源来开发和利用，实现在资源开发过程中最大限度地保护环境。新定义同时体现了经济增长和社会发展方式的内容；强调了把矿产资源和影响环境的能源消耗、碳排放、废水、固废、废弃土地都作为重要的资源开发利用，在更高层次上开发利用所有资源；明确了绿色矿山的根本是在资源开发过程中最大限度保护环境。提出了新时代绿色矿山建设的新思路，要基于新内涵做好绿色矿山规划、设计工作，基于新内涵建立绿色管理体系及资源环境平衡体系。
残采区群柱遗煤资源绿色开采与地下空间开发技术挑战
冯国瑞;白锦文;马俊彪;郭军;潘瑞凯;王凯;宋诚;残采区遗留煤柱群(后文简称“群柱”)分布广泛，储量可观，且多为稀缺优质资源，具有良好的开采价值与潜力。残采区群柱遗煤资源长期滞留极易自然发火，污染环境、危害健康且加剧碳排放。残采区群柱遗煤资源受内在特征及外部环境影响可能会发生链式失稳，引发覆岩垮落、地表沉陷、动载矿压、瓦斯涌出、涌水溃砂(泥/煤泥)或火区扩展等多元灾害，并威胁安全绿色开采。残采区群柱遗煤资源开采还会形成大体积的采动空间，也是潜在的可开发“资源”,用于储CO2、储氢、储油、储水等。残采区群柱遗煤资源开采面临的主要技术挑战包括：赋存状况如何精准勘探、附近积水如何超前处理、自然发火如何有效防控、周边积气如何充分处置、开采方法如何科学选择、围岩如何针对性控制等。群柱遗煤资源开采涉及到地下空间的“充填主动开发”与“注浆被动改造”,面临的技术挑战有：关键域充填/注浆位置在哪里、关键域充填/注浆材料用什么、关键域充填/注浆技术参数优化、关键域充填/注浆地下空间稳定运维等技术难题。上述研究有望为残采区群柱遗煤资源绿色开采和空间资源的高效开发提供科学指导与决策依据。残采区群柱遗煤资源的安全绿色高采出率开采与地下空间开发任重道远，需要严格遵守《煤矿安全规程》和地方各级政府部门制定的技术规范与要求，综合考虑精准勘探、积水处理、发火防控、积气处置、方法选择、围岩控制及其他隐患治理等，因地制宜开展群柱遗煤资源开采与地下空间开发的“安全论证-方案设计-理论突破-技术攻关-装备研制”,力争实现残采区群柱遗煤资源的绿色开采与地下空间开发基础理论与关键技术的突破，助力我国煤炭工业的高质量发展。
中国矿业绿色发展的标准体系建设研究
强海洋;郭冬艳;以标准体系建设推进矿业绿色发展是新时期矿业治理的重要标志，也是矿业绿色发展的重要驱动力和发展方向。当前，我国处于矿业绿色发展的标准体系建设的初始阶段，初步形成了以国家和行业标准为指引，地方标准为基础，企业标准和团体标准为补充的标准体系框架。梳理总结了国际矿业绿色发展的标准建设特点，在中国矿业绿色发展标准化建设基础上，提出了面临协同性不足、公众参与度不高、国际化程度低等三重挑战。提出新时期矿业绿色发展的标准化建设，呈现出参与主体更加市场化、覆盖环节更加链条化、价值追求更加多元化、演进路径更加国际化等4个方面趋势。强调注重与国际先进技术和理念的衔接，重视大数据等新技术和环境社会治理等新理念带来的矿业产业新业态与新模式，体现不同发展阶段的行业管理新特征。处理好国家标准、行业标准、地方标准、团体标准和企业标准之间的侧重点和协同面，提高标准间的协调与配套，切实发挥标准在矿业绿色发展中的导向性功效。加快构建中国矿业绿色发展的标准体系建设，跳出“就治理论治理”的固有思维，完善矿业绿色发展标准化顶层设计、推动新技术在矿业绿色发展应用示范、建立矿业绿色发展的标准清单制度、推动矿业绿色发展标准体系的国际化等4个方面建设路径，推动实现矿业绿色发展全过程的标准化和规范化，全面提升矿业绿色治理效能和水平。