《Journal of Cleaner Production》：A decision-support system for post-closure mine reutilization: Criteria-based ranking integrating technical and socioeconomic constraints
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煤炭逐步淘汰政策和可再生能源加速部署正推动地下煤矿逐步关闭，留下大量地下空间和地表基础设施，这些通常被封闭和废弃。由于再利用方案范围广泛——从能源生产和储存到地下研究设施、旅游和工业物流——选择最优再利用概念十分困难，且每种方案都受限于矿山特定的地质条件、深度
煤炭逐步淘汰政策和可再生能源加速部署正推动地下煤矿逐步关闭，留下大量地下空间和地表基础设施，这些通常被封闭和废弃。由于再利用方案范围广泛——从能源生产和储存到地下研究设施、旅游和工业物流——选择最优再利用概念十分困难，且每种方案都受限于矿山特定的地质条件、深度、水文地质、温湿度、涌水量以及周边市场和社区环境。本研究开发了一个透明且针对特定矿山的筛选框架，用于对采后矿山再利用方案进行优先级排序。通过结构化叙述性综述，研究人员界定了15条再利用路径并推导出各方案特定的应用标准。针对每条路径，研究人员制定了“最佳案例”基准条件以实现跨矿山的一致性评分。将现场条件与这些基准进行比较并评级。通过专家调查获得准则权重，并对聚合值进行归一化处理以确保可比性。随后以波兰Pniówek硬煤矿为例展示了该方法。本研究的创新在于建立了一种矿山层面、方案特定的基准架构，将技术上不同的地下再利用路径置于一个通用且可审计的筛选结构中。不同于区域土地利用清单或针对单一技术的方法，该框架结合了技术和基础设施分支的电子表格式最小-最大归一化、明确的缺失数据和证据质量报告、非补偿性安全门以及透明的加权聚合。Pniówek的应用案例属于示意性而非最终可行性评估：地下储气库（UGS）、矿井水地热能（MWG）和压缩空气储能（CAES）构成了领先的筛选短名单，而UGS及其他压力储存方案仍需针对特定地点进行密封性、断层连通性和闭采后水文地质演化的验证。敏感性测试表明，在所测试的扰动下UGS仍保持首位，而MWG和CAES应被视为实质上并列的第二组。因此，该框架支持透明优先排序，但不能替代地质力学、水文地质、法律、经济或利益相关者特定的可行性研究。
废弃矿井再利用决策支持框架：一项系统性筛选方法论研究
一、研究背景与问题提出
在欧洲乃至全球范围内，煤矿关闭已不再是一个孤立的技术事件，而是能源转型进程中日益重要的组成部分。煤炭退出政策、脱碳目标、能源市场变化和生产成本上升正加速推动煤矿及相关基础设施的关闭、重组或逐步退役，特别是在历史上依赖采矿就业和煤炭工业认同的地区。然而，矿井关闭的社会后果远不止采矿活动的终止，往往导致失业、人口下降、地方服务弱化、社区凝聚力侵蚀以及矿业认同感的逐渐丧失。在环境方面，采后矿区常面临地面变形、水害风险、土壤污染、废弃物堆场、破败基础设施和长期监测需求等问题。因此，关闭规划不应局限于技术清算和环境合规，还应关注长期社会韧性、利益相关方参与以及创造可行的采后未来。
对于地下煤矿而言，潜在的再利用方案范围极为广泛。废弃的地下巷道可能提供稳定的热力条件、天然隔热层、宇宙辐射屏蔽、巨大密闭空间、现有井筒和巷道，以及在某些情况下可利用的地表基础设施。这些特征使其适用于多种商业和公共利益用途，包括旅游、地下储存、能源储存与回收系统、科学实验室以及专业化工业功能。然而，技术上具有吸引力的地下空洞并不自动转化为可行或可投资的重建项目。尽管采后地下空间提供了独特且有潜在价值的条件，但吸引投资者仍然困难重重。不确定性涉及多个方面：地质力学稳定性、涌水量、渗透性、甲烷或氡等有害气体、可达性、法律责任、基础设施需求、市场需求、政治条件和当地社会接受度。实践中，决策者常常需要在概念上有趣的方案之间做出选择，却缺乏足够广泛和可比的证据基础来判断某一再利用路径在技术上是否可行、实施是否安全、环境上是否可接受、社会上是否支持以及经济上是否合理。
现有文献仍严重依赖于单个案例研究、特定用途分析或区域性实例，即使是成功的项目也往往难以直接移植到其他矿山。多位学者已提出了采后土地利用和矿山遗产评价的准则、分类方法和决策支持方法，例如Worrall等人提出的遗留矿山土地可持续性框架、Arratia-Solar等人开发的整合利益相关方参与、地理信息系统（GIS）、多准则决策分析（MCDA）和模糊逻辑的概念框架，以及Pagouni等人对全球采后土地利用选择的决策准则和方法的综述。但这些方法大多停留在特定选项、面向地表、定性或半定量层面，难以在同一矿山内比较多个根本不同的地下再利用情景。因此，本研究旨在开发一种透明的筛选框架，用于评估地下煤矿的再利用方案，其创新之处在于将方案特定基准、证据等级和安全门整合到一个矿山级评估过程中。
二、关键技术方法
研究人员采用了一套五阶段的方法论工作流程。首先，通过结构化叙述性综述识别已在研究和实践中讨论的主要采后矿山再利用路径，共界定15条路径并归类为旅游、非特定用途、研究用途和能源用途四大类。其次，将这些路径转化为围绕技术、基础设施和一般准则构建的结构化评估表。第三，为每条路径制定“最佳案例”基准条件，即每项再利用路径对应的最有利矿山和地表条件。第四，通过专家调查分配权重因子和选定预设值。第五，将分析矿山的条件与基准情景进行比较、评分、归一化和聚合，形成最终排名。技术分支涵盖地下和地质边界条件，基础设施分支聚焦实施条件，一般分支代表环境、经济、法律和社会接受度等交叉准则。评分采用从-2到+2的五分制，缺失数据标记为NA并从数值聚合中排除，通过完整性指标报告。非补偿性安全门确保某些关键条件无法通过其他高分补偿。研究以波兰Pniówek硬煤矿作为示范案例。
三、研究结果
3.1 旅游用途
旅游再利用利用废弃采矿基础设施作为保护区域工业认同和促进经济多元化的战略工具。技术要求主要集中于游客安全和地下居住标准，包括结构稳定性、充分通风以及气体排放和辐射水平监测。然而，文献指出显著挑战包括现有展示矿井间的激烈市场竞争以及“虚假复兴”的风险——即项目在未充分考虑社区需求或经济效益的情况下实施。
3.2 非特定用途
非特定用途包括储存和物流、地下居住和废物处置等多样化策略。这些应用主要利用地下的固有环境优势，如高热稳定性、极端地表天气防护和增强的安全性。成功实施高度依赖与城市中心的接近程度、场地结构完整性以及合适的采矿几何布局，其中房柱式布局因其可达性和体积而特别受青睐。
3.3 研究用途
废弃矿山向科研设施的转化利用了地下独特的环境条件，如宇宙辐射屏蔽、高热稳定性和地表干扰隔离。物理学实验室利用岩石覆盖层衰减μ子通量，放射性废物处置研究需要低渗透性和高导热性的围岩。生物学和医学研究探索低本底辐射对人类健康的影响，农业项目则利用恒定温度进行水培生产。此外，采矿安全研究设施如波兰Barbara实验矿利用前煤矿基础设施进行爆炸物和CO?储存研究。
3.4 能源用途
能源用途涵盖从热能提取到机械和化学储存系统的多种技术路径。矿井水地热能（MWG）利用淹没巷道的稳定温度进行区域供热和制冷，技术可行性取决于足够的地热梯度和靠近热消费者。压缩空气储能（CAES）利用密封的矿井段储存45至80巴压力的空气，绝热系统效率可达70%。地下抽水蓄能水电厂（UPSHP）利用矿井深度作为落差高度，经济效率高度依赖这一高度。地下重力储能（UGES）通过沿深井下降重物发电。地下煤气化（UCG）涉及剩余煤层原位燃烧产生合成气，可与碳捕集与封存（CCS）结合。煤层气（CBM）提取利用脱气井捕获废弃矿井中的甲烷。地下储气库（UGS）适用于氢气或CO?储存，CO?在煤层中的吸附可显著降低泄漏风险。
3.5 Pniówek案例应用
在Pniówek煤矿的示范应用中，地下储气库（UGS）、矿井水地热能（MWG）和压缩空气储能（CAES）构成领先的筛选短名单。敏感性测试表明，UGS在所测试的扰动下仍保持首位，而MWG和CAES应视为实质上并列的第二组。需要注意的是，该应用属于示意性而非最终可行性评估，UGS及其他压力储存方案仍需进行特定地点的密封性、断层连通性和闭采后水文地质演化验证。
四、讨论与结论
研究人员强调，该框架是一种实用的早期筛选工具，旨在帮助缩小可能的再利用路径范围，而非取代详细的技术或商业研究。其核心价值在于提供了一个透明、可审计且基于证据的优先排序过程，使决策者能够在早期阶段识别最有前景的方案并揭示关键数据缺口。框架的一个重要特点是可在两种模式下运行：详细评估使用场地特定技术文件、经济计算、法律审查和利益相关方证据；快速评估可使用更有限的数据集，但输出必须标注为筛选排名并明确披露不可用的维度和证据限制。国际运营参考案例用于支撑基准构建，但分数不直接从一处矿山转移到另一处。这些案例包括德国关税同盟煤矿（Zeche Zollverein）的多功能旅游和文化再利用、荷兰海尔伦矿井水（Heerlen Minewater）的区域供热和制冷网络、美国桑福德地下研究设施（SURF）的深层物理研究平台等。
研究结论部分明确指出：该研究开发了一个透明、针对特定矿山的筛选框架，用于对采后矿山再利用方案进行优先级排序。研究通过结构化叙述性综述定义了15条再利用路径并推导出方案特定的应用标准，为每条路径制定了“最佳案例”基准条件以实现跨矿山一致性评分。通过专家调查获得准则权重并进行归一化处理，以波兰Pniówek硬煤矿为例进行了方法演示。该方法的创新贡献在于建立了矿山层面、方案特定的基准架构，将技术上不同的地下再利用路径置于一个通用且可审计的筛选结构中。该框架结合了电子表格式最小-最大归一化、明确的缺失数据和证据质量报告、非补偿性安全门以及透明的加权聚合。Pniówek案例的筛选结果显示UGS、MWG和CAES为领先选项，但该结果仅为示意性而非最终可行性评估。敏感性测试确认UGS在扰动下保持首位，MWG和CAES为并列第二组。该框架支持透明优先排序，但不能替代地质力学、水文地质、法律、经济或利益相关者特定的可行性研究。
