检索结果-内蒙古大学图书馆

煤田地质与勘探 2025年第2期53卷 67-83页

作者：魏恒飞方杰时俊杰李秋媛余贝贝陈晶北京低碳清洁能源研究院北京102211 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102211 中国石油大港油田勘探开发研究院天津300280 国家管网集团工程技术创新有限公司天津300457

【背景】人类利用能源的趋势是从高碳高污染非可再生能源向低碳清洁可再生能源转化,在这个过程中,以天然气、风电、太阳能、氢能为代表的低碳清洁能源需要耦合深部地下储存空间来抵消其地域性和不稳定性的缺点,此外,像CO_(2)地质封存这... 详细信息

【背景】人类利用能源的趋势是从高碳高污染非可再生能源向低碳清洁可再生能源转化,在这个过程中,以天然气、风电、太阳能、氢能为代表的低碳清洁能源需要耦合深部地下储存空间来抵消其地域性和不稳定性的缺点,此外,像CO_(2)地质封存这样的低碳、零碳技术也需要利用深部地下储存空间来实现,因此,研究低碳背景下深部地下储存空间利用理论、技术及前景,对我国未来深部地下储存空间的高效利用具有重要的指导作用。【方法】在调研国外深部地下储存空间类型及利用历史基础上,结合我国深部地下储存空间利用现状,划分深部地下储存空间利用的历史阶段,概括了深部地下储存空间多元化利用方向及现状,总结了利用深部地下储存空间建设地下储集设施的理论及技术现状,分析了我国在地下储集设施建设方面的理论及技术贡献,剖析了我国利用深部地下储存空间利用的问题和对策。【结果和结论】总体来看,人类利用深部地下储存空间的历史已有110 a,主要经历3个阶段:初期发展阶段(1915-1945年)、快速发展阶段(1946-1998年)、中国追赶到同步发展阶段(1999年至今)。我国大规模化利用深部地下储存空间的历史短,但在层状盐岩型储库及煤炭地下水库建设理论和技术方面,具有世界独创性和领先性,并发展了复杂地质条件下储气库建设理论和技术。目前我国建成的地下储集设施数量少、类型单一、应用场景单一,还没有建成含水层型储气库,在盐穴储氢、储氦、储油以及咸水层CO_(2)地质封存等方面还需要加强理论和技术攻关,在深部地下储存空间资源分配方面需要加强政府顶层设计及各部门协同。在“双碳”目标愿景下,我国深部地下储存空间发展前景广阔,地下储库将是我国大规模发展天然气、风光电、绿氢、碳埋存等产业的重要配套设施,未来地下储集设施建设行业具有千亿级别的产业规模,具有催生新技术及新产业的潜力,也是新质生产力发展的重要产业创新点。

关键词：深部地下储存空间盐穴废弃矿井枯竭油气藏 CO_(2)地质封存发展前景

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壳聚糖基絮凝剂絮凝高岭土的动力学及絮体结构

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工程科学学报 2025年第2期47卷 224-233页

作者：肖婷邹文杰余可馨段旭琴张志军徐瑞景北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司苏州215004

开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚... 详细信息

开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.

关键词：壳聚糖絮凝剂石英晶体微天平吸附构象絮凝动力学

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浸水煤体单轴压缩能量破坏机理及层理效应

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工程科学与技术 2025年第1期57卷 189-200页

作者：刘小玲张泽天张茹曹志国任利孙紫琬查尔晟四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室四川成都610065 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211

煤矿地下水库煤柱坝体存在显著的浸水渐进灾变力学响应,揭示浸水煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应对煤柱坝体设计优化及安全控制具有重要意义。采用岩石多轴加载力学试验系统TEST 60,开展垂直及平行两种层理在不同浸水时间(0、2、4、... 详细信息

煤矿地下水库煤柱坝体存在显著的浸水渐进灾变力学响应,揭示浸水煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应对煤柱坝体设计优化及安全控制具有重要意义。采用岩石多轴加载力学试验系统TEST 60,开展垂直及平行两种层理在不同浸水时间(0、2、4、16 d)下煤样的单轴压缩试验,获取浸水煤样单轴压缩全应力–应变曲线及物理力学参数,探究煤样单轴压缩加载全过程能量演化特征,分析不同层理浸水煤样单轴压缩能量演化机理。结果表明:1)长时间浸水后,垂直层理和平行层理煤样均发生了明显的水软化,抗压强度明显变小,且各能量指标均较未浸水时有明显降低;浸水16 d的平行层理、垂直层理煤样峰值应力处对应的总能量分别为未浸水时的56%、53%。2)浸水4 d内,平行层理煤样受水软化作用的影响不显著;垂直层理煤样的抗压强度先增加后降低,弹性能变化趋势与抗压强度保持一致,总能量、耗散能随着浸水时间的增加逐渐降低。3)相同浸水时间下,垂直层理煤样的强度及变形破坏过程中的各能量指标均高于平行层理煤样;未浸水垂直层理煤样的峰值总能量约为平行层理的2倍。4)由于不同层理方向煤样的吸水能力及其破坏面与层理面的关系有差异,导致在短时间浸水作用后不同层理煤样单轴压缩能量演化存在差异。研究结果丰富了已有对浸水煤体受载破坏过程能量演化规律的认识,为指导煤矿地下水库的安全建设与稳定运行提供参考和依据。

关键词：浸水时间层理煤样单轴压缩能量演化

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砂岩三轴循环加卸载峰后力学突变行为

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岩石力学与工程学报 2025年第4期44卷 850-864页

作者：程建超刘殷彤张辽刘升贵侯孟冬毛婷婷李阳薛东杰中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 北京低碳清洁能源研究院国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211

三轴应力循环加卸载试验常被用于揭示扰动诱发的岩石累积损伤断裂力学行为。考虑到砂岩峰后破坏的突发性,首先设计峰前按轴向应力等梯度加载、峰后由应力降控制卸载的恒围压变轴压的试验应力路径。通过试验发现砂岩在峰后循环加卸载破... 详细信息

三轴应力循环加卸载试验常被用于揭示扰动诱发的岩石累积损伤断裂力学行为。考虑到砂岩峰后破坏的突发性,首先设计峰前按轴向应力等梯度加载、峰后由应力降控制卸载的恒围压变轴压的试验应力路径。通过试验发现砂岩在峰后循环加卸载破坏过程中具有明显的力学行为转换特征,存在明显的应力降、能量密度降和损伤激增现象,均与宏观断裂面的形成密切相关。其次,提出精准划分峰后延性软化和宏观断裂两阶段应力降的依据,划分砂岩循环加卸载全过程体积应变与偏应力关系的3个阶段:全过程压缩、先扩容后压缩与全过程扩容,建议以基于体胀突变点识别方法或最大能量降计算方法确立的断裂强度作为峰后力学临界行为转换点。进一步,揭示砂岩峰值前和峰值后循环加卸载弹性能密度非线性演化特征及能量密度降与偏应力关系,并定义一种新的考虑循环加卸载能量累积的损伤变量公式,累积损伤在延性软化阶段与裂隙体积应变近似呈线性关系,而在宏观断裂阶段出现激增现象;损伤激增量与围压近似成线性反比关系,新损伤定义可以更好地揭示峰后损伤突变特征。研究结果表明三轴循环加卸载试验设计可为层次揭开砂岩峰后力学突变行为提供可靠方法。

关键词：岩石力学三轴应力循环加卸载试验峰后破坏应力降能量密度降力学突变行为

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水中PFAS光化学降解技术研究进展

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工业用水与废水 2025年第1期56卷 1-6页

作者：包一翔杨烨王靖宇胡嘉敏吴敏李井峰李杰北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 国家能源神东煤炭集团有限责任公司技术研究院陕西榆林719315

混凝沉淀、臭氧氧化、生化降解等传统的水处理技术对全氟与多氟烷基化合物(PFAS)处理效果有限,但一些光化学降解技术可有效去除水中的PFAS。综述了不同光化学体系中活性物种生成原理及其与PFAS之间的氧化还原作用过程,介绍了光生空穴、... 详细信息

混凝沉淀、臭氧氧化、生化降解等传统的水处理技术对全氟与多氟烷基化合物(PFAS)处理效果有限,但一些光化学降解技术可有效去除水中的PFAS。综述了不同光化学体系中活性物种生成原理及其与PFAS之间的氧化还原作用过程,介绍了光生空穴、水合电子、硫酸根自由基、碳酸根自由基和硝酸根自由基等主导的PFAS降解引发过程、产物生成和脱氟机理。分析了目前光化学降解技术用于PFAS污染水体处理存在的主要问题,从工程应用角度展望了未来技术的研究重点。

关键词：光化学 PFAS 氧化还原降解机理脱氟产物

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基于Feflow软件的西部某深部矿区地下水系统演变特征研究

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矿产保护与利用 2025年第2期45卷 29-37页

作者：张戈一王路军张锁赵泽张勇北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211 神华新街能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯0172003 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

西部某深部矿区分布着水量丰富、水质优良的第四系潜水和白垩系洛河组含水层,是查干淖水厂饮用水水源及湖泊湿地重要补给源,该区域地下水资源保护要求高,水环境敏感。为了给矿区未来采煤安全生产和水资源综合利用提供可靠依-2据,首先通... 详细信息

西部某深部矿区分布着水量丰富、水质优良的第四系潜水和白垩系洛河组含水层,是查干淖水厂饮用水水源及湖泊湿地重要补给源,该区域地下水资源保护要求高,水环境敏感。为了给矿区未来采煤安全生产和水资源综合利用提供可靠依-2据,首先通过相似模拟实验确定2煤开采后导水裂隙带发育高度;其次运用数值模拟法,定性描述各含水层相互影响及时空演化规律,定量描述各含水层补给与排泄主控因子及矿井涌水量。结果表明:(1)矿区导水裂隙带发育高度最大为148 m,未贯穿安定组隔水层;(2)采动导致直罗组及延安组水位明显下降,形成降水漏斗,白垩系志丹群含水层开采前后水位变化不明显;(3)矿区一井涌水量为17032m^(3)/d。研究揭示了煤炭开采覆岩裂隙场和渗流场演化规律,为矿区“保水采煤”提供理论基础。

关键词：导水裂隙带发育高度数值模拟含水层演化规律矿井涌水量水资源保护

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基于深部煤炭地下气化的CO2地质封存潜力及研究进展

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洁净煤技术 2025年第04期 14-23页

作者：王炜彬刘淑琴戚川刘岳明杨瑞召蒋斌斌李井峰中国矿业大学(北京)内蒙古研究院中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京低碳清洁能源研究院

深部煤炭地下气化耦合CO2封存（UCG-CCS）是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术，在提高燃空腔利用率的同时，将CO2进行地质封存，具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点，近年来成为CO2封存研究的热点。从机理... 详细信息

深部煤炭地下气化耦合CO2封存（UCG-CCS）是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术，在提高燃空腔利用率的同时，将CO2进行地质封存，具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点，近年来成为CO2封存研究的热点。从机理研究、稳定性评价、封存效能及泄漏监测4个维度系统综述其研究进展：（1）深部煤炭地下气化燃空腔深度、温度有利于超临界CO2封存，燃空腔的高渗透性可保证CO2良好注入；气化残焦、灰渣和垮落的岩石具有吸附和矿化能力；与燃空腔内咸水层的长期相互作用有利于CO2溶解封存。（2）空腔密闭性与气化煤层厚度、气化面宽度、留存煤柱宽度、地层深度和地质构造等因素有关，通过气化炉结构综合设计确保密闭性；需控制CO2注入压力避免突破盖层压力；CO2地质封存长期运移依赖于长周期数值模拟及工程观测；注入井和生产井是CO2泄漏的重要途径。（3）地下气化燃空腔封存能力取决于燃空腔形貌、产气量和产气组分，目前亟需一种准确的煤炭地下气化燃空腔封存CO2封存能力评价模型。（4）泄漏监测是工程封存CO2必不可少的风险管控环节，CO2封存需长期监测地表变形、井筒泄漏及污染物迁移，但面临地层非均质性、高温腐蚀、信号衰减等挑战，需构建多相渗流模型及环境可持续性指数评估体系保障安全。

关键词：深部煤炭地下气化燃空腔 CO2 地质封存封存机理

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煤矿覆岩裂隙地下水渗流特征的试验研究

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煤炭科学技术 2023年第6期51卷 168-176页

作者：李海祥曹志国吴宝杨池明波张保北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209

覆岩裂隙地下水渗流特征是采煤和采空区后期维护需考虑的重点因素,特别是煤矿地下水库修建区,覆岩裂隙场经沉积作用形成稳定形态,具有良好的储水和导水能力,也是煤矿地下水库重要的组成部分。在浅层地下水丰富区域或夏季极端降雨条件下... 详细信息

覆岩裂隙地下水渗流特征是采煤和采空区后期维护需考虑的重点因素,特别是煤矿地下水库修建区,覆岩裂隙场经沉积作用形成稳定形态,具有良好的储水和导水能力,也是煤矿地下水库重要的组成部分。在浅层地下水丰富区域或夏季极端降雨条件下,地下水库形成垂向补给,分析地下水在覆岩裂隙中的渗流特征为煤矿地下水库安全运营及地下水资源保护提供科学依据。此次研究通过固−液耦合相似模型试验获得开采区覆岩裂隙发育稳定规律及导通含水层后地下水渗流特征,分析得出延伸远空间大的离层裂隙和微裂隙多以储水为主,贯穿多个岩层的垂向裂隙具有很强的导水能力,离层裂隙间的水力联系主要靠两侧区域的垂向裂隙形成。垂向补给条件下,地下水先以非饱和方式沿垂向裂隙进行入渗,由上及下覆岩裂隙逐渐区域饱和,最终形成稳定的饱和入渗形式。在此基础上建立饱和渗流状态的地下水渗流数学模型,并依靠数值法求解,与相似模拟试验相互验证得出垂向裂隙是主要的导水通道,其导水量占比最大可达到97%,与此同时垂向裂隙中地下水的运移速度也远超出离层裂隙中的多个数量级。最后通过敏感性分析得出垂向裂隙渗流量与裂隙发育程度和总涌水量成正相关,与岩石渗透性成负相关。覆岩裂隙中地下水的运移时间与裂隙发育程度、岩石渗透性和总涌水量均呈负相关。

关键词：地下水库覆岩裂隙地下水渗流运移时间优势通道

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我国煤矿矿井水处理技术现状与展望

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煤炭科学技术 2021年第1期49卷 11-18页

作者：顾大钊李庭李井峰郭强蒋斌斌卞伟包一翔国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102209

系统梳理了我国煤矿矿井水的处理技术现状,对高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的常用处理技术进行了对比分析。近年来高矿化度和含特殊组分矿井水逐年增多,相关水质标准大幅提高,给煤矿矿井水处理提出了更高的要求。... 详细信息

系统梳理了我国煤矿矿井水的处理技术现状,对高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的常用处理技术进行了对比分析。近年来高矿化度和含特殊组分矿井水逐年增多,相关水质标准大幅提高,给煤矿矿井水处理提出了更高的要求。为了适应新形势,煤矿矿井水处理技术应通过科技创新,实现矿井水大规模低成本处理,支撑矿井水高效利用,一是要大力发展井下处理技术,利用井下空间和岩体自然净化优势大幅降低矿井水处理成本,并实现矿井水大规模调配与利用;二是要因地制宜利用西部矿区丰富的太阳能、地热等新能源以及火电厂余热等,驱动低温多效蒸发、膜蒸馏等处理技术,可大幅降低处理能耗;三是要通过对相关标准体系的完善,促进矿井水处理实现"分级处理、分质利用"。

关键词：煤矿矿井水水处理技术煤矿地下水库井下处理水资源利用

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二氧化碳用于地质资源开发及同步封存技术综述

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煤炭科学技术 2022年第6期50卷 84-95页

作者：包一翔李井峰郭强蒋斌斌苏琛国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102209

以煤炭为主体的化石燃料目前占我国一次能源消费的80%以上,在“碳达峰、碳中和”目标下,二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是二氧化碳(CO_(2))规模化减排的关键技术。对比了世界各国CCS工程应用的进展,全球目前共有164个CCS项目(分布在28个国... 详细信息

以煤炭为主体的化石燃料目前占我国一次能源消费的80%以上,在“碳达峰、碳中和”目标下,二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是二氧化碳(CO_(2))规模化减排的关键技术。对比了世界各国CCS工程应用的进展,全球目前共有164个CCS项目(分布在28个国家),正在运行的CCS项目有56个(分布在15个国家),美国、中国和英国是CCS项目总数排名前三的国家,正在运行的CCS项目数前三的国家为美国、中国和加拿大。介绍了CO_(2)用于石油、卤咸水、天然气、可燃冰等地质资源开发并同步实现不同程度地质封存的技术原理。CO_(2)驱油技术比传统生产方法碳强度低,同时能够利用原油采空区实现CO_(2)封存。深部卤咸水层的理论CO_(2)封存容量可实现保持大气中CO_(2)浓度约为450×10^(-6),卤咸水及其所含矿物元素均可转化为收益从而抵消一部分封存技术成本。采用CO_(2)驱替甲烷等气体时,岩层特性、注入压力和温度等决定了生产效率,天然气储存地层的密封性有助于减少CO_(2)在竖直方向的扩散和损失。探讨了CO_(2)地质封存协同高浓盐水处置、CO_(2)用于地下煤气化、CO_(2)用于干热岩开发技术。CO_(2)封存协同高浓盐水处置可实现二者同时减量,浓盐水中的高硬度可加快CO_(2)的碳酸化过程。CO_(2)用作气化剂,可调节合成气的组成,但气化过程较难控制,煤气化产生的地层空间可用于CO_(2)封存。CO_(2)用于干热岩开发可节省用水、减少管道结垢等,但CO_(2)较高损失率或导致封存效果不够理想。最后,总结了CCS面临的成套装备开发缺乏、技术原理认识不足、技术成本高、法律法规不完善等问题并对其应用潜力进行了展望。

关键词：二氧化碳地质封存资源开发同步封存

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