煤矿矿区地质环境问题及恢复治理研究

窦庄煤矿地处安徽省淮北市,为生态环境脆弱区。当前矿区多年的开采后引发地面塌陷、土地结构变化等地质环境问题,严重影响着地方经济的发展。为了窦庄煤矿煤炭资源的可持续发展和矿山地质环境保护工作,论文以窦庄煤矿为研究对象,对当前窦庄煤矿矿山地质环境问题进行了综合分析并提出了综合恢复治理方案。     

西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势

西部地区是我国绿色煤炭资源的主要分布区域和国家大型煤炭生产基地聚集区,也是我国生态环境脆弱区。在煤炭作为我国主体能源短期内难以改变的情况下,安全绿色开采、清洁高效利用西部煤炭资源已成为保障国家能源安全的重大需求。从煤系矿产资源协同勘查、生态脆弱区采煤保水及生态环境保护、矿井地质灾害精细预测预报、"互联网+煤炭地质"和煤炭清洁利用5方面分析了西部煤炭绿色开发地质保障技术的研究现状,展望了未来西部煤炭绿色开发地质保障技术发展的3大方向:提高绿色煤炭资源的勘查精度,创建采煤保水技术体系,提升煤炭清洁利用地质保障程度。     

西部生态脆弱区煤炭减损开采地质保障科学问题及技术展望

我国能源禀赋特点决定了煤炭主体能源地位短期难以改变，其中，西部煤炭资源担负着我国基础能源自主供给的核心角色。但西部煤炭多处于干旱-半干旱带的沙漠-黄土覆盖生态脆弱区，易因开采扰动引起地下水及生态环境产生显著影响。因此，减损开采成为西部生态脆弱区煤炭资源安全高效开发与环境保护协调发展的必然选择。立足西部煤炭资源开发现实情况，提出了西部生态脆弱区煤炭减损开采面临的四大关键科学问题，即：① 煤-水空间发育组合特征；② 采动过程地质条件变化规律；③ 保水开采分区及地质判据；④ 西部煤炭减损开采技术体系构建思路。同时，详细阐述了煤炭减损开采技术发展状况及存在的现实难题。在此基础上，尝试构建西部生态脆弱区煤炭减损开采技术体系，并展望了西部煤炭减损开采技术未来发展方向。相关研究以期为西部生态脆弱区煤炭绿色减损开采提供借鉴。     

内蒙古煤炭资源分布特征及勘查开发布局研究

内蒙古自治区作为我国重要的煤炭资源基地,随着国家能源结构调整和煤炭供给能力过剩,为了优化内蒙古煤炭资源勘查开发布局,基于最新全国煤炭资源潜力评价成果,从覆煤构造、含煤地层、资源分布等方面对内蒙古煤炭资源概况进行了全面论述,分析了当前煤炭资源勘查开发现状。根据"创新、协调、绿色、开放、共享"的发展理念,阐述了煤炭资源勘查开发指导思想和基本原则,坚持协调发展、创新发展和绿色发展,重点围绕蒙东矿区、神东矿区两个大型煤炭基地,全面统筹煤炭资源勘查与开发利用,提出了近期内蒙古煤炭资源勘查目标和生产开发布局。该研究成果对未来一段时期内蒙古制定煤炭地质勘查战略、优化煤炭生产布局、科学规划煤炭产能具有重要的指导意义。     

矿产资源型城市脆弱性综合测度与评价

针对目前资源型城市脆弱性研究角度和研究对象单一导致研究成果缺乏对比性的问题,以淮南、铜陵和马鞍山市为例,从"资源-生态环境-经济-社会"角度,构建矿产资源型城市综合脆弱性评价指标体系,采用熵值法和综合指数评价法对其各子系统和综合脆弱性动态演变特征进行研究.结果表明:(1)2007-2017年淮南市、铜陵市和马鞍山市综合脆弱性及各子系统脆弱性均呈下降趋势,其脆弱性等级均由较强脆弱度向较低脆弱度过渡;(2)2007～2017年淮南市、铜陵市和马鞍山市各子系统脆弱性中社会脆弱性均最大,其次均为经济脆弱性和生态环境脆弱性,资源脆弱性均最小;(3)从综合脆弱性下降幅度来看,马鞍山市综合脆弱性指数下降幅度最大,淮南市次之,铜陵市最小;从各子系统脆弱性下降幅度来看,三个城市社会脆弱性下降幅度均最大,经济脆弱性下降幅度均最小.该研究为丰富资源型城市脆弱性理论、资源型城市绿色转型和可持续发展提供科学依据.     

长沙市地下空间开发地质环境适宜性评价

为查明长沙市地下空间开发地质环境影响因素及各因素影响程度,评价长沙市地下空间开发地质环境适宜性,本文在分析长沙市城市地质环境的基础上,从自然地理条件、工程地质条件、水文地质条件、地质灾害条件四个方面,构建了由4个第一级指标(准则层)、12个第二级指标(指标层)组成的长沙城市地下空间开发地质环境适宜性评价指标体系。采用层次分析法与模糊综合评判法进行了地下空间开发适宜性分区评价。评价结果表明,岩土体类型、岩土体结构和地质承载力对于地下空间开发影响最大;长沙市城市地下空间开发的地质环境适宜性等级可划分为良好区(Ⅰ)、较好区(Ⅱ)、一般区(Ⅲ)以及较差区(Ⅳ)。Ⅰ至Ⅳ区面积占比依次为:22%、25%、36%、17%。Ⅰ-Ⅱ级区域岩土体结构稳定,地基承载力高,地下空间开发地质环境条件总体较好;Ⅲ-Ⅳ级区域岩土体结构复杂,地基承载力较差,地下空间开发地质环境条件总体较差,地下工程建设施工难度相对较大,成本较高。该评价结果可为长沙市城市地下空间开发利用的整体规划提供指导和借鉴。     

新疆煤炭资源分布特征与勘查开发布局研究

新疆作为我国重要的煤炭资源接续区和战略性储备区,也是我国西部生态环境脆弱区。随着国家能源结构调整和煤炭供给能力过剩,为了优化新疆煤炭资源勘查开发布局,基于最新全国煤炭资源潜力评价成果,从覆煤构造、含煤地层、资源分布等方面对新疆煤炭资源概况进行了全面论述,分析了当前新疆煤炭资源勘查开发现状。根据创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,阐述了新疆煤炭资源勘查开发的基本原则,即坚持协调发展、创新发展和绿色发展;提出了近期新疆煤炭资源勘查目标和生产开发布局方向:以建设新疆大型煤炭基地为出发点,重点围绕吐哈、准噶尔、伊犁、库拜四大煤田,提高煤炭资源勘查精度,统筹规划区域煤炭资源开发规模和开发时序,科学规划煤炭产能,优化煤炭资源开发与转化布局,促进新疆自治区煤炭工业科学发展。     

基于地质遗迹和地质旅游的矿业城市绿色发展设计：以平顶山市为例

我国煤炭资源长期大规模的开采与利用,使得煤炭资源型城市形成了经济增长粗放式、环境污染严重、治理成本高、煤炭资源濒临枯竭,经济增长缓慢等特点。本文以新中国成立以来第一个自主勘探设计和自主开发的大型煤炭基地平顶山市为例,充分挖掘该地区地质遗迹资源、地热资源和地质文化资源,通过规划平顶山市绿色矿业城市生态涵养带、绿色矿业发展示范区、地质文化产业园、绿色矿业发展国际交流中心和清洁能源试验区（4+1模式）。通过绿色发展破解资源型城市转型发展困局,将城市打造成集能源、绿色、生态、旅游于一体的国家绿色矿业发展示范区和国际一流绿色矿业城市。打造全国资源型城市生态文明建设的样板区,为我国资源型城市转型发展提供新的思路与方向。     

基于“一带一路”内外煤炭资源协同开发的思考

从我国煤炭经济可持续发展的需要和我国企业"走出去"开发煤炭资源的优势两个方面论述了"一带一路"的战略实施可为我国的煤炭工业转型和可持续发展带来机遇。"一带一路"沿线国家的证实煤炭资源量共计4769亿t,占全球的53.49%;煤种多样,并蕴藏我国工业发展紧缺的优质焦煤。不同的经济走廊具有煤炭资源特点,发展的规模和水平也不尽相同,根据我国煤炭资源的构成及煤炭工业体系的特点,结合"一带一路"沿线国家的煤炭资源分布特点,提出高效、清洁地开发国外优质的煤炭资源,有效输出我国的煤炭开采技术及装备、工程服务与管理,通过内外一盘棋的统筹布局,实现我国煤炭工业在国内外之间的协同开发。     

贵州盘县保田煤炭勘查区全区可采煤层分布规律研究

依据大量钻孔地质资料及煤质测试结果,运用沉积学、煤田地质学的基本理论和方法,从含煤地层、煤质特征、煤层空间展布特征等方面对贵州盘县保田煤炭勘查区龙潭组主要可采煤层C3、C17、C19、C27分布规律进行研究,为研究区煤炭资源勘探及开发指明了方向。     

基于矿业遗迹和地质遗迹开发的资源型城市绿色发展设计：以平顶山市为例

我国煤炭资源长期大规模的开采与利用,使得煤炭资源型城市具有经济粗放式增长、环境污染严重、治理成本高、煤炭资源濒临枯竭等特点。本文以我国第一个自主勘探设计和自主开发的大型煤炭基地平顶山市为例,充分挖掘该地区矿业遗迹资源、地质遗迹资源和地热资源,通过开展平顶山市绿色矿业城市生态涵养带、绿色矿业发展示范区、地质文化产业园、绿色矿业发展国际交流中心专题研究,探索破解资源型城市转型发展困局的新模式,将平顶山市打造成集能源、绿色、生态、旅游于一体的国家绿色矿业发展示范区和国际一流的绿色资源型城市,打造成全国资源型城市生态文明建设的样板区,为我国资源型城市转型发展提供新的思路和方向。     

“双碳”背景下我国煤炭资源保障能力与勘查方向的思考

我国以煤为主的能源消费结构短期内不会改变。目前我国煤炭能源仍然处在需求量大、资源高强度开发阶段,有必要认真审视我国煤炭资源勘查工作。通过分析我国煤炭资源分布与保存问题,基本摸清了煤炭资源状况。认为我国煤炭资源相对丰富,但分布主要受东西向、南北向“两横”和“两纵”构造带控制,在“九宫”分布不同区域资源赋存与开发程度不均衡,中东部地区开发强度大,西部资源丰富但勘查开发程度低。同时,对我国主要煤炭矿区典型矿井的煤炭资源采出情况进行了调查与计算,研究了煤炭资源回采率的计算方法,得出目前技术条件下多数矿井的煤炭资源回采率在24.3%～59.8%,直接反映了目前开采技术条件下我国查明煤炭资源、储量的实际采出情况。我国目前查明煤炭资源、储量20 a后大多将被开采和占用,保障能力不足,需要引起全社会对煤炭资源勘查工作的重视,提前谋划合理制定针对性的解决方案。从现在开始勘查工作：一是加强中东部老矿区煤炭储量增储勘查力度;二是加快煤炭勘查开发战略西移,建设煤炭基地“双子座”;三是开展深部和复杂地区的地质条件精细勘查评价,助力煤炭资源、储量的储备能力提升,实现煤炭在保障我国能源安全稳定发展中的压舱石作用。     

关于淮北城市转型问题的探讨

淮北市是我国著名的五大煤炭基地之一,作为安徽省基础能源和重要原材料的供应地之一,为我国经济社会发展作出了重大贡献。但淮北市是缘煤而建、因煤而兴的一座城市,煤电产业在城市经济结构中长期居于支柱产业的地位。随着煤炭资源的枯竭,大批煤矿遭遇闭坑或面临闭坑的威胁,资源枯竭型城市的弊端日益凸显,已逐渐开始制约该市经济社会的可持续发展。因此,如何尽快实现城市转型已成为淮北市迫切需要解决的问题,本文围绕这个问题展开讨论,并对淮北市如何进行城市转型提了几点对策。     

基于DRTIC-SL的草原区露天煤矿地下水脆弱性评价

本文以北电胜利1号露天煤矿为研究区,采用含水层埋深、含水层净补给量、地形坡度、包气带效应、含水层渗透系数、距采场中心距离和土地类型七个参数,形成改进的DRTIC-SL模型评估地下水脆弱性,并基于空间数据分析基本理论与ArcGIS、Geoda等软件的制图、信息提取及空间分析功能,讨论研究区地下水脆弱性的空间分布格局及关联关系。结果表明:研究区内非常低脆弱性、低脆弱性、中等脆弱性、高脆弱性、非常高脆弱性占比分别为19.09%、20.58%、34.17%、20.95%和5.21%;非常高脆弱区域主要分布在采场及排土场范围内;DRTIC-SL模型适合草原区大型露天矿地下水脆弱性评价;研究区地下水脆弱性具有明显的空间自相关性。研究结果为草原露天矿区地下水保护措施的提出提供了重要依据。     

渔洋河流域地质灾害时空分布特征及形成模式

海洋河流域地质环境脆弱，属地质灾害高易发区。在分析该流域地质灾害时空分布特征基础上，总结不同区段的地质灾害形成模式。结果表明，研究区共发育地质灾害113处，类型为滑坡、崩塌、地面塌陷和泥石流，规模以中—小型为主，时间上多发生在5—8月降雨充沛期，空间上具有沿河流两岸呈带状分布、沿交通道路呈线状分布、沿矿区和构造叠加区呈密集片状分布的特征。地质灾害形成模式受控于地质构造、斜坡结构、工程地质条件、地形地貌等孕灾条件，而人类工程活动、降雨等诱发因素是地质灾害发生的关键。根据孕灾条件和诱发因素的耦合关系，将研究区划分为14个地质灾害形成模式分区，并归纳出软弱岩切层滑移型滑坡、硬岩夹软弱层顺层滑移型滑坡、沿基覆界面蠕滑—拉裂型滑坡、高陡硬岩拉裂—倾倒型崩塌、软硬岩互层软弱基座拉裂型崩塌、溶蚀—重力型岩溶塌陷、沟谷侵蚀基底型泥石流等7种地质灾害形成模式。研究结果可为区内地质灾害的防治、监测和风险管控提供科学依据。     

新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究

为提供新疆煤炭资源保护性开发与开采的对策,促进新疆煤炭资源开发与环境相适应,总结分析了我国煤炭能源基地建设规划和新疆煤炭资源赋存特征、自然生态环境条件和现有开采方法特点。分析表明,新疆地理环境特殊,与中东部地区存在较大的差异,影响采矿后环境变化的地质条件与特征不明;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律不清;煤炭开发与环境的相容性以及可采性不确定。研究新疆煤炭资源开发开采的环境效应,需要重点考虑煤炭资源开发与自然生态环境的相容性、采矿方式影响生态要素及系统的可逆性、考虑资源环境价值的煤炭资源的可采性这3类关键问题。因此,针对新疆煤炭资源与生态环境协调开发的研究不充分及区域环境容量已对煤炭资源开发规模与布局形成倒逼机制的形势,提出了新疆煤炭资源宏观开发策略与微观开采技术相结合的策略,重点需要加强新疆煤田资源赋存特征、水文循环与水资源转换特征、生态环境脆弱特征研究,划分出煤炭资源-水资源-自然生态环境组合类型;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律、生态环境损伤机理及综合考虑资源环境价值与技术经济条件的新疆煤炭资源可采性研究的建议。这些研究成果对于优化煤炭产业布局、制定合理的煤炭开发规划、选择合适的开采方式、因地制宜划定生态红线,同时对加大矿区生态环境保护力度,研究推广矿山绿色开采技术,促进新疆煤炭产业可持续发展将具有重要的现实意义。     

基于保水采煤理念的地质环境承载力研究

我国西部生态脆弱区采煤引起的水资源破坏和地质环境变化,已经严重制约了矿区经济、社会、环境的可持续发展。通过梳理保水采煤、煤矿区地质环境承载力的研究进展,结合目前西部富煤缺水地区的地质环境现状,提出了基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路。分析认为:基于保水采煤理念的地质环境承载力研究,应将保水采煤理念与地质环境承载力理论有机融合,系统分析"采煤活动—水资源破坏—地质环境效应"作用机理,从寻求煤炭开采、水资源保护、地表生态环境保护3者之间的最优解中阐述内涵。地质环境承载力评价方法研究,可采用属性分析、生态需求分析、数值分析、突变理论等方法,重点研究评价指标的量化方法、综合评价方法、承载能力及承载状态等级划分方法。对于承载能力的计算,可采用模拟实验,取得典型煤矿区承载能力下地质环境与开采强度临界值的关系数据,进而提取出控制和减轻煤矿区地质环境问题的保水采煤技术方法,确定合理的开采强度和规模。在承载力评价和计算的基础上,提出地质环境承载力影响因素的协同监测技术方法,并给出了承载力预警等级判定标准。所提出的基于保水采煤理念的地质环境承载力内涵及基本研究思路,以期丰富和发展保水采煤及地质环境承载力的科学内涵,为西部生态环境脆弱区煤炭资源开发与水资源保护协调发展提供理论与技术支持。     

新疆煤炭开发与煤化工发展应充分考虑生态和水资源条件

作为国家"十二五"第十四大煤炭基地,新疆煤炭进入大规模开发阶段。新疆生态环境脆弱,水资源相对短缺。基于超前谋划、防患于未然的考虑,针对当前新疆煤炭资源开发和生态环境保护面临的紧迫问题和难点问题,从坚持"两个可持续"和建立"两型社会"目标出发,借鉴内地省区经验和做法,提出相关对策建议。     

论煤炭绿色开采的地质保障

受"缺油、少气、相对富煤"能源资源禀赋特点制约,煤炭一直是我国能源安全的基础保障。煤炭资源是地球演化过程形成的层状沉积矿产,是近地表地壳的组成部分,煤炭开采会对地质条件和生态环境造成损害。煤炭绿色开采地质保障从煤炭资源赋存地质条件出发,为实现煤炭资源安全高效开采、减缓和减小采掘工程对地质条件和生态环境损害,提供地质理论和技术支撑。从绿色开采地质保障的内涵、科学问题、技术问题、研究思路4个方面系统阐释了煤炭绿色开采地质保障理论与技术。煤炭绿色开采地质保障突出深部煤炭资源开采扰动下的地质条件变化,强调煤炭开采活动与地质结构和地表生态环境变化的整体研究,关注地下采掘工程引起时空效应范畴的地质条件变化和生态环境演化之间的耦合机制。总体研究思路是开采前精细勘查、开采过程有效减损、开采后恢复利用。采前实施空天地一体化精细勘查,查明煤系矿产资源空间赋存特征及维系地表生态系统的主要地质因素,构建涵盖煤系资源、地质条件、生态环境等要素的高精度三维模型,评价煤炭资源最佳利用方向和区域环境承载能力;采中进行地质条件损害探测、监测,揭示应力场、形变场、渗流场变化规律,研究煤系气、地下水运移和涌出特点,分析导致围岩动力灾害发生的地质因素,提出煤与瓦斯突出、水害、冲击地压等灾害超前预警理论及防控措施;采后进行采空区水体、有害气体、遗留资源的探测,巷道围岩、煤柱变形特征监测,研究煤-岩-水相互作用及采空区稳定性变化,开展地质条件及地表生态恢复演化过程研究,提出地下空间及遗留资源的综合利用理论与技术。煤炭绿色开采地质保障涵盖找煤、勘探、开采及采空区利用全过程,追求煤系矿产资源和生态环境保护协调发展。     

煤炭资源枯竭城市“人口-土地-产业”耦合测度研究

人口、土地、产业发展是否协调是衡量煤炭资源枯竭城市高质量发展和转型升级的重要标识。为科学揭示煤炭资源枯竭城市人口、土地、产业发展水平及协调关系,本文以东北地区、东部地区、中部地区、西部地区的13个地级市为例,通过构建"人-地-业"发展指标体系,综合评价煤炭资源枯竭城市"人-地-业"发展水平,并利用耦合协调度函数,测算地级煤炭资源枯竭城市"人-地-业"耦合协调度,分析了协调度的时空分布规律。结果表明:煤炭资源枯竭城市"人-地-业"综合发展水平总体呈下降态势,人口系统总体呈现较高的发展程度,土地系统发展水平较低;东部地区"人-地-业"综合发展水平较高,东北地区较低;煤炭资源枯竭城市"人-地-业"耦合协调水平较低,总体处于勉强耦合或初级耦合阶段,人口、土地、产业共振性较差;煤炭资源枯竭城市"人-地-业"发展水平与耦合协调关系存在显著的时空差异特征,表现为东部地区城市"人-地-业"耦合协调程度较高,东北地区和西部地区城市"人-地-业"濒临失调。最后,本文从培育接续产业和延伸产业链、优化人才政策和城市空间等方面提出了实现"人-地-业"全面协调发展的政策建议。