煤炭资源型城市转型模式研究：以徐州贾汪区为例

煤炭资源型城市为我国经济发展提供了重要的资源和能源支持,研究资源型城市转型的经验模式对调整区域经济结构、确保社会稳定和改善生态环境具有重要的实践意义。本文采用文献综述法和实证分析法,研究我国东部煤炭资源枯竭型城市转型所面临的共性难题,并以徐州贾汪区转型探索经历为例,总结城市转型的"徐州贾汪区模式",主要包括放大正向外部效应、长期坚持矿地融合、大力建设矿区社会生态系统恢复力三条路径。研究结果表明,煤炭城市转型发展的共性问题相互联系、相互影响,是一个系统性难题,必须引入系统性思维。我国东部矿区普遍人口密集,农业发达、沉陷积水是最主要的共性特征,煤炭开采产生的社会问题、经济问题、生态问题、环境问题基本相同,转型发展模式值得互鉴。     

不同重构土壤材料配比的土壤改良和苜蓿生长效应研究

针对西部露天矿区土地生态修复中表土稀缺和土壤贫瘠难题,从充分利用矿区当地常见的原材料出 发,利用风沙土、红黏土、煤矸石、玉米秸秆及腐植酸为原料,按照不同配比混合后进行室内盆栽试验,研究不同配比下 紫花苜蓿生长特性、土壤理化性状和生物学特性的差异,优选适宜于该地区的重构土壤配比。 结果表明:利用风沙土、 红黏土、煤矸石、玉米秸秆及腐植酸重构土壤具有可行性;不同重构土壤配比均可显著改善土壤物理结构,增加土壤 养分含量,提高土壤微生物活性,进而促进紫花苜蓿生长,但不同配比之间存在明显差异;与纯风沙土(CK)相比,不同 重构土壤配比下紫花苜蓿生物量、根长、根直径和根表面积分别提高了 19. 05% ~ 624. 76%、17. 99% ~ 131. 80%、 17. 72% ~ 239. 20%和 33. 01% ~ 650. 45%。 相关分析结果表明:紫花苜蓿生物量与基质理化性状和微生物活性存在协 同效应。 综合来看,风沙土与红黏土按 1 ∶2 复配,同时添加 15%煤矸石、5%玉米秸秆及 0. 05%腐植酸,土壤重构效果 最佳。 该研究为矿区土壤重构及降低土地生态修复成本提供了理论依据。     

基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是数字矿山建设的重要内容，矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足，提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理，使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像，通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息，从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集；然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算，并生成地下巷道点云数据；最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配，完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象，拍摄了566张像片，像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示，所拍摄目标物的三维模型结构完整，纹理清晰，表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。     

深部近距离煤层开采底板破坏规律实测对比研究

基于大屯矿区地质和水文地质条件的分析与研究,奥灰水是深部7、8煤层开采底板突水的最主要威胁源,8煤底板破坏特征影响奥灰水防治设计。以矿区徐庄矿8199工作面为例,建立物理模拟模型,对单采8煤层及先采7煤后采8煤两种开采条件下底板破坏特征进行了模拟。并利用直流电法对该工作面开采过程的底板破坏规律进行了实测。发现压煤开采规范中经验公式预估和塑性力学理论预估获得的底板破坏深度值比直流电法实测值偏大,与单采8煤的物理模拟结果较为接近;物理模拟先采7煤后采8煤的底板破坏深度与直流电法实测值较为接近。基于以上分析对矿区新设计深部开采近距离煤层工作面底板破坏深度预估方法提出了建议。     

再论煤矿区生态环境“边采边复”

煤炭资源开发与利用带来一系列生态环境问题,发展与保护的矛盾在经济高速发展背景下冲突日益显著。在当前生态文明建设背景下,矿区生态环境保护与修复成为热点与焦点。针对煤炭资源开发过程中形成的采煤沉陷、露天采场、固体废弃物堆积等损毁对象,以及由此产生的耕地损失、环境恶化、空气污染、矿-地冲突等矿区生态环境与社会问题,改变原有的"末端治理"理念,提出煤矿生态环境"边开采边修复"(简称"边采边复")理念、技术以及实现路径。认为煤矿区生态环境"边采边复"是基于"源头和过程控制"的理念,而不是传统的"末端治理"理念,其特点是在采矿过程中,同步(时)治理。"边采边复"概念中的"复"既包含狭隘的"复垦(复耕)",也包含Ecological Restoration中的"修复"的概念,其核心目的是为了及时恢复治理损伤的生态环境,缓解煤炭资源开发利用与环境保护之间的矛盾,确保矿业活动朝着可持续、循环与绿色的方向发展。因此,"边开采边复垦(广义的复垦)"、"边开采边修复"、"边开采边治理"都是一个意思,都可简称"边采边复"或"边采边治"。基于笔者提出的井工矿边采边复技术基础上,进一步凝练与阐述了煤矿区生态环境"边采边复"理念,讨论了煤矿生态环境"边采边复"的原理与类型,介绍了露天矿、采煤沉陷地、煤矸石3种主要损毁对象边采边复的关键技术。煤矿生态环境是一个整体与系统,"边采边复"是贯彻和实施山水林田湖草生命共同体,实现整体保护、系统修复与综合治理的有效保障。边采边复需要考虑治理修复过程的动态性、系统要素的均衡性、整体价值的最大性。为了促进边采边复理念与技术的发展与进步,仍有以下几个方面需要进行深入的研究:①以系统思维的角度考虑自然资源要素的边采边复综合效益;②加强边采边复与资源开采的耦合与优化调整机制研究;③加强新材料、新技术和新方法与边采边复技术的融合。     

兴隆庄煤矿生态系统服务价值评估

以兖州矿区兴隆庄煤矿为例,基于1990-2018年间的遥感影像数据,从供给、调节、支持和文化4个方面对兴隆庄生态系统服务价值进行测算评估,并分析其动态变化度及敏感性。评估结果表明,总生态服务价值表现为先增加后减少,1990-2010年矿区生态系统服务总价值从18841.5万元增加至29034.2万元,主要原因是采煤塌陷导致耕地向塌陷水体转变以及林地面积的增加;2010-2018年生态总价值减少了2484.8万元,主要在于耕地大规模地转变为建设用地以及区域地下水位下降造成的水域面积减小。敏感性分析显示,耕地和水体是平原矿区生态系统服务价值最敏感的因素,耕地的敏感性指数由1990年的0.79降为2018年的0.28,说明其在生态服务价值中的影响逐年降低。