煤炭清洁高效利用100问--科城研究院.pdf

能 源 是 人 类 文 明 进 步 的 基 础 和 动 力 ， 攸 关 国 计 民 生 和 国 家 安 全 。 党 的二 十 大 报 告 强 调 ， 深 入 推 进 能 源 革 命 ， 加 强 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 ， 加 快 规 划建 设 新 型 能 源 体 系 。 这 些 重 要 论 述 科 学 擘 画 了 我 国 能 源 高 质 量 发 展 的 新 蓝图 。 当 前 ， 面 对 国 际 能 源 安 全 新 挑 战 ， 夯 实 煤 炭 煤 电 兜 底 保 障 基 础 的 重 要性 愈 加 凸 显 。 因 此 ， 基 于 我 国 “ 富 煤 、 贫 油 、 少 气 ” 的 能 源 禀 赋 ， 推 进 煤炭 清 洁 高 效 利 用 则 是 实 现 “ 双 碳 ” 目 标 的 重 要 途 径 。煤 炭 清 洁 高 效 利 用 ， 是 指 在 煤 炭 生 产 、 加 工 、 运 输 、 利 用 和 转 化 过 程中 ， 降 低 能 源 消 耗 ， 控 制 和 减 少 污 染 物 和 温 室 气 体 排 放 ， 提 高 煤 炭 利 用 效率 的 活 动 。 基 于 对 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 的 理 解 ， 山 西 科 城 能 源 环 境 创 新 研 究 院 梳 理 了 目 前 国 内 外 有 关 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 有 关 的 研 究 成 果 以 及 相 关 技术 规 范 ， 针 对 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 的 基 本 知 识 、 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 的 形 势 、煤 炭 绿 色 低 碳 开 采 、 煤 炭 洗 选 、 商 品 煤 质 量 、 燃 煤 发 电 、 煤 焦 化 、 煤 化 工 、散 煤 治 理 等 九 个 方 面 的 问 题 ， 同 时 梳 理 了 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 的 相 关 案 例 ，形 成 《 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 100 问 》 ， 供 相 关 人 员 参 考 。 目录第一篇基础篇 101煤 炭 的 形 成 机 理 202世 界 煤 炭 资 源 分 布 情 况 203我 国 煤 炭 资 源 分 布 情 况 304我 国 煤 炭 分 类 标 准 305世 界 煤 炭 分 类 406煤 炭 形 成 于 哪 些 时 代 407煤 炭 组 成 成 分 是 什 么 5 08什 么 是 无 烟 煤 ， 它 有 哪 些 性 质 用 途 609什 么 是 烟 煤 ， 它 有 哪 些 性 质 用 途 610什 么 是 褐 煤 ， 它 有 哪 些 性 质 用 途 8第二篇形势篇 911能 源 与 人 类 发 展 的 关 系 .1012世 界 能 源 发 展 的 趋 势 .1013世 界 煤 炭 发 展 历 程 .1114煤 炭 与 气 候 变 化 的 关 系 .1215煤 炭 与 环 境 的 关 系 .1316全 球 控 煤 进 程 .14 17煤 炭 资 源 的 供 应 现 状 .1518煤 炭 资 源 的 消 费 现 状 .1519中 国 能 源 对 外 依 存 情 况 .1720煤 炭 清 洁 高 效 利 用 相 关 政 策 .17第三篇采矿篇 1921煤 炭 科 学 产 能 是 什 么 .2022什 么 是 煤 炭 先 进 产 能 .2023煤 炭 绿 色 开 采 技 术 有 哪 些 .2124什 么 是 绿 色 矿 山 .2225煤 炭 开 采 的 低 碳 技 术 路 径 .23 26煤 炭 与 新 能 源 多 能 互 补 技 术 路 径 .2327矿 区 生 态 碳 汇 技 术 路 径 .24 28煤 矿 节 能 减 碳 技 术 措 施 .2529矿 区 瓦 斯 抽 采 利 用 关 键 技 术 .2630煤 炭 开 采 扰 动 空 间 CO2封 存 关 键 技 术 . 27第四篇选煤篇 2831什 么 是 重 介 质 选 煤 .2932什 么 是 跳 汰 选 煤 .2933什 么 是 浮 游 选 煤 .2934什 么 是 高 精 度 煤 炭 分 选 技 术 工 艺 .30 35炼 焦 煤 选 煤 典 型 重 选 工 艺 .3236什 么 是 智 能 选 煤 .3337为 什 么 要 井 下 选 煤 .3338煤 炭 洗 选 行 业 节 能 减 排 技 术 路 径 .3339什 么 是 煤 炭 洗 选 标 准 化 管 理 .3440选 煤 厂 原 煤 运 输 、 产 品 贮 存 的 清 洁 生 产 技 术 要 求 .34第五篇商品煤 3641什 么 是 商 品 煤 .3742商 品 煤 质 量 有 哪 些 要 求 .3743煤 炭 产 品 的 类 别 、 品 种 和 技 术 要 求 .37 44炼 焦 用 煤 质 量 要 求 .3845发 电 用 煤 质 量 要 求 .3946气 化 用 煤 质 量 要 求 .4047直 接 液 化 用 煤 质 量 要 求 .4148高 炉 喷 吹 用 煤 质 量 要 求 .4249什 么 是 特 殊 和 稀 缺 煤 种 .4250哪 些 煤 炭 禁 止 或 限 制 开 采 .42第六篇火电篇 4451全 国 火 电 装 机 现 状 .4552全 国 电 力 生 产 和 外 送 现 状 .46 53电 力 行 业 煤 炭 消 费 与 碳 排 放 现 状 .4754什 么 是 三 改 联 动 .48 55先 进 灵 活 超 超 临 界 发 电 技 术 是 什 么 .4856碳 捕 集 方 式 的 技 术 路 线 有 哪 些 .4957二 氧 化 碳 封 存 与 利 用 技 术 有 哪 些 .5158什 么 是 煤 电 联 营 .5359什 么 是 风 光 火 储 一 体 化 发 展 .5460什 么 是 煤 电 与 新 能 源 一 体 化 发 展 .54第七篇焦化篇 5661全 国 焦 化 行 业 发 展 现 状 .5762焦 化 行 业 煤 炭 消 费 及 碳 排 放 现 状 .5763焦 化 行 业 节 能 降 碳 技 术 路 径 有 哪 些 .57 64什 么 是 焦 炉 精 准 自 动 加 热 技 术 .5865什 么 是 干 熄 焦 .5866什 么 是 煤 调 湿 技 术 .5867焦 炉 煤 气 的 利 用 方 向 有 哪 些 .5968粗 苯 精 制 的 方 向 有 哪 些 .6069煤 焦 油 深 加 工 方 向 有 哪 些 .6270山 西 省 焦 化 超 低 排 放 的 技 术 要 求 有 哪 些 .63第八篇煤化工 6571全 国 煤 化 工 行 业 发 展 现 状 .6672煤 化 工 行 业 煤 炭 消 费 及 碳 排 放 现 状 .66 73现 代 煤 化 工 的 生 产 过 程 特 点 .6674现 代 煤 化 工 行 业 清 洁 低 碳 转 型 路 径 .6775现 代 煤 化 工 行 业 节 能 减 排 技 术 路 径 .6876合 成 氨 行 业 节 能 减 碳 技 术 路 径 .6977煤 化 工 行 业 能 效 标 杆 水 平 和 基 准 水 平 .6978什 么 是 绿 电 绿 氢 与 煤 化 工 耦 合 .7079气 化 渣 的 综 合 利 用 方 式 有 哪 些 .7180煤 化 工 原 料 用 能 的 管 理 要 求 .72第九篇散煤篇 7381什 么 是 散 煤 .74 82散 煤 的 危 害 有 哪 些 .7483为 什 么 要 治 理 散 煤 .74 84高 污 染 燃 料 禁 燃 区 的 划 定 及 其 法 律 依 据 .7485中 国 散 煤 使 用 及 治 理 现 状 .7586 中 国 散 煤 治 理 成 效 7587民 用 散 煤 质 量 要 求 .7588农 村 清 洁 取 暖 的 主 要 技 术 方 式 .7589散 煤 治 理 存 在 的 问 题 及 挑 战 .7690工 业 散 煤 治 理 的 主 要 措 施 有 哪 些 .76第十篇案例篇 7891美 国 佩 特 拉 诺 瓦 碳 捕 集 封 存 商 业 项 目 .7992加 拿 大 边 界 大 坝 百 万 吨 级 燃 烧 后 二 氧 化 碳 捕 集 封 存 项 目 .79 93阿 瑟 港 （ Port Arthur） 碳 捕 集 项 目 8094国 电 泰 州 电 厂 百 万 千 瓦 超 超 临 界 二 次 再 热 示 范 工 程 项 目 .8095陕 煤 榆 化 1500万 吨 /年 煤 炭 分 质 清 洁 高 效 转 化 示 范 项 目 .8197黄 白 茨 煤 矿 连 采 连 充 式 胶 结 充 填 采 煤 技 术 案 例 .8298沃 能 化 工 焦 炉 煤 气 制 备 乙 二 醇 项 目 .8299水 煤 浆 气 化 节 能 技 术 应 用 案 例 .83100国 内 首 套 二 氧 化 碳 加 氢 制 绿 色 低 碳 甲 醇 联 产 LNG项 目 83 — 1 — 第一篇基础篇 — 2 — 01煤炭的形成机理煤 是 地 壳 运 动 的 产 物 。 大 量 植 物 残 骸 经 过 复 杂 的 生 物 化 学 、 地 球 化 学 、 物 理 化 学作 用 后 转 变 成 煤 。 从 植 物 死 亡 、 堆 积 、 埋 藏 到 转 变 成 煤 经 过 了 一 系 列 的 演 变 过 程 ， 这个 过 程 称 为 成 煤 作 用 。 成 煤 作 用 大 致 可 分 为 两 个 阶 段 ： 第 一 个 阶 段 是 植 物 在 泥 炭 沼 泽 、湖 泊 或 前 海 中 不 断 繁 殖 ， 其 遗 骸 在 微 生 物 参 加 下 不 断 分 解 、 化 合 和 聚 积 ， 在 这 个 阶 段中 起 主 导 作 用 的 是 生 物 地 球 化 学 作 用 。 低 等 植 物 经 过 生 物 地 球 化 学 作 用 形 成 腐 泥 ， 高等 植 物 形 成 泥 炭 ， 因 此 成 煤 第 一 阶 段 可 称 为 腐 泥 化 阶 段 或 泥 炭 化 阶 段 。 当 已 形 成 的 泥炭 和 腐 泥 由 于 地 壳 的 下 沉 等 原 因 而 被 上 覆 沉 积 物 所 掩 埋 时 ， 成 煤 作 用 转 入 第 二 阶 段 —— 煤 化 作 用 阶 段 ， 即 泥 炭 、 腐 泥 在 以 温 度 和 压 力 为 主 的 作 用 下 变 为 煤 的 过 程 。 这 个 阶段 包 括 成 岩 作 用 和 变 质 作 用 ， 在 这 个 阶 段 中 起 主 导 作 用 的 是 物 理 化 学 作 用 。 在 温 度 和 压 力 的 影 响 下 ， 泥 炭 进 一 步 变 为 褐 煤 （ 成 岩 作 用 ） ， 再 由 褐 煤 变 为 烟 煤 和 无 烟 煤 。02世界煤炭资源分布情况根 据 《 BP世 界 能 源 统 计 年 鉴 2021》 ， 截 至 2020年 年 底 ， 全 球 已 探 明 的 煤 炭 储 量为 1.07万 亿 吨 。 分 地 区 来 看 ， 亚 太 地 区 储 量 占 比 42.8%， 北 美 地 区 占 比 23.9%， 独 联体 国 家 占 比 17.8%， 欧 盟 地 区 占 比 7.3%， 以 上 4个 地 区 储 备 合 计 占 比 超 过 90%。 从 国家 来 看 ， 美 国 是 全 球 煤 炭 储 量 最 丰 富 的 国 家 ， 占 全 球 资 源 的 23.2%， 俄 罗 斯 占 比 15.1%，澳 大 利 亚 占 比 14%， 中 国 占 比 13.3%， 印 度 占 比 10.3%， 以 上 5个 国 家 储 量 之 和 占 全 球总 储 量 的 76%。 图 1 煤 炭 探 明 储 量 分 布 （ 截 止 2020年 ） — 3 — 03我国煤炭资源分布情况我 国 煤 炭 资 源 储 量 丰 富 、 分 布 面 积 广 、 煤 种 齐 全 ， 但 仍 存 在 资 源 分 布 不 均 匀 的 情况 。 在 昆 仑 山 — 秦 岭 — 大 别 山 一 线 以 北 地 区 ， 煤 炭 资 源 量 占 全 国 的 90.3%， 北 方 煤 炭资 源 主 要 集 中 在 山 西 、 内 蒙 古 、 陕 西 、 河 南 、 甘 肃 和 宁 夏 等 省 份 ， 基 础 储 量 占 全 国 基础 储 量 的 68%左 右 。 根 据 山 西 省 自 然 资 源 厅 数 据 ， 山 西 查 明 煤 炭 资 源 储 量 2709.01 亿吨 （ 2015年 ） ， 占 全 国 煤 炭 资 源 量 的 17.3%。 正 由 于 煤 炭 资 源 和 现 有 生 产 力 呈 逆 向 分布 ， 从 而 形 成 了 “ 北 煤 南 运 ” 和 “ 西 煤 东 调 ” 的 基 本 格 局 。04我国煤炭分类标准《 中 国 煤 炭 分 类 国 家 标 准 （ GB/T 5751-2009） 》 按 煤 的 煤 化 程 度 根 据 干 燥 无 灰 基 挥 发 分 等 指 标 将 煤 分 成 褐 煤 、 烟 煤 和 无 烟 煤 三 大 类 。 再 按 煤 化 程 度 的 深 浅 及 工 业 利 用的 要 求 ， 将 褐 煤 分 两 个 小 类 ， 无 烟 煤 分 成 三 个 小 类 ， 将 烟 煤 分 成 十 二 类 。 用 干 燥 无 灰基 挥 发 份 Vdaf=10%作 为 烟 煤 与 无 烟 煤 的 分 界 值 ， 小 于 该 值 的 煤 为 无 烟 煤 ， 大 于 该 值 的煤 划 分 为 烟 煤 ； 采 用 恒 湿 无 灰 基 高 位 发 热 量 Qgr， maf=24MJ/kg 作 为 褐 煤 与 烟 煤 的 分界 值 ， 大 于 该 值 的 煤 为 烟 煤 ， 小 于 该 值 的 煤 划 分 为 褐 煤 。表 1 中 国 煤 炭 分 类 国 家 标 准 （ GB5751-86）类 别 缩 写 分 类 指 标 Vdaf% GRL Ymm b% PM% Qgr， maf无 烟 煤 WY 10贫 煤 PM 10.0-20.0 10.0-20.0 5-20瘦 煤 SM 10.0-20.0 20-65焦 煤 JM 20.0-28.010.0-20.0 50-6565① 10.0-37.0 （ 85） ① 25 ①1/3焦 煤 1/3JM 28.0-37.0 65① 37.0 （ 85） ① 25.0 〉 220 气 煤 QM 28.0-37.037.0 50-6535-65 20.0-37.0 30-50弱 粘 煤 RN 20.0-37.0 5-30不 粘 煤 BN 20.0-37.0 37.0 37.037.0 30-50 3.5米 ） 不 低 于 75%。露 天 煤 矿 。 薄 煤 层 （ 10.0米 ） 不 低 于 95%。（ 2） 原 煤 入 选 率 达 到 100%。（ 3） 煤 矸 石 综 合 利 用 率 不 低 于 80%。（ 4） 矿 井 水 （ 矿 坑 水 ） 利 用 率 不 低 于 90%。（ 5） 瓦 斯 利 用 率 不 低 于 85%。3、 安 全 生 产 （ 1） 近 10年 来 未 发 生 较 大 及 以 上 安 全 生 产 事 故 。（ 2） 近 3年 来 百 万 吨 死 亡 率 为 0。（ 3） 安 全 质 量 标 准 化 达 到 一 级 标 准 。4、 能 耗 和 环 保（ 1） 原 煤 生 产 电 耗 不 高 于 15kW· h/t， 露 天 煤 矿 采 煤 油 耗 不 高 于 0.5kg/t。（ 2） 井 工 煤 矿 （ 不 含 选 煤 厂 ） 原 煤 生 产 水 耗 不 高 于 0.1m3， 露 天 煤 矿 （ 不 含 选 煤厂 ） 原 煤 生 产 水 耗 不 高 于 0.2m 3。（ 3） 实 现 污 染 物 达 标 排 放 。（ 4） 塌 陷 土 地 治 理 率 不 低 于 90%。（ 5） 排 矸 场 和 露 天 矿 排 土 场 复 垦 率 不 低 于 90%。（ 6） 绿 化 覆 盖 率 不 低 于 可 绿 化 区 域 面 积 的 60%。5、 产 品 质 量（ 1） 近 3年 国 家 质 量 抽 检 合 格 率 达 到 100%。（ 2） 商 品 煤 质 量 ：灰 分 （ Ad） 。 褐 煤 ≤ 30%， 其 他 煤 种 ≤ 40%。硫 分 （ St， d） 。 褐 煤 ≤ 1.5%， 其 他 煤 种 ≤ 3%。 其 他 指 标 。 汞 （ Hgd） ≤ 0.6μ g/g， 砷 （ Asd） ≤ 80μ g/g， 磷 （ Pd） ≤ 0.15%， 氯（ Cld） ≤ 0.3%， 氟 （ Fd） ≤ 200μ g/g。23煤炭绿色开采技术有哪些煤 炭 绿 色 开 采 技 术 指 利 用 充 填 开 采 、 保 水 开 采 、 煤 与 瓦 斯 共 采 、 煤 炭 地 下 气 化 、煤 矸 石 返 井 和 无 煤 柱 开 采 等 减 轻 对 生 态 环 境 影 响 的 煤 炭 开 采 技 术 。 — 2 2 — 1、 充 填 开 采 。 在 采 空 区 内 充 填 水 、 砂 、 矸 石 和 粉 煤 灰 等 充 填 物 ， 限 制 顶 板 变 形 、减 缓 地 面 破 坏 的 一 种 开 采 方 式 。2、 保 水 开 采 。 通 过 控 制 岩 层 移 动 ， 维 持 具 有 供 水 意 义 和 生 态 价 值 含 水 层 （ 岩 组 ）结 构 稳 定 或 水 位 变 化 在 合 理 范 围 内 ， 寻 求 煤 炭 开 采 量 与 水 资 源 承 载 力 之 间 最 优 解 的 煤炭 开 采 技 术 。3、 煤 与 瓦 斯 共 采 。 利 用 采 煤 形 成 的 卸 压 场 和 裂 隙 场 ， 采 用 煤 层 气 开 采 或 煤 矿 瓦斯 抽 采 的 形 式 ， 促 使 瓦 斯 从 吸 附 状 态 向 游 离 状 态 的 转 变 和 增 加 煤 岩 透 气 性 ， 从 而 在 回采 过 程 中 最 大 限 度 回 收 瓦 斯 的 开 采 技 术 。 5、 煤 矸 石 返 井 。 煤 矿 在 开 拓 掘 进 、 采 煤 和 煤 炭 洗 选 等 生 产 过 程 中 排 出 的 含 碳 岩石 ， 通 过 皮 带 、 管 路 等 输 送 系 统 返 回 至 井 下 采 空 区 的 技 术4、煤炭地下气化。是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，经煤的热解及煤与氧气、水蒸气、二氧化碳发生一系列化学反应，产生一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体，其实质是只提取煤中含能组分，将灰渣等污染物留在井下。 。6、 无 煤 柱 开 采 。 通 过 合 理 的 开 拓 部 署 、 采 煤 工 作 面 和 巷 道 布 置 及 采 掘 顺 序 ， 不留 护 巷 煤 柱 而 用 其 他 方 式 维 护 巷 道 的 开 采 技 术 。7、 小 煤 柱 开 采 。 沿 已 有 工 作 面 的 顺 槽 ， 留 设 小 煤 柱 护 巷 ， 掘 进 下 一 个 工 作 面 顺槽 的 开 采 技 术 。24什么是绿色矿山绿 色 矿 山 是 指 在 矿 产 资 源 开 发 全 过 程 中 ， 实 施 科 学 有 序 开 采 ， 对 矿 区 及 周 边 生 态环 境 扰 动 控 制 在 可 控 制 范 围 内 ， 实 现 环 境 生 态 化 、 开 采 方 式 科 学 化 、 资 源 利 用 高 效 化 、管 理 信 息 数 字 化 和 矿 区 社 区 和 谐 化 的 矿 山 。 绿 色 矿 山 要 求 在 资 源 的 综 合 利 用 方 面 ， 按 照 矿 产 资 源 开 发 规 划 与 设 计 ， 较 好 地 完成 了 资 源 开 发 与 综 合 利 用 指 标 ， 技 术 经 济 水 平 居 国 内 同 类 矿 山 先 进 行 列 ； 资 源 利 用 率达 到 矿 产 资 源 规 划 要 求 ， 矿 山 开 发 利 用 工 艺 、 技 术 和 设 备 符 合 矿 产 资 源 节 约 与 综 合 利用 鼓 励 、 限 制 、 淘 汰 技 术 目 录 的 要 求 ， “ 三 率 ” 指 标 达 到 或 超 过 国 家 规 定 标 准 ； 节 约资 源 ， 保 护 资 源 ， 大 力 开 展 矿 产 资 源 综 合 利 用 ， 资 源 利 用 达 国 内 同 行 业 先 进 水 平 。在 技 术 创 新 方 面 ， 在 积 极 开 展 科 技 创 新 和 技 术 革 新 ， 矿 山 企 业 每 年 用 于 科 技 创 新的 资 金 投 入 不 低 于 矿 山 企 业 总 产 值 的 1%； 不 断 改 进 和 优 化 工 艺 流 程 ， 淘 汰 落 后 工 艺 与产 能 ， 生 产 技 术 居 国 内 同 类 矿 山 先 进 水 平 ； 重 视 科 技 进 步 ， 发 展 循 环 经 济 ， 矿 山 企 业的 社 会 、 经 济 和 环 境 效 益 显 著 。在 节 能 减 排 方 面 ， 积 极 开 展 节 能 降 耗 、 节 能 减 排 工 作 ， 节 能 降 耗 达 国 家 规 定 指 标 ； — 2 3 — 采 用 无 废 或 少 废 工 艺 ， 成 果 突 出 ； 三 废 “排 放 达 标 ； 矿 山 选 矿 废 水 重 复 利 用 率 达 到 90%以 上 或 实 现 零 排 放 ， 矿 山 固 体 废 弃 物 综 合 利 用 率 达 到 国 内 同 类 矿 山 先 进 水 平 。25煤炭开采的低碳技术路径煤 炭 碳 中 和 核 心 是 围 绕 保 供 和 碳 中 和 双 重 目 标 ， 突 破 煤 炭 精 准 保 供 以 及 煤 炭 开 发减 碳 关 键 技 术 ， 构 建 煤 炭 特 色 碳 中 和 技 术 体 系 。 具 体 技 术 路 径 包 括 ：1、 资 源 勘 查 与 地 质 保 障 技 术 ， 包 括 煤 炭 绿 色 勘 查 技 术 、 煤 炭 智 能 开 采 地 质 保 障技 术 、 深 部 矿 井 精 准 地 质 探 测 技 术 、 煤 系 伴 生 资 源 勘 探 技 术 ；2、 智 能 无 人 开 采 成 套 技 术 装 备 ， 包 括 危 险 源 智 能 感 知 与 预 警 技 术 、 智 能 化 综 采共 工 作 面 成 套 技 术 、 智 能 快 速 掘 进 关 键 技 术 、 智 能 化 主 /辅 运 输 技 术 、 智 能 化 洗 选 技术 以 及 智 慧 煤 矿 智 能 综 合 管 理 与 应 用 平 台 ； 3、 低 损 绿 色 开 采 关 键 技 术 ， 包 括 生 态 脆 弱 矿 区 煤 层 开 采 源 头 控 制 失 水 技 术 、 采煤 塌 陷 地 裂 缝 减 缓 与 顶 板 水 疏 放 优 化 技 术 、 采 空 区 精 准 高 效 充 填 治 理 技 术 、 星 -空 -地-井 一 体 化 的 矿 区 生 态 环 境 监 测 系 统 等 ；4、 煤 炭 开 发 节 能 提 效 技 术 ， 包 括 先 进 适 用 的 开 拓 布 局 和 开 采 工 艺 、 在 煤 矿 智 能化 节 能 和 矿 山 物 联 网 技 术 、 低 品 位 热 能 利 用 关 键 技 术 、 矿 区 循 环 经 济 体 系 构 建 等 ；5、 煤 矿 瓦 斯 抽 采 利 用 技 术 ， 包 括 先 抽 后 采 模 式 （ 巷 道 抽 采 、 顺 层 钻 孔 抽 采 、 巷道 穿 层 钻 孔 抽 采 、 压 裂 抽 采 ） ， 随 采 随 抽 模 式 （ 保 护 层 开 采 的 瓦 斯 抽 采 、 高 抽 巷 抽 采 、顶 板 走 向 穿 层 钻 孔 、 巷 道 穿 层 钻 孔 抽 采 、 采 空 区 埋 管 抽 采 ） ， 先 采 后 抽 模 式 （ 地 面 钻井 采 空 区 抽 采 、 采 空 区 埋 管 抽 采 ） 等 ；6、 煤 层 二 氧 化 碳 封 存 技 术 ， 主 要 需 要 研 究 煤 层 安 全 储 碳 机 理 与 主 控 因 素 、 煤 层 碳 封 存 风 险 探 测 与 安 全 评 价 方 法 、 煤 层 碳 封 存 全 生 命 周 期 安 全 监 测 预 警 技 术 、 煤 层 碳封 存 风 险 应 对 与 应 急 处 置 规 范 等 。26煤炭与新能源多能互补技术路径风光储热一体化发展是煤矿区建设成为多元清洁能源基地的重要方面，依托矿区排土场、沉陷区等土地资源以及资金、人员等推动风光、地热等可再生能源大力发展；另一方面利用巨大的矿井建设抽水蓄能电站、压缩空气蓄能电站等储能设施，支撑风光发电、推动矿区低碳转型，将矿区建设成为多元清洁能源基地。主要技术路径包括以下几类： （ 1） 矿 区 生 态 修 复 +大 型 地 面 光 伏 电 站 。 利 用 采 煤 沉 陷 区 、 排 土 场 等 ， 开 展 生 态修 复 再 造 ， 通 过 盘 活 利 用 矿 区 排 土 场 、 采 煤 沉 驱 等 退 出 煤 矿 废 弃 土 地 ， 建 设 集 综 合 生 — 2 4 — 态 治 理 、 光 伏 /风 能 发 电 等 一 体 的 产 业 基 地 ， 实 现 太 阳 能 /风 能 资 源 利 用 和 闲 置 土 地 资源 利 用 ， 实 现 生 态 修 复 和 可 再 生 能 源 发 电 的 有 机 结 合 。（ 2） 矿 区 光 伏 +农 林 牧 渔 产 业 。 根 据 新 能 源 赋 存 特 点 和 矿 区 （ 沉 陷 区 、 采 空 区 、排 土 场 ） 的 地 理 环 境 特 性 。 开 展 农 光 、 林 光 、 渔 光 、 牧 光 等 多 种 模 式 的 应 用 。 对 于 土地 资 较 好 且 较 为 平 坦 的 矿 区 ， 可 以 建 设 光 伏 +农 业 等 ， 全 面 推 进 “ 矿 区 土 光 伏 +农 业 种植 ” “ 矿 区 光 伏 +温 室 大 棚 ” 等 开 发 利 用 模 式 。 对 于 沉 降 重 、 地 势 低 洼 的 矿 区 ， 由 于填 充 成 本 过 高 ， 则 可 以 考 虑 储 水 ， 采 用 “ 矿 区 光 伏 +水 产 养 殖 ” 模 式 。（ 3） 井 下 抽 水 蓄 能 电 站 。 煤 矿 井 下 抽 水 蓄 能 电 站 主 要 是 通 过 水 体 位 势 能 、 电 能和 机 械 能 间 的 能 量 转 换 ， 在 用 电 低 谷 时 借 助 电 网 过 剩 电 力 将 水 从 下 水 库 抽 至 上 水 库 ，在 用 电 高 峰 时 放 水 发 电 。 煤 矿 抽 水 蓄 能 电 站 分 为 2种 ： 半 地 下 式 ， 以 地 表 露 天 矿 坑 或 沉 陷 区 为 上 水 库 ， 地 下 巷 道 或 预 留 煤 柱 采 空 区 作 为 地 下 厂 房 和 下 水 库 ； 全 地 下 式 ， 由地 下 不 同 高 度 差 的 地 下 巷 道 或 预 留 煤 柱 的 采 空 区 作 为 上 下 水 库 和 地 下 厂 房 。（ 4） 井 下 压 缩 空 气 储 能 电 站 。 关 闭 退 出 煤 矿 可 作 为 压 缩 空 气 储 能 的 地 下 空 间 主要 有 两 类 ： 一 类 是 矿 井 的 开 拓 巷 道 和 准 备 巷 道 ， 另 一 类 是 采 场 老 空 区 。 目 前 我 国 矿 井空 间 空 气 储 能 还 处 于 实 验 阶 段 ， 尚 未 进 入 产 业 化 应 用 。 2020年 8 月 16日 ， 全 球 首 个基 于 煤 矿 巷 道 压 缩 空 气 储 能 电 站 在 晋 能 控 股 煤 业 集 团 云 冈 矿 北 大 巷 废 弃 巷 道 开 工 ， 建设 首 期 60MW、 总 规 模 100MW的 压 缩 空 气 储 能 电 站 。（ 5） 矿 区 中 低 温 地 热 发 电 。 煤 矿 中 低 温 地 热 发 电 技 术 主 要 有 地 热 能 转 化 为 机 械能 再 转 化 为 电 能 的 技 术 路 径 ， 也 可 以 利 用 温 差 热 电 效 应 ， 直 接 将 地 热 能 转 化 为 电 能 ，即 热 电 发 电 技 术 。 谢 和 平 院 士 团 队 提 出 基 于 热 伏 材 料 的 中 低 温 地 热 发 电 原 理 和 技 术 构 想 ， 为 矿 区 中 低 温 地 热 发 电 未 来 技 术 提 供 了 方 向 。27矿区生态碳汇技术路径构 建 煤 矿 区 碳 汇 技 术 体 系 ， 通 过 土 壤 重 构 、 植 被 重 构 、 减 损 开 采 、 碳 汇 监 测 计 量 、碳 汇 交 易 等 工 具 技 术 手 段 ， 有 效 利 用 煤 矿 区 植 被 、 土 壤 和 水 体 等 的 固 碳 作 用 。（ 1） 土 壤 碳 库 重 构 与 碳 汇 功 能 提 升 技 术 。 土 壤 碳 库 重 构 与 碳 汇 功 能 提 升 技 术 是以 总 碳 含 量 提 升 、 有 机 碳 汇 提 升 、 稳 定 有 机 碳 汇 提 升 为 途 径 ， 从 土 壤 处 理 和 植 物 处 理两 大 方 面 提 升 碳 汇 能 力 的 技 术 。（ 2） 植 被 碳 库 重 建 与 碳 汇 功 能 提 升 技 术 。 植 被 碳 库 重 建 与 碳 汇 功 能 提 升 技 术 是采 取 多 种 措 施 重 构 植 被 碳 库 ， 充 分 挖 掘 矿 区 植 被 的 生 物 量 潜 力 ， 显 著 提 高 矿 区 生 态 植被 的 地 上 、 地 下 生 物 量 和 地 表 枯 落 物 量 的 技 术 。 （ 3） 立 体 空 间 碳 汇 技 术 。 立 体 空 间 碳 汇 技 术 指 充 分 利 用 不 同 的 立 地 条 件 ， 选 择