基于温度场迭加法解析煤矸石山内部温度场

为了探测自燃煤矸石山内部温度随时间和深度的变化情况,对煤矸石山的自燃深度和时间进行测算及预警。基于热传导理论模型,采用热源温度场迭加法解析自燃煤矸石山内部温度场。通过野外实际实验模拟,采用温度场模型对实验数据进行解析计算,得出结论：该模型适用于自燃煤矸石山内部温度场的解析计算,且计算简单,误差基本控制在10 ℃范围内,最大误差为20 ℃,模型精度较高,对自燃煤矸石山的火源位置探测及预警具有重要的指导意义。     

基于高分二号卫星影像高潜水位煤矿区沉陷地土壤含水量监测

高潜水位地区煤炭开采破坏导致地表沉陷出现积水和斜坡,沉陷内土壤含水量会分布不均匀,影响农作物的生长,从而严重影响矿区居民的生产和生活。因此大范围快速、精确监测高潜水位地区煤矿开采区的土壤含水量具有重要现实意义。卫星遥感技术可以快速、准确、高效监测矿区土壤含水量。通过遥感手段对高潜水位采煤塌陷地土壤含水量进行监测,探求出一个比较方便、快速、合理监测高潜水位采煤塌陷地土壤含水量分布状况方法,为矿区环境影响评价、农作物估产、破坏等级评价、耕地损害补偿与土地复垦方案的编制提供参考依据。借鉴土壤含水量遥感监测经验,通过野外实地采集土壤样本并测量土壤光谱数据,在室内测量土壤含水量,分析实测地面光谱数据与土壤含水量的变化关系,结合实测的土壤含水量与光谱特征数据,对土壤含水量与实测水体光谱进行相关性分析,得到土壤含水量光谱数据敏感波段范围。结合高分二号卫星影像谱段数据特点,将实测光谱波长按照波段范围划分为与高分二号卫星影像谱段对应的4个波段,即450~520,520~590,630~690,770~890 nm,再取各个波段范围反射率的平均值与土壤含水量光谱反射率进行相关性分析,寻求高分二号卫星影像监测土壤含水量最敏感的波段数据,在确定遥感探测敏感波段的基础上,建立了土壤含水量与光谱反射率的遥感反演模型,即:S曲线模型、逆函数模型,基于预处理的高分二号卫星影像进行沉陷区地土壤含水量遥感反演,从而得到高潜水位采煤塌陷地土壤含水量的空间分布情况。研究结果表明不同土壤含水量的光谱特征基本相似,实测地面光谱数据与土壤含水量的变化关系为土壤光谱反射率随着波长的增长而增大,呈正相关关系;土壤含水量与高分二号卫星影像数据B3波段的反射率具有显著的负相关关系,可将B3波段作为监测土壤含水量最敏感的波段;通过对S曲线模型、逆函数模型进行分析与检验,S曲线模型比逆函数模型更接近实测值;基于高分二号遥感影像,利用S曲线模型进行遥感反演,可以迅速得到高潜水位采煤塌陷地土壤含水量空间等级分布图。     

自燃煤矸石山隔离层空气阻隔性对时间的响应

为了制定合理的自燃煤矸石山覆土碾压方案与绿化时间,防止煤矸石复燃,本文通过室内试验,对土壤试样施加不同压差,探讨自燃煤矸石山隔离层空气阻隔性对时间的响应及隔离层含水率与空气渗流速度、渗透率的相关性。结果表明:随着时间推移,土壤试样的空气渗流速度与渗透率均呈二次函数式增大,从第6天起空气渗流速度开始超过临界渗流速度,隔离层阻隔性能降低;不同压差下空气渗透率均值从第19天起开始超过临界空气渗透率,隔离层阻隔效果降低;隔离层空气渗流速度与渗透率随含水率变化呈对数函数式变化,均随着含水率的降低而上升。     

单一工作面不同采深条件下边采边复时机研究

传统的土地复垦一般为事后处理方式,该方法复垦周期长且土地恢复率低无法及时保护土壤。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位地区复垦中展现出一定的优越性。对于井工煤矿边采边复而言,由于要在沉陷过程中采取措施,而不同采深条件下地面沉陷的过程及趋势对复垦时机的影响有所不同,因此对不同采深下边采边复时机的研究显得尤为必要。文章采用室内模拟方法,对单一工作面8个开采阶段在6种采深(500m、600m、700m、800m、900m、1000m)下的动态沉陷过程进行模拟分析。基于模拟结果得出随着采深增加边采边复时机随之推迟,并选出各个采深条件下的最佳土地复垦时机。同时发现,该矿区条件下,当采深达到921m以上,采用边采边复与塌陷稳定后治理是基本一样的效果。     

Recovery of Sc³⁺ from one certain deposit of rare earth

The extraction of scandium from one certain deposit was studied by the liquid membrane emulsion technique using P507-Span80-sulphonating kerosene-HCl.The emulsion conditions,the technological factors such as ratios of oil to the internal aqueous phase and water to emulsion,and the extraction time etc.were investigated.     

单一工作面不同煤厚开采下边采边复模拟研究

我国井工煤矿开采导致了地面沉陷问题的出现,地面土地损伤严重,传统采煤沉陷地稳沉后再复垦的方式存在恢复土地率低、复垦周期长等问题。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位采煤沉陷地的应用展现了一定的优越性。边采边复技术要在沉陷过程中采取复垦措施,需要对其动态沉陷过程进行模拟和分析,而不同采厚下导致的地面沉陷过程及规律有所不同,因此对不同采厚下边采边复的模拟研究很有必要。文章采用室内模拟方法,以东滩煤矿单一工作面为模拟试验区,利用开采沉陷预计软件(MSPS)对不同采厚(2m,5m,8.65m,10m)在各开采阶段下的动态沉陷进行预计,基于该地面沉陷特征,设计了不同采厚下的边采边复复垦方案,并进行了对比分析。     

黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术及实践

为研究黄河泥沙充填采煤沉陷地复垦新技术,选取山东省德州市邱集煤矿采煤沉陷地为研究对象,提出了间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术工艺流程并进行实践,通过研究复垦农田地貌景观、土壤剖面、复垦土壤理化性质以及复垦农田生产力,揭示复垦新技术工艺的优越性。结果表明:黄河泥沙间隔条带式一次性充填采煤沉陷地复垦技术可行,土地复垦率为100%,耕地面积恢复率可达95.12%;技术实现表土和心土的分别剥离与回填,构造出与原有农田相似的上部60 cm土层结构,具有较好保水性和持水性,但在覆土过程中存在机械压实情况,具有较高的密度和较低的孔隙度;复垦农田覆盖土壤p H值较高,覆土层属于中度盐土,其基本不缺全磷、全钾(中高水平),轻度缺少速效钾状态(中级水平),缺少速效氮、有效磷、有机质(低级水平)和严重缺少全氮(极低水平),因此在复垦农田耕种过程中注意施加氮肥和有机肥;实地测产发现,复垦农田玉米产量(11 961.07 kg/hm2)与对照农田产量(13 032.80 kg/hm2)无显著差异(P0.05),说明复垦当年即可达到原有农田产量。通过山东省邱集煤矿采煤沉陷地黄河泥沙充填复垦的实践,验证了黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术的可行性,并可为该技术在其他地区的推广提供借鉴。     

中美草原区露天煤矿土地复垦技术对比案例研究

中国露天煤矿多处于生态环境脆弱区,煤炭开采不可避免导致矿区生态环境的进一步恶化,草原区露天煤矿土地复垦已成为焦点。以美国的北安特洛浦/罗切尔矿区和中国内蒙古某露天煤矿为代表,系统对比两国草原区露天煤矿土地复垦在地貌重塑、土壤重构、植被重建等过程中的主要技术措施。研究发现,中国较美国在露天煤矿土地复垦技术上存在一定差异,美国比较注重近似原始地形的地貌重塑、本土植物的调查与保护、土地复垦后期的监测管护。研究认为,中国在草原区露天煤矿土地复垦过程中应该注重地貌重塑的区域协调性、提倡本土植物的利用和种植、减少抚育管理工作量、强化土地复垦后期监管,以保障矿区土地可持续利用。     

粉煤灰掺量对土壤混合材料空气阻隔性影响的试验

治理自燃煤矸石山需要覆盖大量惰性材料,为节约土源、废物利用和保障环境效益,研究粉煤灰代替部分土壤做自燃煤矸石山覆盖材料的最佳配比。将粉煤灰分别与粉土、粉质黏土按照不同体积比均匀混合,通过室内模拟实验,测定不同配比混合材料的空气阻隔效果,分析不同粉煤灰掺量对混合材料空气阻隔性的影响规律。结果表明:在粉质黏土、粉土中掺入粉煤灰,混合材料的空气阻隔性随粉煤灰掺量增加而衰减,不同压差下测定其渗透率与粉煤灰掺量呈近似的指数函数关系;粉煤灰含量50%和30%分别是决定粉土、粉质黏土空气阻隔性变化的一个重要特征。建议在粉土中掺入粉煤灰的比例小于50%,在粉质黏土中掺入粉煤灰的比例小于30%。     

煤矿区土地复垦中土工布技术应用浅谈

矿区固体废弃物,富含酸性污染物和大量有毒重金属离子,用于充填复垦塌陷区不可避免地造成对矿区及周边环境的污染。为了防止固体废弃物充填塌陷区过程中的二次污染,作者建议尝试土工布污染环境工程修复措施,利用土工布的过滤、排水、隔离、防渗和加筋的功能,阻止固体污染物扩散,抑制对底部土壤和地下水的污染。