露天煤矿排土场复垦土地土壤有机碳的动态变化

为探讨黄土区露天煤矿复垦土壤剖面有机碳的动态变化,以山西平朔露天煤矿排土场不同复垦阶段的耕地、林地和草地为研究对象,通过野外分层采集土样,探讨了不同复垦方向土壤有机碳含量的剖面分布特征及其与土壤pH值、全氮和w(C/N)的相关关系。结果表明：土壤有机碳的剖面分布随土壤深度和复垦方向的变化而变化,不同复垦方向土壤有机碳的垂直分布表现出一定的规律性,即随着土层深度的增加而逐渐递减;与未复垦的排土场相比,复垦2 a和18 a的耕地表层土壤有机碳含量分别增加22.73%和46.06%,复垦18 a和22 a的林地土壤有机碳含量分别增加38.86%和29.55%,复垦14 a的草地土壤有机碳含量增加30.96%,而复垦18 a的草地土壤有机碳含量变化不大;矿区3种复垦方向土壤有机碳含量整体表现为：林地>耕地>草地;复垦后的耕地土壤有机碳与全氮含量之间有显著的正相关性,相关系数R=0.642,林地和草地土壤有机碳含量与全氮之间有极显著的正相关性,相关系数R≥0.812;不同复垦方向土壤有机碳与w(C/N)的相关性都极为显著,相关系数≥0.679;耕地和林地土壤有机碳含量与pH具有明显的负相关性,相关系数分别为-0.685和-0.723,而草地土壤有机C含量与土壤pH没有明显的相关性。本研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦与生态重建提供一定的借鉴和参考。     

北方大型露天矿区土壤有机碳库扰动与恢复研究

大规模露天煤矿开采严重扰动了矿区地形地貌和土壤碳循环过程。露天矿区土壤有机碳恢复提升符合“双碳”目标,对土壤肥力改善和生态系统自维持具有重要意义。为揭示露天采矿引起的土壤有机碳库的损失扰动特征,掌握矿区土壤有机碳恢复的影响因素及其提升策略,以我国最大的露天煤矿群准格尔矿区为研究区域,通过哨兵二号遥感影像提取了采损区域,采用了149个土壤采样和统计插值、影响因素回归分析等方法。研究结果表明,半干旱地区露天矿排土场矿山土与自然土壤的理化性质、生物活性等都具有明显差异,缺少自然表土覆盖的新复垦排土场矿山土有机碳含量极低,平均为0.19%;由于自然表土剥离不规范,无序混排等,据测算该区域表层土壤有机碳损失累计超过62万t;回归分析表明影响矿山土有机碳的恢复的因素依次是全氮（0.559）、复垦年限（0.225）和植被NDVI(0.172);调查表明复合植被恢复模式的土壤有机碳含量显著高于单一植被恢复模式,其中沙棘、苜蓿、草木樨构成的草灌群落土壤有机碳含量接近自然土壤。在单一植被恢复模式下,土壤有机碳含量恢复表现为：以沙柳等为主的灌木>以油松等为主的乔木>以火炬树等为主的小乔木>...     

简单地质条件下钻孔数据地质建模的插值算法对比研究

以目前常用的克里金插值,反距离加权插值,最小曲率插值和改进谢别德法四种插值方法对陕北某矿区钻孔数据进行空间插值并进行对比验证分析,以相关系数R²,均方根误差E_RMS,平均绝对误差E_MA作为精度指标,分析对比四种算法在实际应用中的插值效果,证明最小曲率算法是在该地质条件下的最佳插值算法。之后,再次使用该算法在陕西咸阳彬州区某矿进行了验证,也取得了较好的插值精度和稳定性。     

黄土丘陵区露天煤矿复垦排土场地形因子对土壤有机碳的影响

为研究坡度、坡向和海拔等地形因子对黄土丘陵区露天煤矿复垦土壤有机碳空间分布的影响,选择山西平朔矿区安太堡露天煤矿西排土场为研究对象进行土壤采样,以1 m等高线图为基础图件在GIS平台下对等高线图进行数字化处理生成DEM,并进行综合分析,结果表明,黄土丘陵区复垦土壤有机碳含量与海拔呈负相关关系,但相关性不显著;坡度与有机碳呈显著单峰型曲线关系,二者拟合较好;坡向在一定程度上也会影响有机碳的空间分布,有机碳含量整体表现为:阴坡阳坡半阳坡半阴坡。     

基于空间插值方法预测煤层瓦斯含量

为了弥补线性回归方法对矿区瓦斯含量预测精度不高的缺点,提出了在样本较为丰富的区域采用空间插值的方法预测瓦斯含量,并针对样条插值、克里金插值、反距离权重插值及线性回归4种方法的瓦斯含量预测精度进行了对比研究。研究结果表明,克里金插值方法对插值实验所在矿区最为适用,可较好地提高矿区瓦斯含量预测准确性。     

基于地质统计学的煤田煤质插值方法比较

交叉验证及实证研究结果表明:在进行煤田煤质数据插值时,地质统计学方法优于常规的距离反比法、径向基函数法、多项式插值等方法,同时使用该方法时普通克里金法和泛克里金法的球状模型插值精度最好.     

黄土区露天煤矿排土场复垦初期土壤颗粒组成空间变异分析

土壤重构的好坏直接关系到黄土区露天煤矿排土场植被的恢复状况,研究排土场复垦后的土壤特性对排土场生态的恢复有很重要的作用。本文以黄土区露天煤矿排土场复垦区为研究对象,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,以半方差函数为基本工具,应用Arcgis地统计模块研究了0~40cm复垦初期土壤颗粒的空间变异规律,并运用普通克里格法(Ordinary Kriging)进行最优无偏线性插值,制作了不同粒径土壤颗粒含量的空间分布图。结果表明:1在复垦初期0~20cm和20~40cm不同粒径土壤颗粒组成特点比较类似,均以粉粒平均含量最高,沙粒平均含量居中,而黏粒平均含量最低,各粒径土壤具有中等偏弱的变异性;2通过半方差函数的拟合,黏粒含量的半方差函数符合球状模型,粉粒含量的半方差函数在0~20cm层次符合球状模型,在20~40cm符合指数模型,砂粒的半方差模型在0~20cm符合球状模型,在20~40cm半方差函数符合指数模型,不同粒径土壤颗粒含量在一定范围内存在空间自相关性,具有中等的空间相关性;3基于半方差模型的普通Kriging插值图能更直观地揭示了复垦区不同层次土壤颗粒的空间分布状况,从土壤颗粒组成的垂直方向和水平方向来看,在0~20cm的水平方向上,研究区中粉粒含量高值区对应着砂粒含量的低值区,二者有较好的互补性,而在垂直方向不同土壤粒径含量在空间分布并没有明显的规律。本研究可为黄土区排土场复垦土壤剖面重构和培肥改良提供一定的借鉴和参考。     

基于多元线性回归-BP 神经网络的自移式破碎机生产能力预测

本文在对自移式破碎机系统生产能力影响因素分析的基础上,选取设备运行时间、炸药单耗和电铲作业周期时间作为可量化自变量,以系统生产能力为因变量建立多元线性回归方程,得到系统生产能力的预测模型。对多元线性回归模型预测结果的残差建立BP神经网络模型,利BP神经网络非线性拟合能力对残差进行调整。以某露天煤矿自移式破碎机系统生产数据为样本进行计算,多元线性回归模型预测误差为7％,修正后的模型预测误差为1．42％,预测精度显著提高。     

矿区土地复垦植被高度提取方法研究

文章以某露天矿区植被信息调查项目为研究对象,选择两个平均高程具有一定差异的样地进行测试研究,采用机载激光雷达技术进行矿区点云数据采集,经去噪、分类等处理后,生成矿区植被点云数据,然后以克里金插值法、不规则三角网插值法和反距离权重插值法共3种插值算法为基础,对矿区分类处理后的点云数据进行插值运算,建立植被冠层高度模型,然后进行树高提取,并与现场实测样本数据进行对比分析,通过建立不同插值算法的线性回归模型,对比决定系数R²和均方根误差发现：利用反距离权重插值法建立的植被冠层高度模型进行树高提取,估算树高与实测值贴合度相对较好,数据精度相对较高,其次为不规则三角网插值法,克里金插值法估算效果最差,但3种方法均能对矿区植被高度信息进行较好反映,且数据采集速度较快,可靠性较高,能够大大提高复垦矿区植被信息的更新效率,为矿区生态恢复评价工作提供数据支撑。     

露天矿区植被协同演变多源数据时序分析 ——以准格尔矿区为例

为揭示露天煤矿排土场复垦区人工植被与矿区外围未扰动的原始植被间的协同演变规律,研究基于Landsat TM/OLI与MODIS卫星遥感数据,结合气象台站观测数据,采用一元线性回归法,分析准格尔矿区1988—2020年的归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖度的时序变化,对Landsat卫星热红外波段数据反演得到准格尔矿区...     

露天煤矿复垦生物多样性恢复技术体系与方法

生物多样性为人类提供了丰富的生活资源和必要的生存环境。煤矿露天开采造成矿区生态环境破坏及生物多样性丧失,但目前尚未形成基于生物多样性恢复的土地复垦技术体系。为加速矿区生物多样性恢复,提高复垦生态系统稳定性,本研究以黄土丘陵区平朔露天煤矿为例,总结现有土地复垦经验,并根据生物多样性恢复的基本方法,尝试从矿区生境再造和景观格局优化两方面探讨生物多样性恢复技术与方法。研究结果表明：生境再造与景观格局优化是矿区生物多样性恢复的重要手段;对排土场平台、边坡形态进行优化,提倡建立仿自然地貌;采用有利于土壤生物多样性恢复的土壤重构技术;进行植被重建是矿区生物多样性恢复的重要组成部分,并为其他生态因子恢复提供生境;优化功能冲突的矿区景观,并建立生态源地和生态廊道;实施生态农业生产方式,并进行生态农业景观结构优化。     

基于3DMine软件的三维地质建模及储量估算

为了明确可开发利用煤炭资源储量的范围、分布及发展潜力,查明井田产能建设的煤炭资源储量,规划井田开采方案,为煤矿资源储量的可持续发展提供可靠保障,以新疆巴里坤矿区某井田A₁煤层为研究对象,提出了一种基于3DMine软件的三维地质建模与储量估算方法。该方法首先结合已有地质资料和钻孔数据,建立了地质数据库,圈定了矿体边界,构建了矿体三维模型;然后将矿体模型分解为离散的块体组合模型,采用普通克里格空间插值法估算煤炭资源储量。结果表明：普通克里格法计算煤炭资源储量能够充分利用样品信息,与传统地质块段法相比较而言,估算结果较为可靠;该方法综合考虑了煤样的形状、大小及煤样与储量块等变量之间的空间结构特征,能够为井田采矿设计与规划提供参考。     

碳中和背景下煤矿区土地生态系统碳源/汇研究进展及其减排对策

我国是煤炭生产大国和消费大国,梳理和总结国内外有关煤矿区土地生态系统碳源/汇研究,对于我国碳达峰和碳中和目标的实现具有重要意义。本文综述了矿区碳源/汇构成、损毁土地生态系统碳排放、复垦土地生态系统碳固存及矿区减排增汇途径。研究结果表明:矿区碳源包括植被破坏、土壤质地变化产生的碳损失和开采中化石能源使用产生的碳排放,碳汇主要来源于已复垦排土场;矿产资源开发由点—线—面—网逐渐向外扩展,碳排放量大小受经济发展水平、采矿强度、开采规模、开采方式、技术水平等影响;矿区碳固存一般经历4个阶段即原地貌未扰动阶段、开采扰动阶段、采矿后复垦阶段和平衡阶段,碳固存大小受植被类型、复垦措施、土壤理化性质、坡度等影响;矿区通过节约集约利用土地和及时有效的复垦,实现"低排放、高碳汇、高效益"的发展状态。针对煤矿区土地生态系统碳源/汇研究现状,提出未来矿区土地生态系统碳源/汇的研究重点,以期为我国减排增汇研究提供科学依据。     

Land reclamation and restoration of natural ecosystem: A case study from opencast mines of North Eastern Coalfields of India

ABSTRACT

Coal mining authorities of North Eastern Coalfields have been facing serious challenges of reclamation of the mine lands and restoration of natural ecosystem as a result of opencast mining operations on densely forested hills In Assam. Having regard to present operations, locations of opencast mining and particularly importance of Assam Coal and its potential use In steel industry and environmental restoration/ reclamation treasures taken by the NEC authorities, it is justified to continue present opencast mining cperations. This case study attenpts to present sincere efforts being carried out in environmental restoration by NEC authorities. Background of mining, geology, climate and ecology in the region and also Impacts of opencast mining operations have been described in this paper. Slope stability and aspects of control of soil wash off are also dealt with particularly civil engineering and mechanical measures such as terracing. bamboo barricading in the slopes, stone-barriers at the toe of dumps. revetment and retaining walls. Check-dams in the channels and valleys and gully-plugging etc. Vegetation restoration through plantation of various selected species Including turfing/transplantation etc are also presented. Solt quality aspects of In-situ soils dealt with. Vegetation results obtained have been quite successful with survival of diverse species at the rate of over 90%. The aspects of restoration of natural ecosystem restoration in this region of subtropical climate have also been described.     

煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现：在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势：煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳（碳源）效应。     

Geostatistics applied to mine waste characterization at Leadville,Colorado, USA

ABSTRACT

This paper will describe the process of identifying lead contaminated soil areas exceeding a certain threshold at a historical mining district using geostatistical tools. For this purpose, lead concentration samples coming from Leadville County, Colorado were chosen as the data sets to be examined. In order to check integrity of data files, posting of the data values at sample locations is performed on each of the four data sets available. Statistical analysis is used for identifying possible different populations within the study area Based on the statistical results, the data sets were subdivided into four different populations as they relate to residential domains. More detail geostatistical analysis of data set representing the City of Leadville domain (CL) is performed Variogram analysis is used to characterize spatial variability on the data sets within CL limits. Generation of variograms for such data sets and identification of their parameters such as sill, nugget, range, and anisotropy ratios is performed. Once these parameters are identified, variogram modeling is accomplished. A significant spatial correlation is found within CL boundaries and two geostatistical estimation techniques named ordinary kriging and indicator kriging are applied to determine level of contamination at unsampled locations exceeding 3500 PPM threshold. Such techniques are tested by cross validation in order to check possible overestimation bias over 3500 PPM threshold. Indicator Kriging was found to be the best estimator which provided the minimum overestimation bias of areas of contamination exceeding 3500 PPM threshold compared with ordinary kriging.     

大型露天煤矿地表扰动的温度分异效应

以平朔矿区1987年、1996年、2001年和2005年的Landsat TM影像为数据源,依据地表形态与采矿功能划分5种地表扰动类型,以单通道普适性算法反演地表温度。基于空间统计和面积加权的增温贡献率等方法,分析地表扰动类型的温度分异特征和对矿区增温的贡献程度及动态：露天采坑和工业场地的地表平均温度最高,高出矿区最低温度5~10 ℃,具有强烈的增温效应;未复垦排土场地表温度处于中等水平,受到排弃物类型和堆置特征的影响,具有较大的时空分异特性,在矿业开发初期具有较高的增温效应;剥离区和已复垦排土场的地表温度较低,具有最低的增温效应,已复垦排土场的增温效应随着恢复生态系统气候调节功能的显现呈逐年降低趋势。     

浅埋近距离采空区下工作面矿压特征与顶板结构分析

以陕蒙神东煤田浅埋近距离煤层群开采为背景,采用实测统计、物理模拟与理论分析相结合的方法,研究了浅埋近距离煤层采空区下开采的矿压特征及影响因素,揭示了不同间隔岩层结构形态及演化条件.研究表明,随着上煤层采高增大,来压期间支架工作阻力及动载系数均呈正相关增长;下煤层采高与间隔岩层厚度之比越大,周期来压步距及支架最大工作阻力...