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。     

胜利一号露天煤矿开发建设对生态环境的影响评价

为了探究大型露天煤矿资源开发对生态环境的影响,以胜利一号露天煤矿为例对其进行了生态环境影响后评价。探讨了露天煤矿建设开发对地形地貌、土地利用现状、植被、土壤及地下水的影响;评价结果表明,胜利一号露天煤矿对当地生态环境带来了一定影响,但矿山所开展的相关预防、控制、治理措施也有效缓解了系列影响,煤矿生态恢复较好。     

哈尔乌素露天煤矿生态环境评价

介绍了露天煤矿生态环境评价中遇到的问题,以及影响生态环境选取的关键因素,对目前露天煤矿生态环境评价方法进行了分析介绍.以哈尔乌素露天煤矿为实例,针对其复杂环境系统的特点,运用等标污染负荷法对其进行了生态环境评价.     

草原露采环境影响后评价与环保措施

针对当前国内外草原区露天煤矿开采带来的生态破坏和环境污染问题,以霍林河露天矿为例,采用布设监测点、实地样方调查和遥感影像解译等方法,对矿区环境进行了综合现状监测与评价。结果表明:霍林河露天矿的开采对矿区的大气环境、水环境、声环境和生态环境均带来了不同程度的破坏,其中空气中以SO2和烟尘为主的污染物含量增多,水质污染物超标,采掘场造成的噪音污染最为严重,矿区周边植被类型发生变化。并提出相应污染治理对策和生态保护措施,为今后其他草原露采提供可借鉴的环境监测和环境保护措施。     

宝日希勒矿区煤炭资源开发的生态环境影响评价

针对呼伦贝尔地区草原生态环境保护和煤炭资源开发的双重需求,以宝日希勒矿区为例开展了煤炭资源开发生态环境影响评价研究,确定了宝日希勒露天煤矿对周边草原生态的影响方式和范围。研究分析了30余年来呼伦贝尔草原生态的演化特征,认为水分是草原植被退化的首要限制因子,全球气候变化带来的气温升高、过度放牧、城镇化、矿产开发、农业生产等因素也直接和间接地造成草原植被退化与逆向演替。根据宝日希勒矿区的特点,基于草原区生态本底与景观生态服务功能,建立了草原区景观生态健康CVORE评价模型与景观干扰识别方法,发现放牧对区域景观生态健康的影响比煤炭开采更为显著,露天煤矿对草原区景观生态健康程度的影响距离为1～2 km;获取了煤炭开采对典型生态因子的影响范围,认为煤炭开发对地表生态变化的影响强度大但范围有限,对植被指数、植物优势物种等指示生态因子的最大影响范围为2 km,且植被密度、有机质和速效磷含量均服从正态分布,其中矿区植被密度空间变异受资源开发利用、放牧等随机因素影响较大,受地形、成土母质等结构性要素影响较小;对土壤养分及土壤湿度的影响距离为1 km,且表层土壤中细菌总量和放线菌数量显著降低、真菌数量变化不明显,短时间干扰仅显著影响过氧化氢酶的活性。     

黑岱沟露天煤矿生态恢复生态环境影响综合评价

对生态环境影响综合评价方法做了简要介绍,并以黑岱沟露天煤矿为例对其进行了生态恢复生态环境影响综合评价。     

大型露天煤矿土地复垦规划案例研究

根据召富露天煤矿现状,对项目区土地进行了适宜性评价及土地破坏性分析与预测。着重介绍了召富露天煤矿土地复垦规划的4种方案,确保在工程建设中得到落实后能够达到改善生态环境、增加农用地和土地可持续利用的作用。     

实施绿色开采 促进露天煤矿可持续发展

目前,我国400余座露天煤矿煤炭产量达7.1亿t,占煤炭总产量的20.8%。针对露天煤矿开采对固体环境、水体环境、大气环境和生态环境带来的综合性影响,提出,采用绿色开采技术是解决露天煤矿生态环境问题的根本途径,对露天煤矿绿色开采的概念和内涵进行了界定。根据我国露天煤矿现状,认为,应加强露天煤矿绿色开采理论研究,实施绿色开采一体化技术,对露天煤矿破坏生态环境的机理开展研究,建议露天煤矿应采取闭坑治理等系列绿色开采技术,提出露天煤矿5项绿色开采原则,建议用“土地置换原则”及“土地扰动系数”破解露天煤矿土地征地困局,建立露天煤矿“绿色度”评价指标体系和评价模型。     

西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估

中国西部生态环境极其脆弱,煤炭资源开发与自然因素共同作用导致的矿区土地退化不容忽视,本文旨在揭示我国西部煤矿区土地退化的成因、程度、分布与趋势,为矿区土地退化防治与国土空间生态修复提供数据基础与决策依据。提出了煤矿区土地退化的概念,将煤矿区土地退化的直接因素划分为挖损、塌陷和压占,间接因素或外在表现划分为土壤侵蚀、植被退化与沙漠化或石漠化,结合实地调查并辅以高分辨率与高光谱遥感数据解译,提取了上述土地退化因素信息,并提出了土地退化外在表现的分级评价标准,进而构建了西部煤矿区土地退化的综合评价模型,对分布于黄土高原区、西南山地丘陵区、北方草原区和西北干旱区的12个重点煤矿区进行了土地退化信息提取、土地退化因素分析与土地退化综合评价。结果表明:①影响井工煤矿的万吨塌陷率的因素有累计采厚、平均采深、煤层倾角及上覆岩性,影响露天煤矿的万吨损毁率的因素包括煤层厚度、剥离岩土厚度及其堆放方式。②不同地域的矿区土地退化主要表现有所不同:黄土高原区为植被退化和土壤侵蚀,西南山地丘陵区为土壤侵蚀,北方草原区与西北干旱区植被退化、土壤侵蚀与沙漠化3者兼有。③矿山尺度的土地退化要比矿区尺度的更为剧烈,露天开采引起的土地退化要强于井工开采;矿区尺度的土地退化程度与煤炭资源开发强度(用煤矿扰动面积与矿区总面积之比表示)有关,开发强度越大,矿区土地退化程度越严重,而土地退化程度与开发强度并不呈正比,它还与矿区的生态脆弱性或承载力有关。因此,不同区域、不同采煤方法造成的土地退化形式及退化程度不一,因此需要采取不同的修复策略;为防止过度土地退化,需要根据矿区生态承载力确定合适的开发强度。     

东部草原区露天煤矿减损开采与生态系统修复技术及应用

东部草原区是我国重要的煤能源基地,煤炭开发为东北区能源保供和我国经济发展做出了巨大贡献。东部草原区气候酷寒干旱、土壤瘠薄、植被抗扰动能力低,而煤炭大规模开发导致了当地草原退化和水位下降等问题,因此开展了东部草原区露天煤矿减损开采与生态系统修复研究,提出了露天煤矿源头减损-过程控制-末端治理的生态修复理念,研发了开采节地减损、物料跨时空调配储用和“生态窗口期”协同修复等技术,并在胜利露天矿和宝日希勒露天矿进行技术应用和示范。结果表明：胜利露天矿原排土工作帮坡角提高了2.9°,可开展生态修复时间提前0.9 a,采场占地面积缩小75.2 hm²;仅在宝日希勒露天矿南帮实施冻结期靠帮开采-快速回填技术多回收煤炭资源69.55万t,占年生产能力的2%,在满足露天矿生产能力的前提下少征地2.4 hm²/a。研究成果为相似露天矿开展减损开采与生态修复工作提供了技术支撑,具有广泛的应用和推广价值。     

民用航天遥感在我国煤炭行业的应用与需求分析

以我国煤炭行业对航天遥感的应用领域和时间顺序为线索,结合民用航天遥感数据源特点,分析航天遥感在煤炭资源调查、煤窑生产监测、煤矿区地质灾害调查与监测、矿区生态环境调查与动态监测、矿区地表开采沉陷监测、数字矿山建设等方面的应用;针对具体应用论述了煤炭行业对航天遥感传感器技术指标需求,论述了目前我国航天遥感数据源存在的问题,就民用航天遥感在煤炭行业的深入应用和发展作了进一步的讨论。     

鞍山矿区环境动态遥感监测

运用遥感技术动态地监测矿区环境,对保护矿区生态,合理开发矿产资源有着重要的意义。本文以鞍山矿区为研究区,通过遥感技术,利用不同时相和不同分辨率的遥感影像,从宏观到微观,从整体到局部监测鞍山矿区环境的动态变化情况。鞍山矿区铁矿、煤矿等矿产资源丰富,是我国重要的能源基地,但长期大规模和高强度的开采,造成矿区环境逐年恶化,成为制约地区社会经济和生态发展的一个重要瓶颈。研究表明：2000-2006年,鞍山矿区土地利用类型发生变化,工矿用地规模不断扩大,植被覆盖率有所降低,生态环境有所恶化,需要进行科学的生态重建。     

基于灰色和模糊综合评价法的矿山地质环境评价：以萍乡市湘东镇地区为例

萍乡市湘东镇地区是我国典型的矿产集中开采区,研究区内湘东黄堂煤矿、麻山大金坡煤矿等数座矿山的长期开采造成了生态环境破坏。为了在湘东镇地区可持续规划中针对影响等级分布的区域分别采取适当的措施提供重要应用价值,本文通过运用多源遥感手段,综合调查研究萍乡市湘东镇地区矿山地质环境问题,选取地形地貌、植被覆盖率、矿山开采方式、地形地貌景观破坏、矿山环境污染等10个对该区环境具有直接影响的评价因子,建立一套适合该区的矿山地质环境影响综合评价体系,采用应用价值广泛的灰色综合模型和模糊综合模型两种评价方法对湘东镇地区矿山地质环境影响进行综合评价,结果基本一致,湘东镇地区矿山环境严重影响及较严重影响区分布在该区北部及中部采石场区域,南部及东部的巨源、大金坡、上官岭、青山等煤矿区域。通过对两种评价方法的比较,灰色综合评价法得到的评价结果更为优化。     

基于红外遥感信息的煤矿车辆 异常行为检测研究

为了提升煤矿车辆异常行为检测水平,设计了基于红外遥感信息的煤矿车辆异常行为检测方法。该方法引入清晰度权重以及拉伸系数实现红外遥感图像中目标煤矿车辆部位的局部增强,利用均值漂移算法跟踪增强后的红外遥感图像中目标煤矿车辆,依据煤矿车辆跟踪结果提取煤矿车辆运动方向、运动速度以及运动方向3项异常行为检测参数,采用加权融合方法处理煤矿车辆异常行为检测参数的状态函数,融合结果高于所设定阈值时,煤矿车辆存在异常行为,否则煤矿车辆为正常行驶状态。实验结果表明,该方法可利用煤矿车辆位置、车辆行驶速度以及车辆方向变化检测煤矿车辆异常行为,具有较高的应用性。     

基于多时相遥感数据的矿山生态环境动态变化研究

以河南大峪沟煤矿为研究区,在资料收集和野外调查的基础上,基于矿区4个时期Landsat5 TM和Landsat7 ETM+遥感数据,利用ERDAS IMAGINE 9.1和Arcgis9.3软件,采用像元二分模型法,结合数理统计方法和GIS空间分析技术,对研究区1988年以来21 a的生态环境变化规律进行了分析。结果表明,利用多时相遥感数据矿山生态环境解译方法对矿山生态环境动态变化进行监测分析具有较好的效果,矿区生态环境破坏与资源开采活动在空间上和时间上均有较高的一致性,且矿区生态环境变化速率与资源开采生产活动强度具有一致性。     

基于ASTER遥感影像的煤矸石分布信息提取方法

在矿产资源开发多目标遥感调查与监测中,煤矸石分布信息的提取对采煤硐口的识别、煤矿开采引起的土地破坏和生态环境污染范围的确定有重要意义.以荆门市马河镇煤矸石分布调查为例,利用ASTER多光谱数据波段多、信息量大的特点,先采用主成分分析法将其14个波段进行去相关降维,再运用马氏距离法对图像进行监督分类.研究表明,该方法能快速、准确地提取煤矸石的分布范围,提取精度88.17%,可广泛应用于煤炭资源开发状况和矿区生态环境的调查与监测.     

露天矿土地复垦考核评价方法及应用

露天矿土地复垦是矿区生态治理的重要内容,也是国家煤炭行业生态文明建设的重要组成部分。研究提出露天矿土地复垦指数,用来表征露天矿土地复垦评价效果,采用层次分析法,确定各指标权重,构建了露天矿土地复垦综合评价指标体系及考核评价方法,并提出了考核级别划分标准。采用上述考评体系和方法,选取某大型煤炭央企所属的典型露天煤矿,收集整理2014年度土地复垦遥感监测、生态修复和治理等基础数据,评价各露天矿年度土地复垦效果,验证了本考核评价方法的可行性。     

高潜水位矿区生态系统演变趋势研究:以淮南潘谢矿区为例

为了有效地应对高潜水位矿区煤炭资源开采后带来的生态环境问题,以淮南潘谢矿区为研究区域,应用遥感技术分析了耕地、水体分布以及景观格局,分析了生态系统结构的变化,得出了矿区生态系统结构总体变化规律以及不同生态系统相互转化规律。应用开采沉陷预测技术,基于矿区生态系统结构的变化规律,预测了生态系统演化趋势,得出的结论为:耕地面积逐年减少,矿区煤炭资源完全开采结束时,矿区的生态景观将由水域占绝对主导优势,矿区由陆地生态系统向水陆复合生态系统演变,土地利用模式将优化。     

基于RSEI的采煤塌陷积水对生态环境的影响研究

采煤塌陷积水是东部高潜水位矿区最主要的生态环境问题，但塌陷湖的形成又对生态环境建设提供了难得的水资源，因此，研究塌陷积水后对周边生态环境的影响特征，对于指导矿区塌陷地生态恢复治理与湿地资源保护利用具有现实意义。本文以任楼煤矿塌陷积水区为研究区，以建矿后至今约20年的5期遥感影像为数据源，通过多光谱计算和主成分分析获取RSEI指数，并提取北、东、南、西四个方向数据，通过数据拟合与秩和检验，得出以下结论：（1）研究区生态环境自2000年以来有很大改善，矿区土地复垦与生态恢复成效显著；（2）塌陷积水对周边生态环境总体上产生正面影响，影响具有显著的方向差异性和年度变化特征；（3）塌陷积水对生态环境的影响随距离呈“凸型”抛物线变化，平均影响范围约3.7km，南北向约3.5km，东西向不超过7.8km，塌陷积水区形成后需要经土地整治工程才能最大程度发挥水域生态环境功能。     

基于小波阈值法的矿山遥感图像非局部均值去噪

矿山遥感图像在获取、压缩、传输、解码的过程中易混入大量随机噪声,导致图像清晰度较低,难以直接进行分析研究。为此,将小波变换与非局部均值滤波算法(Non-local means filtering algorithm,NLM)相结合提出了一种基于小波阈值法的矿山遥感图像非局部均值去噪算法。该算法首先结合小波硬阈值、软阈值去噪模型以及现有的改进型小波阈值去噪模型的特点,建立一种改进型小波阈值去噪模型并用于去除遥感图像中的随机噪声;然后将原始遥感图像与小波去噪后的图像作差运算,得到原始差值图像,再对原始差值图像进行非局部均值滤波,得到滤波后的差值图像;最后将小波去噪后的图像与滤波后的差值图像进行融合。采用MATLAB语言编写程序,试验数据为白云鄂博矿区的2幅遥感图像,采用峰值信噪比(Peak signal noise to ratio,PSNR)和算法耗时等指标对算法去噪效果进行评价。试验结果表明:所提算法的去噪结果明显优于小波软阈值去噪模型及非局部均值滤波,此外,该算法耗时相对于其余2类算法而言也有一定的优势,对于提高矿山遥感图像的判读精度有一定的参考价值。