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“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室2018年开放基金指南

来源: 作者: 发布时间:2018-07-24 字号:

“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室(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—国家能源集团,致力于煤炭开采水资源保护、利用和矿区生态减损与修复方面的科学研究。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。

重点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. 基于CT扫描和3D打印的裂隙岩体相似模拟技术研究

针对物理模型试验中裂隙岩体结构面模拟的难题,研究CT扫描裂隙岩体三维数字模型重构技术,构建原型裂隙岩体与3D打印模型关键相似指标及相似准则,研究可模拟煤系地层、结构面和裂隙水的3D打印材料和技术,为采场上覆岩层导水裂隙带的物理相似模拟提供新的方法。

2. 采掘扰动“三场”耦合作用机理及其对地下水库坝体结构稳定性影响研究

基于浅埋煤层赋存条件,研究不同开采工艺扰动下的煤岩应力场、裂隙场和渗流场行为特征、耦合作用机理及演化规律;研究上下、左右相邻采掘工作面采掘扰动对地下水库顶底板、坝体的应力场、裂隙场等影响,分析受采掘扰动影响下地下水库人工坝体与煤柱坝体结构的稳定性,分析采掘扰动中距离、岩性、地下水等因素对地下水库人工坝体与煤柱坝体结构稳定性的影响权重,对地下水库的安全运行环境进行综合分析、评价。

3. 复杂条件下新建矿区煤炭开采“三场”演化机理研究

以新街矿区为研究对象,采用三轴渗流实验、理论分析、物理数值模拟等方式,针对大规模高强度煤炭开采方式以及存在大量油气钻孔、埋深500米左右的开采环境,对新建矿区初期开采过程中采动覆岩“三场”渗流场、应力场及裂隙场的耦合作用机理及演化规律进行探索性研究,对矿区地下水运移机理和影响因素进行建模分析,优化新建矿区的开采工艺。

4. 动静载组合作用下浓盐水储库坝体劣化失稳机制研究

以宁东矿区长期水浸煤柱坝体为研究对象,采用理论分析、实验室实验、数值模拟相结合的手段,分析盐水浓度、浸泡时间对煤柱坝体力学特性的影响规律;探索高强度开采扰动条件下煤柱坝体的动静载应力场演化特征;实验研究动静载组合作用下浓盐水储库煤柱坝体的变形-损伤-破坏特征,构建长期水浸煤体损伤本构模型,提出浓盐水储库煤柱坝体劣化失稳的充分必要条件,为浓盐水储库煤柱坝体合理尺寸设计提供理论依据和指导。

5. 煤矿地下水库矿井水-岩耦合化学作用机理

以采空区储水水-岩耦合化学作用为研究对象,采用第一性原理分子动力学计算方法,从纳米尺度研究矿井水化学组分的迁移转化路径;分析不同离子在水中的自扩散系数以及与岩石的活性作用位点;通过热力学与动力学函数计算探讨矿井水自净化过程的自发趋势,深入揭示矿井水-岩石之间的作用机理,为采空区岩体自然净化处理矿井水提供理论依据和应用指导。

6. 煤矿地下水库坝体结构优化研究

人工坝体、煤柱坝体是煤矿地下水库挡水结构的主体部分,是地下水库安全性重点研究方向,根据坝体应力、变形特征,开采深度、地质构造、顶底板赋存条件、坝体宽高比等影响因素,通过实验研究和理论分析提出不同煤层地质条件下的最佳坝体形式和结构参数。通过时间效应下坝体蠕变效应实验分析,建立新的时效参数蠕变本构关系,提出针对时空效应影响下具有蠕变特性水库坝体稳定性评价方法。

7. 地表采动变形量与地表生态退化程度关系的研究

针对地表移动变形量与生态影响程度难以定量化的问题,以神东或西部生态脆弱矿区为研究对象,采用理论分析、模拟试验与现场实测相结合的方法,深入分析生态脆弱矿区地表采动影响程度与地表环境退化程度间的关系,提出地表生态可承受开采引起的移动变形量的阈值,为采动影响区进行自然修复或人工修复提供理论依据。

8. 高强度开采覆岩移动变形及地表沉陷规律研究

地表沉陷是地下工程开挖后岩层运动的外在表现。以神东矿区浅埋深、高强度开采煤层为研究对象,研究厚及特厚煤层初次采动、重复采动条件下覆岩及地表动态移动、变形规律,揭示高强度开采条件下覆岩及地表移动、变形机理,提出高强度开采条件下覆岩及地表移动、变形预计方法,地表生态减损动态和静态的预计方法。研究高强度开采条件下工作面工艺参数与地表沉陷关系的规律,提出有利于地表生态减损和促进地表自修复的开采新工艺和工作面回采工艺优化参数。

9. 西部矿区水资源承载力和优化配置研究

基于西部矿区水资源短缺的情况,研究评价西部矿区水资源承载力现状。应用系统工程理论建立水资源优化配置的系统动力学模型。根据不同的发展方式提出矿区未来水资源开发利用规划和水资源综合利用技术方案。项目能为西部矿区水资源的优化配置、合理开发、综合利用和科学管理提供技术支持。

10. 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。

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[M]. 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[M]. 科学出版社,2015年

三、开放课题基金申请

1. 申请者应原则上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,申报开放基金项目,每个方向下资助1~3个项目。

2. 允许申请者围绕西部矿区地下水库建设、矿区生态自修复机理及促进技术、东部煤电基地生态要素(水、土壤和植被)演变机理三个研究方向,开展探索性课题申报,资助项目数量不超过5个。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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),具体要求为:原则上每个开放基金课题要求发表核心期刊以上学术论文2篇,且完成单位必须署“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室,其中:要求SCI或EI期刊论文1篇,且第一完成单位为重点实验室;申报专利2项(至少包括1项发明专利),且专利的第一申请人为国家能源投资集团有限责任公司,通过国家能源集团申报,相关专利申请及维持费用由国家能源集团列支;软科学课题和软件开发类课题满足论文要求的基础上另行商议。

7. 2018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。

8. 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。

9. 2018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。

10. 开放课题申请截止日期:2018年11月30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:曹志国,010-5733 9263, 189 1056 9296,

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

“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室

2018年7月15日

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