矿井金属护网腐蚀机理与欠锌涂料防护研究

为解决煤矿井下锚网支护材料(金属护网)在顶板淋水的湿潮环境中腐蚀严重的问题,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱和电化学测试等技术,分析了腐蚀产物形貌、结构及腐蚀机理;并设计研用颜料体积浓度为32%的环氧欠锌涂料,对取自现场的腐蚀金属护网进行涂装,研究了其施加涂料后在模拟顶板淋水浸泡作用下的耐腐蚀效果。结果表明：金属护网生成的锈蚀层为由α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成的疏松多孔结构,难以长期阻止金属基体的腐蚀过程;采用环氧欠锌涂料直接涂装锈蚀金属护网,能够通过屏蔽隔离效应明显抑制腐蚀过程,降低腐蚀速率至0.001mm/a左右。     

利用LiDAR揭示采煤沉陷区人工修复植物群落冠层结构分异

以陕西大柳塔煤矿国家水土保持科技示范园内采煤沉陷区为试验区域，利用无人机获取激光雷达数据，估测植物群落冠层结构参数，并揭示不同植物配置模式下冠层结构的差异。结果表明：利用LiDAR数据能够准确可靠地估算植物群落冠层高度、冠盖度、叶面积指数、叶高多样性4个冠层结构参数；研究区水平方向上的冠盖度与垂直方向上的冠层高度、叶高多样性之间存在显著的正相关关系，水平方向上的叶面积指数受垂直结构影响较小；植物配置模式对群落冠层结构具有显著影响。生态修复后乔木群落的垂直层次结构较好，而灌木群落在水平结构上表现较好。研究表明基于无人机的激光雷达遥感方法可以有效揭示采煤沉陷区生态修复植物群落冠层结构的异质性，为矿山生态监测与评价提供基础数据和科学依据。     

绿色开采定量分析与深部仿生绿色开采模式

绿色开采是煤炭规模化开采向现代生态文明开采的技术跨越，绿色开采水平的科学评价则是建立适用绿色开采模式与实践效果检验的重要方法。研究基于前人成果分析，试图从生态学视角将传统的采矿系统与生态系统相融合构建采矿生态系统，采用物理模型构建、数学模型分析和实例验证方法，分析开采扰动时系统受损状态和生态损伤程度，构建生态损伤和绿色开采分析模型，定量评价绿色开采水平和效果，参考西部深部开采环境特点和采动生态响应特征，建立适用的绿色开采模式，为西部矿区探索适用的绿色开采解决方案提供有效途径。研究基于采矿生态系统，提出描述开采“激励”作用下生态损伤的4个因子和16个主要参数，系统内3类要素组(采动覆岩、地下水系统、地表生态)的4种耦合关系(应力耦合、水-岩耦合、水-土耦合、辐射耦合)和生态损伤的系统外传导效应，提出描述生态系统原态与受损状态相对变化关系的“生态损伤系数”;绿色开采本质是通过控制开采激励的生态响应水平实现“减损”和近零排放的先进开采方式，参照生态系统原态提出开采“绿度”指标度量开采扰动下自然稳定的生态系统原态保持水平，基于生态损伤系数建立了绿度定量分析模型和绿色开采水平比较模型;建立了绿色开采模型，分析了开采工艺参数、地下水系统保护和地表生态修复方法的绿度贡献水平，发现控制导水裂隙带高度、矿井水涌出量和含水层保护、近零排放等途径对开采绿度贡献相对较大;采用“递进式”优化的绿色开采方法与安全高效开采模式对比，地下水系统减损对提升绿色开采水平相对贡献更大;处于西部生态脆弱区的神东矿区分析显示，大柳塔矿、上湾矿、榆家梁矿等优于全区平均绿色开采水平，地下水系统减损是提升绿色开采水平的瓶颈;按照“源头减损与过程控制”思路，着力“降高、减失、快治、零排”，建立以“仿生”开采工艺为核心、非连续开采充填、含水层渗流隔离、煤矿地下水库储水、地表生态分区治理技术协同且精准控制开采过程的深部仿生绿色开采模式。     

神东矿区节能环保生态技术难题及解决思路

神东矿区气候干旱、降水量少的丘陵、荒漠地带,生态环境极其脆弱。在煤矿开采的同时,为了科学处置资源开发推进过程中的废水、废气、废渣等问题,保护矿区水资源和植被生长,提高矿区空气质量,实现资源开发与矿区生态环境和谐发展,公司通过先进的技术、设备和科学管理手段,不断攻克环境治理难题,努力降低水土流失及环保隐患,提高资源利用效率,本文对神东矿区未来节能环保生态技术难题与解决思路探讨,以实现矿井的长期可持续发展。     

神东矿区煤矸石综合利用研究

针对煤矸石大量堆积占用大量土地且严重污染环境的问题,对神东矿区12个排矸场的煤矸石进行采样,在对煤矸石的化学成分、矿物组成、发热量等参数分析的基础上,对煤矸石进行分类综合利用。结果表明:神东矿区煤矸石化学成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,其中SiO2含量大于50%的煤矸石适合开发硅系列化工产品;Al2O3与SiO2含量之和大于70%,且Al2O3含量达到20%的煤矸石,可生产高附加值化工产品;高岭石含量大于50%的煤矸石适合煅烧高岭土;发热量达到5 000 kJ/kg以上的煤矸石,可以掺加煤泥、分选中煤后用于煤矸石发电。     

浅谈神东矿区绿化树种选择

矿区绿化是搞好矿区环境保护的重要途径,根据神东矿区的实际情况,有针对性地提出树种的选择和矿区的绿化。     

荒漠化矿区煤炭开采与生态环境治理探讨

针对神东矿区特定的开采技术与地质条件,分析了矿区多年来的生态科研项目的结论,深入系统地探寻其生态破坏的机理,生态发育的时空变化规律,遵循生态修复学规律,研究矿区生态系统的自组织、自调节修复能力。在此基础上,进行人工生态修复关键技术引导,遏止神东矿区脆弱的生态系统进一步退化,同时,促使尽快建立健康结构和完善功能的新生态系统,初步解决风沙危害、水土流失等问题,实现资源与环境的协调发展。     

基于BFAST算法的神东矿区地表温度突变检测及影响分析

为获取神东矿区地表温度长期变化趋势,提取其地表温度突变特征,以2000—2018年16 d地表温度最大值合成的MOD11 A2为数据源,对神东矿区地表温度进行回归分析,拟合其时序变化趋势,并利用BFAST算法(breaks for additive seasonal and trend)提取地表温度突变的时空分布特征、最大突变发生时间和突变幅度.在此基础上,通过空间叠加统计方法分析地表温度突变与土地覆被变化之间的关系.结果表明:2000—2018年,由于神东矿区整体植被覆盖度增加,矿区内98.63％的区域地表温度呈下降趋势;露天采区地表温度突变比例高于井工采区,露天采区和井工采区内地表温度突变面积占比分别为34.66％和19.02％,归因于露天开采比井工开采对地表扰动更加剧烈;土地覆被变化引起地表温度突变,地表温度突变方向和幅度取决于土地覆被变化的类型、规模等.研究结果可为矿区生态环境治理及评价提供科学依据.