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1、NSFC-山西煤基低碳联合基金2017 年度项目指南（专家论证稿）山西省科学技术厅2016 年 6 月 24 日0一、煤与煤层气开采领域（一）重点项目1、山西中煤级煤层气储层多尺度特征及流体相互作用机制（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）针对山西省西山、离柳等矿区中煤级煤层气井单井产量低、总体开发难度大、甲烷吸附量存在拐点等现象，剖析中煤级煤储层宏- 介- 微观 尺度的特征，进行储层定量化及新评价指标体系的研究，建立研究储层多尺度上流体相互作用的研究方法，揭示不同尺度上气、液流体与储层相互作用机制，为储层改造及单井产能提升提供理论指导。2、山西煤中镓、锂等伴生矿产资源的赋存特征及成矿机理
2、（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）针对山西煤中镓、锂等伴生矿产资源在山西部分矿区富集成矿的现象，开展煤中镓、锂等元素赋存特征、分布规律的研究，分析这些元素富集成矿控制的地质因素和成矿类型，揭示煤- 稀有金属矿产富集成矿规律，建立预测评价成矿远景的指标体系与方法，为山西省煤中有益元素的共探共采及利用提供理论支撑。3、山西煤矿采空区积水水害孕育机理与防治基础研究（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）针对严重影响山西煤矿安全开采的老采空区积水的水害防治问题，研究煤矿采空区积水势态的高精度探测机理与方1法，建立采空区积水实用预测模型，研究采空区积水水害孕育机理、水害防治技术基础，为煤矿采空
3、区积水水害预测、评判和防治提供理论指导。4、山西稀缺残留煤炭资源高回收率安全开采基础理论研究（申请代码 1 选择 E04 的下属代码）针对开采技术落后、回收率低的旧式房柱式采煤方法造成大量稀缺资源严重浪费的问题，研究一次采动后复杂空间状态下采场煤体及围岩的应力分布及转移、采场煤体及围岩细观、宏观破坏特征，空区积水积气探测处置，以及二次采动对复杂空间应力状态下煤体及围岩的变形、破坏特征，对山西乃至全国的煤炭资源二次开采提供理论基础。5、山区采动地表变形破坏易感性评价理论与方法（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）紧密结合山西省矿产资源大规模开发所引发的地质灾害（地裂缝、塌陷、沉陷、边坡失稳等
4、）频发的现状，采用地表变形监测、采空区上覆岩土体内部应力及变形监测，物理模拟及数值模拟相结合，综合分析采空区上覆岩体及土体变形破坏的孕育发展规律和机理，建立以开采方案、地形、地貌、地应力、上覆岩土体结构与特性为参数的山区采动地表变形破坏易感性评价理论体系。结合遥感理论及开采沉陷理论精细划分煤炭开采过程中易于遭受变形破坏的生态及地质单元，并预测其破坏模式和致灾程度，形成山区采动地表变形破坏易2感性评价方法，该方法可模块化并集成到地理信息系统中进行综合分析，降低煤矿开采上覆岩土体灾变概率，评价致灾范围及致灾程度，并为矿区生态环境、地质环境的恢复治理及修复提供理论及技术支撑。6、山西深部煤层气开采地
5、质因素（钻井、压裂、排采）（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）7、稀缺炼焦煤组成结构特征及其高效利用基础（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）8、山西煤矿采空区煤层气赋存分布及开采基础研究（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）9、稀缺炼焦煤中煤高效再选理论与工艺研究（申请代码1 选择 E04 的下属代 码）针对炼焦中煤中的有机组份与无机矿物质紧密相连，采用传统的洗选方法很难再分选出质量合格的精煤产品的问题，研究高效的中煤再选理论、方法并实现工艺集成，为提高稀缺炼焦煤利用率提供理论与技术基础。10、煤系复合储层煤层气强化开采基础研究（申请代码 1选择 E04 的下属代 码）11、山
6、西残留煤炭资源高回收率安全开采基础理论研究（申请代码 1 选择 E04 的下属代码）针对开采技术落后、回收率低的旧式房柱式采煤方法造成大量煤炭资源严重浪费的问题，研究一次采动后复杂空间3状态下采场煤体及围岩的应力分布及转移、采场煤体及围岩细观、宏观破坏特征，空区积水积气探测处置，以及二次采动对复杂空间应力状态下煤体及围岩的变形、破坏特征，对山西乃至全国的残留煤炭资源开采提供理论基础。（二）培育项目（申请代码 1 选择 D02 的下属代码）针对沁水、河东、西山等煤田煤与煤层气安全绿色高效开采需求，围绕煤与煤层气开采地质因素、精细地质勘探、高效开采工艺技术，开展地质、地球化学、地质微生物成气基础研
7、究及精细勘查与开采新理论、新技术、新方法的研究。4二、矿区生态修复领域(一) 重点项目1、山西省大型矿区煤炭开采生态受损及退化机理（申请代码 1 选择 D01 的下属代码）针对山西省煤矿资源赋存特点、地质层组结构复杂、煤炭开采方式多样、生态受损因素多变的现状，研究不同区域、不同开采工艺诱发的生态受损成因及其演变规律，揭示矿区生态系统结构与功能受损特征、受损过程及其修复机制，以及矿区生态系统退化与恢复的阈值和演变特征。2、黄土丘陵区矿区复垦土壤质量演变过程与定向培育（申请代码 1 选择 D01 的下属代码）针对采矿导致的土壤结构损毁、理化性状差和质量退化问题，开展黄土丘陵区矿区重构土壤水肥耦合与
8、时空调控、土壤结构形成与稳定性机制、土壤快速熟化与养分循环研究，揭示矿区土壤质量提升和定向培育机理，为矿区土壤重构和质量提升提供科学依据。3、干旱半干旱矿区受损生态系统恢复过程中土壤-水-植被耦合机理（申请代码 1 选择 D01 的下属代码） 针对干旱半干旱矿区受损生态系统植被恢复和土壤重构等问题，开展生态恢复过程中植被与土壤水热环境响应过程、植被与土壤协同作用、水分和养分循环、固碳潜力等研究，揭示不同植被恢复模式下植物、土壤和微生物对生态因子的响5应与反馈机理，为矿区生态修复提供科学依据。4、干旱半干旱矿区生物多样性恢复与生态功能维持机制（申请代码 1 选择 D01 的下属代码）针对干旱半干
9、旱地区矿山开采过程中生态系统生物多样性丧失、结构和功能破坏等问题，研究矿区生态系统生物多样性恢复、生物多样性在受损生态系统各营养水平物质转换和能量流动过程中的功能，以及对生态系统结构稳定性的作用，阐明矿区生物多样性生态功能的受损与维持机制，为矿区生态系统修复技术的研发提供理论基础。5、基于多源遥感数据的煤矿开采区生态损害评价及生态安全预警（申请代码 1 选择 D01 的下属代码）采用多时相、多光谱的综合遥感(RS)技术合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术 ，结合物联网云计 算技术对地面沉陷进行监测，在地理信息系统(GIS)平台下对矿 区地面沉陷及对生态环境的影响特征进行提取和空间分析，研究煤
10、开采区地面沉陷灾害时空变化规律，获得矿区生态环境演化模式及地面灾害损失的评估模型。6、高硫易燃矸石山生态修复基础研究（申请代码 1 选择D01 的下属代码）针对高硫易燃煤矸石山自燃、滑坡、崩塌、泥石流等问题，开展矿区自燃诱发因素及控制条件、矸石山边坡稳定性、植被修复与防蚀机理研究，揭示高硫易燃矸石山边坡失稳动态变6化规律、自燃损毁规律，为矿区煤矸石山生态修复提供理论依据。（二）培育项目（申请代码 1 选择 D01 的下属代码）针对煤炭长期高强度开采造成的生态退化问题，开展煤矿开采地表裂缝发育及坡体损害机理、矿区复垦土壤固碳增汇与有机质提升机制、矿区复垦土壤微生物植物互作机理与效应、功能性微生物
11、对矿区复垦土壤养分循环影响的研究、矿区重建生态系统结构与功能优化及调控、典型矿区生态系统服务的时空演变及驱动机制等相关基础研究。7二、煤化工领域(一) 重点项目1、甲醇转化制备化学品的催化化学基础（申请代码 1 选择 B06 下属代码）甲醇是煤制液体燃料和化学品的一条重要路线。但是，甲醇的化学转化过程极其复杂，催化剂的作用机制、失活行为、再生机制和反应动力学是制约甲醇定向化学转化的关键问题。项目的重点在于研究反应状态下催化剂表面甲醇的吸附行为、催化剂结构、组成和物理化学性质对甲醇转化过程的本质影响，活性中间体反应机理和扩散动力学，以及催化剂的失活与再生机制，实现甲醇反应过程的定向转化。2、费托
12、合成产品精细化利用的化学与工程基础（申请代码 1 选择 B06 下属代码）费托合成产品重质烷烃是生产高品质润滑油基础油、白油、航空煤油及高清洁汽柴油的优质原料。经过临氢异构化可以实现费托产品的高效精细化利用。针对临氢异构化过程中降低轻质裂化产物、增加多支链产物的共性问题，定向设计性能优异的异构化催化剂载体，研制高异构化选择性、低裂化活性的催化剂，探索异构化过程催化剂的作用规律，并解决费托合成产品精细化利用过程中的工程技术基础问题，实现费托合成产品的高端化和多元化。3、煤基乙炔制含氧化学品的催化科学基础（申请代码 18选择 B06 的下属代码）乙炔催化转化为炔醇、烯醇、饱和醇等含氧化学品是煤炭高
13、效清洁利用的一条重要路线。项目重点研究催化剂活性相组成、结构与催化反应性能间的构效关系，反应物在催化剂表面的吸附行为，中间物种的形成与转化机理。结合反应动力学、热力学参数，设计、构建新催化反应工艺技术，为乙炔基含氧化学品的高选择性合成提供理论指导与技术支持。4、煤焦油高效分离和应用的化学与工程基础（申请代码1 选择 B06 的下属代码）煤焦油中含有大量的非石化产品。针对其中具有极高经济价值的稠环芳烃和酚类等有机物的高效分离问题，在不破坏有机物结构的基础上，通过结构分析和分子模拟，为研发高选择性、高容量、优良使用性能的新型分离材料及其分离技术奠定基础，实现煤焦油化学品的高附加值利用。（二）培育项
14、目（申请代码 1 选择 B06 的下属代码）针对煤的气化、热解和一碳转化过程，开展煤的结构与反应性、气化过程化学基础、热解过程及化学品，以及煤转化过程中固废物（含煤矸石、煤沥青等）有效利用的基础研究。重点支持煤分级转化利用过程中的相关基础研究。9三、新材料领域（一）重点支持项目1、高强度层界面镁铝复合板波纹轧制成型的基础问题（申请代码 1 选择 E01、E04 的下属代码 ）镁铝复合板是一种新型轻质复合材料，基于波纹轧制工艺可以提高层界面结合强度的原理，研究镁铝复合板在波纹辊缝中的金属流动、弹塑性变形及层界面微观组织演变和金属扩散规律，阐明波纹界面高强度连接机理，开发出界面结合强度高、板形好、
15、残余应力小，并且适合镁铝复合板规模化生产的新方法。2、超级奥氏体不锈钢凝固偏析和析出行为及其热加工过程中的关键科学问题（申请代码 1 选择 E04 的下属代码）针对超级奥氏体不锈钢合金含量高、凝固偏析严重、析出相多且复杂、热变形抗力大和高温热塑性差等特性，系统研究凝固及热处理过程中主要合金元素的偏析、析出和扩散行为，揭示析出相对组织和性能的影响规律及连续大变形热加工过程中的微观组织演变规律，提出改善超级奥氏体不锈钢高温热塑性的新方法，为开发海洋及盐化工程用耐蚀不锈钢材料提供理论基础。3、煤基石墨烯量子点可控制备及结构与性能研究（申请代码 1 选择 E02 的下属代 码）以不同变质程度和岩相组分
16、的煤作为碳源，探索新型可10控制备石墨烯量子点（GQDs ）的方法。研究煤分子化学键的断裂、相态转变以及 GQDs 的形成过程，阐明煤基 GQDs 的形成机理；研究煤源结构、制备工艺对煤基 GQDs 产率、组成、结构和发光特性等的影响规律，建立煤基 GQDs 的构效关系，为GQDs 在电化学储能、 传感、催化、生物医学等领域的应用奠定基础。4、镁合金高强韧构件塑性成形及其动载服役性能研究（申请代码 1 选择 E01、E04、E05 的下属代码）研究镁合金复杂构件成形时变形场量对金属流动的影响，探讨成形过程中微观组织、力学性能和形状因素之间的关系，建立微观组织演变和构件性能预测模型，实现镁合金构件的组织性能调控；研究镁合金构件在疲劳或冲击载荷作用下的变形机制和松弛现象，提出构件强韧化设计思路，建立疲劳寿命预测模型，为镁合金高性能构件的制备和应用提供理论基础。5、碳基低维复合材料的结构调控及其功能化设计（申请代码 1 选择 E02 或 E03 的下属代码）为充分利用山西充足的石
