煤基固废功能材料井下利用研究进展与展望
张吉雄1
周楠2
刘恒凤1
谢亚辰3
孙志辉2
欧阳神央2
1.中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业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 2211162.中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 2211163.四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,四川 成都 610065
摘要：煤基固废功能材料井下利用是实现煤炭资源绿色开采、推动煤炭行业可持续发展的关键技术路径.论文在总结煤基固废处置与利用现状的基础上,遵循功能导向分类方法,将煤基固废功能材料分为矿山建设型、采热型、净水型、储能型、负碳型和承载型六大类功能材料.并系统介绍了煤基固废功能材料的分类及性能,深入探讨了煤基固废功能材料性能调控机理及方法,全面展望了煤基固废功能材料的发展方向.研究表明:通过活化改性、纤维增强及级配优化可显著提升建设型功能材料的力学性能与环境适应性;采热型功能材料的导热系数、比热容和蓄热系数分别是传统材料的 1.75、2.12和 1.72倍,3者的最主要影响因子是定型相变材料;净水型功能材料通过物理吸附、离子交换、表面配位吸附和化学沉淀等多种反应实现对矿井水中重金属离子的有效去除;储能型功能材料经过电学改性,能够调节其表面电子结构和化学性质,从而提高材料的导电性能、储能密度以及循环稳定性;负碳型功能材料内部矿化和水化产物可强化其空隙结构,并进一步实现CO2 的长期固存;承载型功能材料作为岩层与采空区稳定性控制的基础材料,多采用粒径级配、复合优化与机械活化等方式增强其自稳性、力学及输送性能.综上,目前在煤基固废功能材料组成成分、制备方法、性能调控等方面取得了较大进展,基本构建出煤基固废功能材料理论体系,未来将重点围绕材料性能新调控方法、新制备技术和新应用场景等方面开展研究.现有研究现状及发展趋势综合表明,煤基固废功能材料不仅能有效提升煤基固废资源化利用效率,还可实现煤基固废的大规模消纳与增值利用.
关键词：煤基固废功能材料材料性能井下利用绿色开采
分类号：TD803(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3904300)国家资助博士后研究人员计划资助项目(GZC20233012)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：28( 1-28 )
英文信息