煤矿负碳高效充填开采理论与技术构想

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 1; pp. 36 - 46
• Main Authors: 谢和平, 张吉雄, 高峰, 李百宜, 李存宝, 谢亚辰, 周楠
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学-深圳大学-四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州 221116 2024; 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116%中国矿业大学-深圳大学-四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州 221116%多伦多大学土木工程系 多伦多 M5S1A1%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116; 深圳大学深地科学与绿色能源研究院,广东深圳 518060%中国矿业大学-深圳大学-四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州 221116
• Subjects: 固碳理论; high porosity material; CGIF充填体; anti-burst technology; carbon negative backfill; carbon sequestration theory; 防冲技术; 高孔隙材料; 负碳充填; CGIF filling body
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.1091

TD823.7; 矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求.充填开采是实现这一要求的必然途径.然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以突破高产高效、低碳开采的技术瓶颈,对充填材料及充填模式进行变革已势在必行.针对"千米深井资源开发和千万吨产能矿井充填(两个一千)"与"近零生态损害和近零冲击地压(两个近零)"的煤炭绿色低碳开采战略目标,提出了负碳高效充填开采技术全新构想,系统阐述了负碳高效充填开采的定义与科学内涵,提出和建立了由CO2、矸石与快速胶结物混合而成的负碳高孔隙充填材料结构CGIF(CO2 Gangue Inorgan-ic Framework)拓扑构型与强度理论以及CGIF混合物充填体固碳理论、快速黏凝胶结材料反应动力学理论、矿区充填开采防治冲击地压等负碳高效充填理论构想;提出了矸石快速高效胶结高孔隙充填材料制备技术、快速黏凝胶结材料绿色高效制备技术、CGIF充填体负碳高效充填开采技术、多面并采高效充填开采技术与工艺、全周期立体高效充填开采防冲技术等关键技术体系.在此基础上,明确了煤矿负碳高效充填开采"基础研究—技术攻关—工程示范"的"三阶段"发展规划,构建了煤矿负碳高效充填开采理论与技术体系构想;评估了煤矿负碳高效充填CO2 封存能力,可望实现煤炭负碳开采、低碳利用的煤炭开发利用全过程自身实现碳中和的新格局.