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由于矿山竖井井筒作为长期服役的混凝土砌筑的工程结构,闭坑后依然可作为特殊地下空间实现开发再利用,因此定义了矿井竖井井筒全生命周期的概念,提出了利用闭坑竖井井筒建设竖井井筒蓄能电站、建设深井提升变革基础研究试验场、建设大科学实验室以及建设再生能源蓄积库的构想,并给出了闭坑竖井井筒再利用安全评价的主控影响因素。最后指出了闭坑矿井井筒开发再利用的探索方向,对实现矿井竖井开发利用、新能源高效储能及环境保护三者的协同发展,以及提高闭坑矿井资源精准开发利用的国家战略具有重要的经济和战略意义。
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第 47 卷第 1 期
煤 炭 科 学 技 术
Vol 47 No 1
2019 年 1 月
Coal Science and Technology
Jan. 2019
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刘志强ꎬ宋朝阳. 闭坑矿井竖井井筒开发再利用科 学 探 索 [ J]. 煤 炭 科学 技 术ꎬ2019ꎬ47 ( 1):18
-
24. doi:
10 13199/ j cnki cst 2019 01 003
LIU ZhiqiangꎬSONG Zhaoyang Scientific exploration of development and reutilization of vertical shafts in closed
mines[J] Coal Science and Technologyꎬ2019ꎬ47(1):18
-
24.doi:10 13199/ j cnki cst 2019 01 003
闭坑矿井竖井井筒开发再利用科学探索
刘志强
1ꎬ2
ꎬ宋朝阳
1ꎬ2ꎬ3
(1.煤炭科学研究总院 建井研究分院ꎬ北京 100013ꎻ2.北京中煤山工程有限公司ꎬ北京 100013ꎻ
3.北京科技大学 土木与资源工程学院ꎬ北京 100083)
摘 要:矿山竖井井筒作为进入地下开采的必由通道ꎬ作为混凝土砌筑工程具有支护强度高、纵向空间
大和服役全生命周期长等特点ꎬ这也决定竖井井筒结构相对于采区巷道结构和采空区结构更加稳定ꎬ更
适合作为特殊地下空间实现开发再利用ꎮ 矿山竖井井筒安全服役的全生命周期包括采前的科学设计、
采中的安全服役和采后的安全治理、生态保护和科学利用ꎮ 针对竖井井筒具有隐蔽性、防空性和稳定性
等优势特点ꎬ以闭坑矿井竖井开发再利用、新能源高效储能及环境保护三者的协同发展为指导理念ꎬ充
分考虑闭坑矿井竖井井筒精准开发利用的科学性、可能性以及可行性的基础上ꎬ凝练了闭坑矿井竖井井
筒开发再利用 4 项主要的科学探索内容ꎬ主要包括以重力式抽水蓄能、压缩空气式蓄能 2 种方式的竖井
井筒蓄能电站的探索构想ꎬ以流体提升技术、磁悬浮提升技术、流态化提升技术 3 种技术的深井提升变
革基础研究试验探索构想ꎬ以微重力试验、风洞科学试验和弹射火箭试验 3 类试验的大科学试验探索构
想以及再生能源蓄积探索构想ꎻ围绕保障竖井井筒安全服役这一最终目标ꎬ指出了竖井井筒风险判识与
监测预警技术为首要任务ꎬ亟待建立闭坑竖井井筒再利用安全评价系统ꎬ并给出了闭坑竖井井筒再利用
安全评价的主控影响因素ꎻ最后总结了闭坑矿井井筒开发再利用的探索方向ꎮ 闭坑矿井竖井井筒科学
再利用的思考及探索ꎬ符合国家对科学闭坑、去产能资源综合再利用以及生态坏境美化的全生命周期的
政策ꎬ对提高闭坑矿井资源精准开发利用的国家战略具有重要的经济和战略意义ꎮ
关键词:闭坑矿井ꎻ竖井井筒ꎻ井筒再利用ꎻ安全评价
中图分类号:TD325 文献标志码:A 文章编号:0253
-
2336(2019)01
-
0018
-
07
Scientific exploration of development and reutilization of
vertical shafts in closed mines
LIU Zhiqiang
1ꎬ2
ꎬSONG Zhaoyang
1ꎬ2ꎬ3
(1.Research Institute of Mine Constructionꎬ China Coal Research Instituteꎬ Beijing 100013ꎬ Chinaꎻ2.Beijing China Coal Mine Engineering Company
LimitedꎬBeijing 100013ꎬChinaꎻ3.School of Civil and Resource Engineeringꎬ University of Science and Technology BeijingꎬBeijing 100083ꎬChina)
Abstract: Mine vertical shaft is the only way for underground mining. Concrete masonry engineering has the characteristics of high sup ̄
porting intensityꎬ large vertical space and long service life. The vertical shaft structure is more stable than the mining roadway structure
and the goaf structure. It is more suitable for development and reuse as a special underground space. The whole life cycle of mine vertical
shaft security service includes pre
-
harvest scientific designꎬ security service in mining and post
-
harvest safety managementꎬ ecological
protection and scientific utilization. It has the advantages of concealmentꎬ air defense and stability for the vertical shaft. Guided by the co ̄
ordinated development of closed pit mine shaft development and reuseꎬ new energy efficient energy storage and environmental protectionꎬ
fully considering the scientificꎬ possibility and feasibility of the accurate development and utilization of the vertical wellbore of the closed
pit mineꎬ four main scientific exploration contents for the development and reuse of shaft wells in closed pit mine were condensed. It con ̄
tains the explorations and ideas of shaft wellbore storage power station based on gravity pumped storage and compressed air energy storageꎬ
the basic research and experimental exploration concept of deep well improvement reform with three technologies: fluid lifting technologyꎬ
收稿日期:2018
-
08
-
04ꎻ责任编辑:赵 瑞
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600801)ꎻ国家自然科学基金重点资助项目(51534002)
作者简介:刘志强(1962—) ꎬ男ꎬ河北徐水人ꎬ研究员ꎬ现任煤炭科学研究总院建井研究分院副院长ꎮ E
-
mail:liuzhiqiang@ vip.sohu.com
81
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