煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室（以下简称重点实验室）于2015年9月30日获批，依托国家能源集团神东煤炭集团和低碳院建设，致力于煤炭开采矿井水保护、矿井水处理和利用、矿区生态修复方面的基础理论研究、关键技术研发和示范工程推广应用，研制了具有自主知识产权的“1+6”试验平台（一个综合试验平台：煤炭开采地下水运移与保护综合智能试验平台；6个专项试验平台：多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台、煤矿地下水库坝体结构试验平台、西部深部井工矿井筒施工模拟试验平台、煤矿地下水库矿井水自净化试验平台、水处理工艺集成试验平台、煤炭开采地表生态损伤减损与修复试验平台）。重点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。

根据国家科技部关于国家重点实验室“开放、流动、联合、竞争”的设立原则，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，与重点实验室相关研究团队紧密合作，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、开放基金课题研究方向

（一）矿井水保护方向

1. 冲击荷载作用下地下水库煤柱坝体的变形破坏规律研究

研究内容：从煤柱坝体设计方面分析坝体结构特点，考虑冲击地压形成条件及运动特征，分析冲击荷载作用特点和量化方法；冲击荷载作用下坝体的变形破坏特征、机制，以现场调研结果为基础，分析坝体变形过程和损伤特征，借助岩石力学数值仿真模拟软和相似模拟试验手段，模拟冲击荷载作用下煤柱坝体的结构响应，探讨坝体的变形破坏机制。

技术路线或研究方法：从煤柱坝体的适用条件、结构尺寸及坝体荷载组合等方面分析坝体结构特点；考虑冲击地压形成条件及运动特征，分析冲击荷载作用特点，结合相关研究资料，分析推导冲击荷载的计算方法。结合现场调查资料和相关研究成果，从坝体、坝基和坝肩三个方面分析冲击荷载作用下煤柱坝体破坏特征，模拟煤柱坝体在冲击荷载作用下的结构响应，分析其变形破坏过程。以坝体、坝基和坝肩三个部位的破坏方式分析为基础，探寻坝体结构防冲优化方法，以期充分发挥坝体功效，延长坝体使用寿命。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（冲击荷载下地下水库煤柱坝体变形破坏研究方法、地下水库煤柱坝体防冲优化设计方法等），发表论文2篇（冲击荷载作用下地下水库煤柱坝体变形破坏特征研究、地下水库煤柱坝体材料在冲击荷载作用下的损伤特性研究）

2. 煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体耐久性研究

研究内容：人工坝体和煤柱坝体作为封闭煤矿采空区储水空间的准永久性水工建筑物，其耐久性是决定煤矿地下水库服务期限长短的关键问题。研究地下水库蓄水-放水条件下（干湿循环暴露）人工坝体中配筋及煤柱坝体中锚固支护构件的锈蚀和力学特性变化；以现场原位应力与水压条件为基础并考虑动载、蠕变、孔隙压力影响，研究多次循环加卸载对坝体强度、损伤特性以及渗透率的影响；研究人工坝体与煤柱坝体在长时服务期间内的裂隙与渗流场演化规律，探明人工坝体和煤柱坝体薄弱环节，提高坝体耐久性与服务期间的安全性。

技术路线或研究方法：现场测试煤矿地下水库中蓄水水质与压力特征,利用得到的参数对坝体配筋及锚固构件暴露条件进行实验室还原，通过强度实验、扫描电镜等手段，反演其锈蚀与力学特性变化规律；采用现场应力监测与损伤测试方法记录与分析坝体受力与损伤特征；进行真实应力与渗流路径作用下的人工坝体与煤柱坝体的循环加卸载实验，通过分析其应力应变特征、渗透特性、声发射特性、显微CT扫描结果，得到坝体的强度、损伤、渗透率变化规律；在以上研究的基础上，建立数值模型进行整体分析，得到坝体内裂隙与渗流场的长时变化规律，综合分析判断影响坝体耐久性的薄弱环节，并提出针对性的改进方法。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（煤矿地下水库人工坝体结构配筋及锚固构件锈蚀与力学参数反演方法、煤矿地下水库坝体耐久性薄弱环节改进方法等），发表论文2篇（干湿循环暴露人工坝体中配筋及煤柱坝体中锚固支护构件的锈蚀和力学特性变化研究；多次循环加卸载对坝体强度、损伤特性以及渗透率的影响研究）。

3. 煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体连接区域防渗材料研究

研究内容：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连接区域渗漏水情况，研究人工坝体与煤柱坝体的连接区域渗流规律，构建人工坝体与煤柱坝体的连接区域渗流模型，优化人工坝体嵌入结构尺寸；研制适用于连接区域的防渗材料，包括煤柱坝体注浆防渗、人工坝体混凝土墙防渗、充填密封防渗等材料。为保证煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体的复合整体稳定性提供技术支持。

技术路线或研究方法：采用理论分析、实验室试验、物理和数值模拟相结合的研究方法，针对煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体连接区域渗流规律及防渗材料进行研究，充分考虑煤柱坝体留设及人工坝体构建的过程中的初始损伤扰动。构建人工坝体与煤柱坝体的连接区域渗流模型，揭示渗流场受人工坝体嵌入煤岩尺寸的影响规律，优化人工坝体嵌入结构尺寸；研制适用于连接区域的防渗材料，包括煤柱坝体注浆防渗材料、人工坝体混凝土墙防渗材料、充填密封防渗材料，揭示防渗材料在煤矿地下水库复杂应力及富水性环境下的劣化规律。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（煤矿地下水库坝体连接区域防渗材料、煤矿地下水库人工坝体嵌入结构等），发表论文2篇（人工坝体与煤柱坝体连接区域渗流规律及防渗材料研究、人工坝体嵌入结构优化及应用等）。

4. 煤矿地下水库水源补给特征研究

研究内容：以神东矿区煤矿地下水库为案例，系统分析煤矿水库矿井水回灌、上覆含水层补给、地表水及降雨入渗补给等补给特征。研究各水源补给方式、水源补给占比、来水量预测，并以典型煤矿地下水库为例建立水源预测模型，为煤矿地下水库蓄水调度，安全运营提供参考。

技术路线或研究方法：采用地下水流系统监测、同位素示踪溯源、数值模拟等方法，探明煤矿地下水库水源补给方式，计算各补给方式对水库水源占比，预测多水文年煤矿地下水库来水量。建立煤矿地下水库水源补给预测系统，分析极端降水天气、周边矿区排水对煤矿地下水库水源补给的影响。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（煤矿地下水库储水能力计算方法、煤矿地下水库矿井水量预测方法等），发表论文2篇（煤矿地下水库上覆含水层补给方式研究、强降雨及地表水体变化对煤矿地下水库水源补给影响等）。

5 煤矿地下水库煤柱坝体裂隙探测方法研究及应用

研究内容：以神东矿区典型矿井煤矿地下水库煤柱坝体为研究对象，分析不同应力条件下煤矿地下水库煤柱坝体裂隙发育程度，采用不同物探手段（或研发设备）对现场井下煤柱坝体裂隙进行无损探测，并将探测数据转化为三维可视化裂隙分布网络图，对不同发育程度的裂隙群进行划分、归类，并进行安全性评价，构建煤柱坝体裂隙发育程度综合评价体系，选取2个以上煤矿地下水库煤柱坝体进行现场验证。

技术路线或研究方法：采用设备研发和现场试验相结合的方法，分析不同物探方法（或研发设备）在井下环境无损探测煤柱坝体裂隙的可行性，要求能精准探测裂隙位置、方向、开度、长度等关键定位和形态参数，应用相关软件生成三维裂隙分布网络图，通过现场试验论证研发设备的可行性和可靠性。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（煤矿地下水库煤柱坝体裂隙探测方法、裂隙发育程度评价体系等），发表论文2篇（煤矿地下水库煤柱坝体不同尺度裂隙的探测方法及应用、煤矿地下水库煤柱坝体裂隙发育程度综合评价体系的构建等）。

（二）矿井水处理和利用方向

1. 喷雾降尘矿井水理化性质优化技术研究

研究内容：喷雾降尘矿井水优化技术研究对于提升井下粉尘治理效果具有重要意义。针对神东井工矿井下粉尘特性，以磁化、超声波、电离技术对喷雾降尘水进行水质优化，开展喷雾降尘水优化实验。主要研究优化技术对喷雾降尘水理化性质的影响规律，研究喷雾-粉尘液固界面作用机理，探讨喷雾降尘水理化性质的变化对捕获效果的影响，揭示磁化、超声波、电离技术的降尘效果优化机理。

技术路线或研究方法：选择神东某矿区矿井，开展井下粉尘样品采集，对井下粉尘微观形貌、粒径、孔径、组分、含水率、粗糙度、表面电荷、表面官能团、表面能等特性进行分析。开展喷雾降尘水优化实验，利用磁化、超声或电离荷电实验系统对喷雾降尘水进行预处理，分析预处理后降尘水表面张力、及降尘水对粉尘的接触角，进一步开展沉降时间实验，研究优化技术对降尘水理化性质的影响规律，揭示喷雾降尘水理化性质的变化对粉尘捕获效果的影响，揭示三种技术的降尘效果优化机理。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种利用磁化提高喷雾降尘水粉尘捕集效率的方法、一种利用超声波或电离技术提高喷雾降尘水粉尘捕集效率的方法），发表论文2篇（磁化、超声波及电离对喷雾降尘水理化性质影响的机理研究；磁化、超声波及电离技术对矿井水捕获粉尘影响实验研究）。

2. 高矿化度矿井水低温多效蒸发技术数学及仿真模拟研究

研究内容：开展矿井水低温多效蒸发技术（LT-MED）数学模拟及仿真模拟对于蒸发浓缩过程内在规律的掌握、技术优化及经济性评估具有重要的意义。依据质量、盐度及能量平衡方程，开展低温多效蒸发系统数学模拟，形成产量、功耗、余热性能比、温度梯度及温差等关键技术经济指标计算模型。建立低温多效蒸发系统仿真模型，研究传热管材质及布置、喷头布置、喷射角度、热源品位、温度分布等对浓缩倍率、造水比、产水质量等技术指标及结垢趋势的影响规律，探讨技术优化途径。

技术路线或研究方法：开展低温多效蒸发技术数学模拟，构建质量、盐度和能量平衡方程，涵盖LT-MED的各效组、冷凝器、蒸汽换热系统、除气器、热量回收系统等；基于应用场景下进行模拟假设，通过对热力学定律以及适当的操作和技术限制设定边界条件，建模并求解，计算得到各指标参数值。采用CFD软件构建低温多效蒸发系统模型，结合实验参数对模型进行校正并优化，研究各控制参数对技术指标及结垢趋势的影响规律；基于模拟结果探讨技术优化途径。

知识产权指标考核方面：软件著作权1项（高矿化度矿井水低温多效蒸发技术工艺计算软件），申请发明专利1项（一种高矿化度矿井水低温多效蒸发技术系统优化方法），发表论文2篇（高矿化度矿井水低温多效蒸发技术仿真模拟研究、CFD仿真在低温多效蒸发器结垢趋势研究上的应用）。

3. 煤矿地下水库库内水环境特征分析研究

研究内容：针对神东矿区典型煤矿地下水库进出水流速、水力停留时间、入库水头压力和库内水位等水环境因素开展现场测试研究，得到煤矿地下水库净化矿井水的基础研究条件；在一个自然年周期内定期分析入库水和出库水水质特点，研究矿井水通过煤矿地下水库前后的水化学类型变化，判定库中发生的水文地球化学作用过程，为揭示煤矿地下水库水-岩耦合作用奠定基础。

技术路线或研究方法：结合现场调研及资料收集，采用标记或示踪等方法开展神东矿区典型煤矿地下水库水力停留时间的研究，在一定时间内现场监测地下水库进出水流速、水头压力和库内水位等水环境因素，掌握煤矿地下水库净化矿井水的基础研究条件。利用离子色谱、IPC等分析仪器测试煤矿地下水库进出水水质指标，采用Piper三线图、相关性分析、Gibbs模型以及离子比例系数等方法，系统分析矿井水通过煤矿地下水库前后的水化学类型变化，获得采空区岩体对矿井水影响效果。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（煤矿地下水库对矿井水水质指标影响的评价方法、煤矿地下水库与矿井水的耦合作用试验方法等），发表论文2篇（煤矿地下水库库内水环境特征研究、煤矿地下水库岩体对矿井水水质影响作用机理研究等）。

4. 煤矿地下水库对矿井水净化机理数值模拟研究

研究内容：针对神东矿区水文地质条件，确定典型矿井的主要含水层、补水来源及其水质特征；针对不同地层岩体及煤矿地下水库垮落岩体进行采样，分析岩石矿物组成成分；通过Phreeqc及Minteq等水文地球化学反应模拟软件对地下水在地层及煤矿地下水库中的迁移进行正向及反向模拟，揭示煤矿地下水库中水-岩耦合净化作用机理。

技术路线或研究方法：通过现场调研、采样及资料收集等方式，掌握神东矿区典型矿井的主要含水层情况及其水质特征；开展实验室静态浸泡实验，掌握地下水在各含水层迁移过程中水质随时间的变化规律；采用Phreeqc软件对其进行正向及反向模拟，确定主要的冲水水源；对煤矿地下水库内的垮落岩体及进出水进行采样分析，筛选出可能参与反应的矿物组分；采用Phreeqc及inteq软件模拟水文地球化学反应，并与实验数据相互验证；结合SI分析矿物成分及其空间变化、矿物沉淀-溶解的水动力学特征，进而得到反应过程中典型重金属（Fe、Mn等）的存在价态和形态以及不同操作条件下（如改变pH值、岩性）形态与价态的变化情况，预测沉淀、金属吸附及金属有机络合物的形成等，揭示煤矿地下水库对矿井水的净化机理。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种增强地下水库对重金属离子的去除方法、一种改性矿物的制备方法和应用），发表论文2篇（煤矿地下水库无机离子-水-矿物耦合作用机理、基于分子动力学的矿井水离子选择吸附趋势研究）。

5．矿井水处理工艺中聚丙烯酰胺及其残留物的迁移规律研究

研究内容：聚丙烯酰胺（PAM）是矿井水处理过程中常用的高效絮凝剂，PAM残留物丙烯酰胺（AM）已被国家癌症中心列为ⅡA类致癌物且存在于矿井水处理环节中，较大程度影响了矿井水水质及其回用。以神东和宁煤矿井水处理工艺为研究对象，通过分析矿井水各处理环节PAM和AM的含量变化，研究工艺类型、矿井水水质、PAM种类及投加量对PAM和AM迁移过程的影响，揭示PAM和AM在矿井水处理工艺中的迁移规律。

技术路线或研究方法：采用凝胶色谱、液相色谱等分析手段，开发矿井水中PAM的定性与定量分析方法；以神东传统矿井水处理工艺（混凝澄清+过滤）和宁煤煤化工水处理中心矿井水处理工艺（混凝沉淀+超滤+反渗透+活性炭过滤+树脂离子交换）为研究对象，通过调研取样，分析不同工艺类型、不同处理环节中PAM和AM的含量变化，研究PAM和AM在矿井水处理工艺中的迁移规律；利用实验室小试装置，模拟混凝沉淀、过滤等矿井水处理环节，研究PAM投加量、分子量、水解度及矿井水原水水质（pH、含盐量、硬度等）对PAM和AM迁移规律的影响。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（矿井水中阳离子聚丙烯酰胺的检测方法、矿井水中阴离子聚丙烯酰胺的检测方法等），发表论文2篇（矿井水中聚丙烯酰胺的定性与定量分析、矿井水处理工艺中聚丙烯酰胺及其残留物的迁移规律等）。

6. 矿井水膜浓水对CO₂的吸收溶解机理研究

研究内容：以矿井水膜浓水（包括但不限于纳滤、反渗透浓水、电渗析、膜蒸馏等浓水）为对象，系统研究其对CO₂的碳酸化能力，揭示关键水质指标对CO₂碳酸化能力的影响机理。提出强化CO₂碳酸化的技术，建立矿井水膜浓水对CO₂的碳酸化能力的评价指标体系及评价方法。

技术路线或研究方法：系统研究矿井水膜浓水中钾、钙、钠、镁、铁、锰、氯离子、溴离子、硫酸根离子、硅酸（偏硅酸）、硼酸根等浓度水平、pH、氧化还原电位、温度、反应时间、压力等关键因素对CO₂的碳酸化能力的影响机制。研究氢氧化钙、氧化钙、氧化镁、氨水、液体胺类吸收剂、离子液体、活性炭、粉煤灰等物质对提升矿井水膜浓水CO₂碳酸化能力的可行性，并建立强化CO₂碳酸化技术。识别影响矿井水膜浓水对CO₂碳酸化能力的关键因素，建立关键因素与CO₂的碳酸化能力的定性及定量关系，从而提出评价方法。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（CO₂强化吸收溶解方法、CO₂吸收溶解能力评价方法等），发表论文2篇（矿井水膜浓水CO₂吸收溶解机理研究、矿井水膜浓水CO₂吸收溶解能力评价方法研究）。

（三）矿区生态修复方向

1. 基于定量遥感分析的神东矿区生态累积效应研究

研究内容：对比分析神东矿区长时序（不低于30年）自然演替及采动影响下植被与土壤参数的变化规律，对植被、土壤的各类参数（植物叶绿素含量、叶面积指数等，土壤含水量、粗糙度等）进行时间尺度上高频次（1~2月/周期）定量反演，分析各指标的时空变化规律，重点分析生态的累积变化特征，提出生态变化的驱动因子（气候、开采等）及该时空条件下的权重，通过自然演替与沉陷区植被及土壤参数变化特征的对比分析，提取自修复区特征生态指示参数；结合无人机搭载高光谱等传感器与现场调查方法，在上湾矿或大柳塔矿进行精细尺度下地表生态变化及自修复研究。

技术路线或研究方法：以长时序定量遥感解译、无人机现场监测为主要手段，先对神东矿区近30年不同土地类型进行识别与变化范围分析，再对自然演替区及采煤沉陷区植被与土壤参数进行反演分析，通过随机森林、时空/地理加权回归开展自然演替区与采煤沉陷区植被参数的定量对比，提出开采影响区植被变化的主要驱动因子，建立生态自修复评价方法。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种采煤沉陷区土地覆盖分类的解译方法、一种采煤沉陷区地表生态自修复评价方法），发表论文2篇（神东矿区地表生态变化规律研究、神东矿区地表生态自修复能力评价方法研究）。

2. 神东矿区地表变形对植物根系损伤及自修复特征研究

研究内容：针对神东矿区地表移动变形引起的植物根系损伤问题，研究地表不同变形损伤程度下，植物生理指标的变化过程，重点研究地表裂缝影响下植物（2-3种典型植物）根系断裂损伤特征、植物生理变化特征及自修复特征，揭示地表变形（裂缝）影响下植物退化机理，探索伤根植物生理特征的自修复阈值，为矿区生态保护及植被自修复评价提供依据。

技术路线或研究方法：综合现场监测和室内模拟实验，研究不同类型土壤（沙土、粘土）在地表移动变形影响下的植物根系损伤特征。采用统计分析方法，揭示不同根系损伤程度下植物的生理指标变化规律，结合模拟分析和现场实测，提出神东研究区立地条件下典型植物的自修复阈值。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种基于裂缝伤根特征的植物损伤程度判断方法、一种采动影响下土壤侵蚀控制方法），发表论文2篇（神东矿区采动伤根植物生理特征的自修复阈值研究、基于裂缝伤根特征的植物损伤程度判断方法）。

3. 采动影响区包气带土壤水空间分布与运移规律研究

研究内容：以神东矿区煤炭开采地表包气带土壤为研究对象，动态监测近地表不同深度土壤水分含量，定量分析开采后不同时段、不同深度土壤含水量的变化，揭示不同塌陷类型（均匀沉降、非均匀沉降）条件下包气带土壤水含量垂向分布随时间变化的规律，建立土壤含水量与时间、埋深的相关性模型，揭示开采后包气带土壤水分运移规律。

技术路线或研究方法：采用理论分析、现场实测、室内试验及数值模拟相结合的方法，自主搭建一套包气带土壤水分变化动态监测平台，在室内相似模型研究，分析不同塌陷类型条件下不同深度土壤含水量进行动态监测，获得煤矿开采后包气带土壤水空间分布与运移演变规律，并通过数值模拟方法对获得的理论进行验证，最后将获得的理论应用于野外实验，通过野外现场监测数据对理论进行评价和校正。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种开采扰动下包气带土壤水分运移规律水文物理模型试验平台、一种采煤扰动下包气带土壤水分变化动态监测方法与装置），发表论文2篇（开采影响区包气带土壤水时空演变规律研究、不同塌陷类型对包气带土壤水变化的影响规律）。

4. 神东典型地质开采条件下地表损伤预测方法

研究内容：以神东矿区浅埋煤层高强度开采条件为背景，研究采动覆岩变形破坏演变的一般规律，阐明地质参数（采深、基岩厚及岩性、松散层厚、地层倾角等）和开采参数（采高、面长、推进速度等）对覆岩与地表移动变形的耦合关系，揭示浅埋煤层高强度开采地表连续-非连续变形破坏机理，构建适用于神东矿区浅埋煤层高强度开采条件下的地表移动变形预计模型，并提出与之配套的参数体系及其反演方法。

技术路线或研究方法：综合运用现场实测调研、相似材料模拟、数值模拟及理论分析方法。在充分分析研究区实测资料基础上，总结浅埋煤层高强度开采地表移动变形破坏的一般规律；借助模拟实验和力学模型，分析开采参数与地表变形破坏表征参数、应力、应变等协同变化响应关系；基于连续-离散介质耦合思想，构建适用于神东矿区浅埋煤层高强度开采地表移动变形预测模型，并基于智能寻优算法提出所建预测模型参数确定方法。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种浅埋煤层高强度开采地表连续及非连续综合预测方法、一种浅埋高强度开采地表损伤预测参数确定方法），发表论文2篇（浅埋高强度开采地表连续/非连续损伤机理、浅埋煤层高强度开采地表变形预计模型及参数选择方法）。

5. 神东矿区覆岩移动结构演化特征与机理

研究内容：以神东布尔台矿（深埋厚基岩、）和上湾矿（浅埋薄基岩）两地质条件为工程背景，研究两类典型地质特征在不同开采条件下（采高、工作面尺寸等），覆岩移动变形、破坏模式及结构演化特征；揭示开采影响的传递机理，建立覆岩结构在不同地质条件下与开采参数的关系模型；探索覆岩结构及损伤的主要影响因素，建立两类典型条件下的开采损伤控制体系，并提出两类条件下减损途径。

技术路线或研究方法：采用相似模拟、数值计算和力学分析，结合现场工程地质资料和岩层移动监测，分析上覆岩层随开采因素的结构变化特征；揭示深埋厚基岩和浅埋薄基岩两类条件下，覆岩移动变形随开采参数的变化规律及结构特征；提出两类条件下开采影响的关键因素；建立两类条件下的损伤控制体系并提出减损控制途径。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种上覆岩层破坏的无损监测方法、一种开采损伤控制方法），发表论文2篇（浅埋薄基岩高强度开采条件下覆岩结构演化特征、神东矿区厚基岩高强度开采条件下覆岩变形机理）。

6. 碳中和愿景下矿区生态修复的环境效益评价

研究内容：围绕碳达峰和碳中和目标，通过开展矿区生态修复全过程的碳收支评价，论证矿区土地利用、生态修复对碳循环的正效应，证明矿区生态修复工程对提升环境固碳能力的重要作用；根据不同情景，从标准规范、监管要求、治理能力、技术研发、激励机制等诸多方面，识别矿山生态修复的影响因素，提出促进矿区生态修复，实现土地退化平衡（LDN）的实施方案；引入全生命周期视角厘清煤炭行业与下游产业间的减排责任，审视煤炭行业发展与碳中和愿景之间差距，预测未来10年-30年中国的矿区生态修复推进速度，制定符合国情的不同阶段矿区生态修复路线，提出符合碳中和愿景的矿区生态修复标准。

技术路线或研究方法：采用计量回归模型以及演化博弈模型，分析矿区生态修复制度实施的策略选择影响因素，构建低碳土地整治全过程碳收支计量技术体系；应用综合评分法和DEA模型，开展矿区生态修复全过程碳收支评价，分析不同低碳土地整治工程技术对碳达峰、碳中和的贡献度；基于生态修复前后土地覆盖时空变化分析，采用市场价格法和影子工程法，预测未来20年中国的矿区生态修复推进速度；为更好实现碳中和目标，提出矿区不同阶段的生态修复路线。

知识产权指标考核方面：申请发明专利2项（一种矿区生态修复措施的环境效益测算方法、一种矿区生态修复中碳收支综合评价体系），发表论文2篇（碳中和目标下矿区生态修复的环境效益评价、演化博弈模型下矿区生态修复的优化路径研究）。

二、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. 曹志国, 王瑞国, 何瑞敏. 基于WEB-GIS的矿区生态监测与管理信息系统[J]. 煤炭工程, 2018.

11. 庞义辉,李全生,曹光明,周保精.煤矿地下水库储水空间构成分析及计算方法[J].煤炭学报,2019(02):557-566.

12. 于妍,陈薇,曹志国,陈健,张凯.煤矿地下水库矿井水中溶解性有机质变化特征的研究[J].中国煤炭,2018,44(10):168-173.

13. 吴宝杨.煤矿分布式地下水库煤柱坝体合理布置方式[J].煤矿安全,2018,49(09):68-72, 78.

14. 姚强岭,刘亚鹏,陈田,李学华,杨书懿,段宏飞.地下水库人工坝体强度损伤演化特征试验研究[J].煤炭学报,2018,43(04):1111-1117.

15. 郭强.煤矿矿井水井下处理及废水零排放技术进展[J].洁净煤技术,2018,24(01):33-37, 56.

16. 张建民,张凯,曹志国,张勇.基于采动-爆裂模型的导水裂隙带高度计算方法[J].煤炭学报,2017,42(06):1557-1564.

17. 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.

18. 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. 申请者原则上应根据重点实验室上述指南研究方向，以基础研究或应用基础研究为目标，申报开放基金课题，每个方向下资助1~3个项目。

2. 本次重点实验室并行发布2020年度和2021年度开放基金课题，申请者根据开放基金课题设置选择申报年度，每位申请者只能申报一个年度开放基金课题。

3. 重点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. 鼓励申请者同本重点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重点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（State Key Laboratory of Water Resource Protection and Utilization in Coal Mining），其中：要求SCI或EI期刊论文1篇，且第一完成单位为煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室；申报发明专利2项，专利的第一申请人为神华神东煤炭集团有限责任公司，同时专利申请人须包含北京低碳清洁能源研究院，须通过重点实验室申报；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. 2020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，年龄不超过35周岁。

9. 2020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/。

10. 开放课题申请截止日期：2021年8月10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

矿井水保护方向：李海祥 010-57337578，18810882354，20047003@chnenergy.com.cn

矿井水处理和利用方向：王霄 010-57337374，13020065349，20052145@chnenergy.com.cn

矿区生态修复方向：宋子恒 010-57337577，18511785855，20047004@chnenergy.com.cn

联系地址：北京市未来科学城国电新能源院园区304楼

煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室

  2021年6月11日