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“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室2017年开放基金指南

来源: 作者: 发布时间:2017-11-16 字号:

“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室于2015年9月30日获批,挂靠煤电路港航油化一体化运营的综合能源企业—神华集团,致力于煤炭开采水资源保护、利用和煤矿区生态减损与修复方面的科学研究。在未来10年,实验室将围绕煤炭开采地下水资源保护利用与矿区生态修复的基础理论和关键技术开展持续研发,形成我国西部生态脆弱区水资源保护利用与矿区生态修复技术体系,占领该领域的技术制高点,建成世界一流的煤炭开采领域水资源保护与利用实验室,为推进煤炭绿色开采提供科技支撑。

实验室设立开放基金,鼓励国内高等院校、科研机构研究人员尤其是中青年学者,与实验室研究团队紧密合作,利用实验室大型仪器设备和数据共享平台,开展相关基础研究工作。

一、实验室主要研究方向

1. 固液耦合物理相似模拟材料的研发

针对传统相似模拟材料遇水易发生软化、变形、破坏等问题,研发耐水性较好、能重复利用的新型物理相似模拟材料及胶结剂,相似材料的胶结时间、胶结后的密度、强度等满足相似模拟试验要求,并进行小型固-液耦合相似模拟试验,验证相似材料力学参数的可靠性。

2. 煤矿地下水库储水系数的三维空间分布规律研究

基于神东矿区近水平煤层赋存条件及开采技术条件,建立工作面采空区上覆岩层的三维空间结构力学模型,分析采动裂隙的三维空间分布特征,揭示近水平煤层地下水库储水系数的三维空间分布规律。

3. 浅埋深强开采扰动导水裂隙带发育的固液耦合机理研究

针对西部矿区浅埋煤层、强开采扰动下上覆岩层导水裂隙带高度确定难题,研究采动应力场与渗流场耦合作用下覆岩裂隙的发育、扩展力学机理,分析工作面开采高度、煤层埋深、工作面推进速度、隔水层厚度等对上覆岩层导水裂隙带高度的影响,为煤矿地下水库导水裂隙带高度确定提供理论支撑。

4. 深部煤层重复采动下地下水库库容变化规律研究

针对神东矿区后续将逐步进入深部煤层开采的现状,以典型煤矿深部煤层地下水库建设为基础,研究煤层开采深度、煤层厚度、层间岩层厚度、岩性等变化对下部煤层地下水库库容变化的影响,分析下部煤层重复采动情况下上覆岩层的断裂形态及裂隙空间分布特征,提出重复采动下地下水库库容的确定方法。

5. 煤柱坝体应力-渗流耦合特性及承载稳定性研究

针对煤矿地下水库运行过程中,长期水浸作用对煤岩体力学性质软化而导致煤柱失稳问题,通过循环渗压试验研究煤体的“应力-渗流”耦合力学行为和损伤破坏机理,分析不同赋存条件下(近水平煤层、缓倾斜煤层或急倾斜煤层)煤柱坝体的承载能力及安全稳定性,为煤柱坝体尺寸优化设计提供理论支撑。

6. 煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构研究

考虑煤矿地下水库坝体受到水压、覆岩压力、采空区岩体侧向压力、矿震等荷载组合作用,针对人工坝体与煤柱坝体的复合整体稳定性,研究人工坝体与煤柱坝体的连接结构型式,提出不同型式人工坝体嵌入煤岩层的深度、宽度、角度等理论计算模型,为人工坝体设计提供依据。

7. 煤矿地下水库人工坝体内锚杆受力特性及锚固效果评价

以连接人工坝体和煤柱坝体的锚杆为研究对象,考虑覆岩压力、矿压、储水水压、采动应力等荷载作用下锚杆与人工坝体及煤柱坝体的相互作用关系及锚固力的变化规律,研究不同锚杆材质、锚固方式和锚固长度等因素对坝体结构的影响,提出安全合理的人工坝体锚固方案。

8. 煤矿地下水库人工坝体防渗方法研究

针对人工坝体与煤柱接触处防渗难题,考虑不同的人工坝体结构型式和嵌入煤岩层的深度与宽度,分析人工坝体周边煤柱以及坝体上下岩层的渗透性能,结合采用的人工坝体防渗材料,提出满足防渗要求的人工坝体防渗方法。

9. 煤矿地下水库人工构筑物与矿井水自净化耦合关系研究

采用充填、灌注等砌筑方式,利用有机膜材料、沙石材料、微孔过滤砖等材料制作人工构筑物,研究其对矿井水的净化规律及净化机理。选取典型煤矿地下水库为模型,模拟在煤矿地下水库内不同区域建设人工构筑物,研究人工构筑物选址、材料及不同结构对矿井水净化效果的影响。

10. 多煤层开采不同层位地下水库安全距离计算方法

当上煤层存在已建成的地下水库,下层煤开采或下层地下水库建设时必须与上层地下水库保持一定的安全距离,针对该情况,采用物理模拟、数值分析等方法,构建采动、矿震等多因素作用上下煤层的地下水库安全距离计算模型,为下煤层工作面科学布局与地下水库选址等提供依据。

11. 露天煤矿矿坑水库选址与结构优化研究

针对露天煤矿建设小型矿坑形成储水设施进行临时储用水的技术方案,研究小型矿坑水库选址、边坡稳定、防渗措施、水量优化调节等,提出安全经济的矿坑水库储用矿井水方案。

12. 西部矿区水资源承载能力评价及优化配置方法研究

基于西部矿区(以某一大型矿区为研究对象)水资源分布特征及煤炭开发规划,运用管理学、宏观经济学、运筹学等理论方法,进行不同煤炭开采强度下矿区水资源承载能力的综合评价,综合分析矿区水资源合理配置与高效利用、矿区经济发展、生态环境保护等存在的问题,对矿区水资源利用方式、用水量、复用量等进行优化配置,提出矿区发展不同情景模式下水资源开发利用规划及综合利用技术方案。

13. 煤矿地下水库建设对区域地下水流场系统的影响

由于煤矿地下水库改变了矿区内原有的含水层结构及地下水的补、径、排条件,运用地下水系统与流动理论,构建矿区内地下水系统物理模型,综合考虑矿井涌水量、水位、水化学等参数,揭示煤矿地下水库建设前后区域地下水系统的演变规律。

14. 露天煤矿浅部含水层再造方法

针对露天煤矿开采对浅部第四系含水层破坏问题,研究不同开采条件与剥离工艺条件下露天煤矿浅部含水层再造的技术原理,分析不同剥离岩层的粒度、压实程度、岩性结构等条件下,再造含水层对大气降水、人工注水渗流与储存能力的影响,提出露天煤矿浅部含水层再造的技术方法与工艺流程。

15. 高矿化度矿井水脱盐后废水采空区储存水质变化规律

针对西部典型矿区(宁东、新疆)高矿化度矿井水脱盐后产生的废水(总盐浓度在3%~5%)在采空区储存的具体条件,研究在上覆岩层补水及采空区冒落岩体固液耦合双重作用下采空区储水水质的变化规律,并提出采空区储水水质控制和进一步净化的技术方案。

16. 神东矿区矿井水氟超标机理及处理方法

针对神东矿区矿井水中氟超标现状,研究作为饮用水的矿井水氟化物来源和迁移规律,查明矿井水中氟超标的关键影响因素;在不影响水质的条件下,提出从源头到后期去除氟的技术方案,处理后水中氟化物含量达到三类地表水排放标准(F-<1ppm),对方案进行技术与经济综合评价。

17. 基于矿区地表土壤结构减损的采煤方法研究

针对西部生态脆弱区煤炭开采引起的地表沉陷和裂缝对矿区生态的损伤,从采矿源头减损出发,研究不同采煤方法引起的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带“三带”演化关系,提出有利于矿区生态减损的开采方法和工艺参数。

18. 东部草原区露天煤矿生粘土改良研究

针对东部草原区露天矿区表土层贫瘠的现状,通过研究煤层上方生粘土(未熟化土壤)的基本理化性质,测试分析表土层和生粘土的养分(氮磷钾等)、土壤质地、保水性等指标,对比分析二者的植被修复性能,提出生粘土的改良方法与技术方案。

19. 煤炭开采对植被-土壤物质量与碳汇的扰动规律

针对煤炭开采对矿区植被和土壤均产生的影响,研究煤炭开采区植被-土壤界面的机制、空间分布特征、碳汇强度等,运用矿区生态恢复理论、模拟模型、生态环境成本核算等方法,揭示开采扰动对煤矿区植被-土壤界面的碳汇变化规律。

20. 基于地表生态(地表土壤水)保持的地下水库特征水位研究

煤矿地下水库具有储水保水的特点,对其覆岩及上方松散层(风积物、坡积物)的含水量有一定影响,为研究地下水库对地表生态的影响,分析煤矿地下水库储水对地下含水层水位恢复的影响,建立地下水库储水、含水层和地表土壤水的水动力模型,研究不同蓄水高度条件下地下含水层、地表生态水的水动力场演变特征,提出基于地表生态保持理论的地下水库特征水位。


参考技术文献

1. 顾大钊. 煤矿地下水库理论框架和技术体系[J]. 煤炭学报. 2015, 40(2): 239-246.

2. 顾大钊, 颜永国, 张勇等. 煤矿地下水库煤柱动力响应与稳定性分析[J]. 煤炭学报, 2016, 41(07): 1589-1597.

3. 曹志国, 李全生, 董斌琦. 神东矿区煤炭开采水资源保护利用技术与应用[J]. 煤炭工程, 2014, 46(10): 162-164, 168.

4. 曹志国, 何瑞敏, 王兴峰. 地下水受煤炭开采的影响及其储存利用技术[J]. 煤炭科学技术, 2014, 42(12): 113-116, 128.

5. 张建民, 李全生, 南清安,等. 西部生态脆弱区现代煤-水仿生共采理念与关键技术[J]. 煤炭学报, 2017, 42(1):66-72.

6. 顾大钊. 能源“金三角”煤炭现代开采水资源及地表生态保护技术[J]. 中国工程科学, 2013, 15(4): 102-107.

7. 李井峰, 熊日华. 煤炭开发利用水资源需求及应对策略研究[J]. 煤炭工程, 2016, 48(7): 115-117.

8. 胡振琪, 龙精华, 王新静. 论煤矿区生态环境的自修复, 自然修复和人工修复[J]. 煤炭学报, 2014, 39(08): 1751-1757.

9. 李全生.东部草原区煤电基地开发生态修复技术研究.生态学报,2016,36(22):7049~7053.

10. 顾大钊等著,能源“金三角”煤炭开发水资源保护与利用,科学出版社,2012

11. 顾大钊等著,晋陕蒙接壤区大型煤炭基地地下水保护利用与生态修复,科学出版社,2015年

三、开放课题基金申请

1. 申请者根据实验室上述主要研究方向,以基础研究或应用基础研究为目标,每个方向下资助1~3个项目。

2. 实验室开放基金将优先资助立论清晰、目标明确、研究内容具体、具有创新科学意义的研究课题。

3. 鼓励申请者须同本实验室科研团队开展合作研究,并在申请书中须有明确的合作研究计划。

4. 优先资助申请者利用本实验室的先进科学仪器设备和数据共享平台,以客座研究人员身份,来实验室开展研究工作。

5. 课题必须设置明确的知识产权目标(论文、专著、专利、软件著作权等),且第一署名单位须为本重点实验室。

6. 2017年度资助的开放基金课题单项申请金额原则上为20万元左右,资助不超过20项。开放基金课题执行期为2年。

7. 资助对象须具有博士学位、具有固定科研岗位的科研人员,年龄原则上不超过35周岁,特别优秀的可以放宽至40周岁;博士后需要确保在所在单位2年的固定研究时间。

8. 2017年度开放基金课题采用网上申报提交系统进行材料提交,网址:http://wpu.shenhuagroup.com.cn/wpu/index.shtml。

9. 开放课题申请截止日期:2018年1月15日。申请者应在截止日期之前将系统审核通过的课题申请书正式版(一式二份,所在单位签字盖章)邮寄至联系人。


联系人及联系方式:方杰,010-5759 5902, 189 1056 9917,shjtcmwpu@163.com

联系地址:北京市东城区安外西滨河路22号神华大厦A座1003


附件:实验室开放基金申请书.doc




“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室                       

2017年11月16日                                     

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