高潜水平原煤矿沉陷积水区治理研究

在归纳高潜水平原煤矿沉陷积水区的基本特征基础上，提出地面综合治理沉陷积水区的方法。从技术、经济和社会条件方面对现有的各种治理方法进行了全面的评价，肯定了地面治理方法的合理性。同时，根据沉陷积水区的特点和治理难度，将沉陷积水区分为四种类型，针对每种类型的沉陷积水区，提出了各自的治理模式。     

高潜水位采煤沉陷区综合治理模式分析

本文针对典型高潜水位两淮采煤沉陷区,归纳了农业建设、生态功能区建设、生态景观建设和园区建设4种沉陷区综合治理的主要修复模式,简析了新庄孜和后湖等沉陷区修复时针对不同的条件采取的相应修复模式,为其他类似条件的沉陷区及废弃地提供参考。     

高潜水位煤矿区地表沉陷信息提取方法研究

准确、快速、高效地获取采煤沉陷信息对矿区土地复垦具有重要意义,尤其是针对极易形成大面积的地表沉陷积水区以及非积水区的高潜水位煤矿区,土地复垦工作更为严峻。以高潜水位矿区——鲍店煤矿为研究对象,结合并改进水体和非水体提取方法,获取整个矿区的地表沉陷信息。在改进归一化水体指数(MNDWI)的基础上,针对采煤沉陷水体边缘易于和水体信息混淆的特点,提出了增强型改进归一化水体指数(E-MNDWI)。利用Landsat 8数据通过E-MNDWI提取沉陷积水区域;利用哨兵1号A星数据(Sentinel-1A),通过小基线集技术(SBAS-In SAR)提取出沉陷非积水区域;最后进行克里金插值获取矿区下沉量为10 mm的等值线。结果表明:利用E-MNDWI提取沉陷水体精度较高,Kappa系数为85.07%。鲍店矿区西部基本达到稳沉状态,东部地表沉陷较为明显,南部地表略有抬升。监测期内矿区最大地表平均下沉速率为41.69 mm/a,最大下沉量为85.16 mm。截至2017年矿区因采煤造成的沉陷区域面积共10.1 km2,其中沉陷积水区为4.6 km2,非积水区域为5.5km2。选取若干基准点验证沉陷非积水区的提取结果,得到决定系数R2为0.92。利用多源多时相数据,结合多种方法获取矿区沉陷信息,可为煤矿城市生态修复和土地整治复垦提供理论依据,并为今后快速高效监测采煤沉陷区地表形变提供新思路。     

高潜水位煤矿区开采扰动的长时序过程遥感监测与影响评价

煤炭开采导致地表沉陷积水,是东部高潜水位平原煤矿区的主要特征,对矿区开采中沉陷水体变化的长时序检测,有助于定量评估煤炭开采对土地、生态与社会的综合影响效应.在没有地下采矿信息为先导的情况下,如何识别与区分自然水体、人类地面活动导致的挖掘水体,以及沉陷水体,同时量化开采沉陷影响的边界与程度是目前单纯采用遥感手段进行监测的...     

高潜水位平原矿区采煤塌陷地复垦方向划定及规划分区

高潜水位平原矿区采煤沉陷范围广、深度大,积水严重,土地利用条件相对复杂。为科学指导该区域采煤塌陷地综合治理的设计与施工,以济宁市为例,通过收集济宁市辖区内各矿地质采矿资料、现有观测成果以及土地利用现状资料,在充分掌握采煤塌陷地损毁现状的基础上,利用概率积分预计软件对济宁市截至2020年的采煤沉陷情况进行了分区块科学预测,并确定了土地损毁程度与工程治理边界的界定标准。基于济宁市采煤塌陷地损毁特征,在科学确定土地单元利用方向的基础上,提出了适合济宁市采煤塌陷地的综合治理模式。结果表明:随着煤炭资源的开采,地表沉陷深度与塌陷范围逐步扩大,不同区域土地损毁特征显著不同;确定了影响济宁市采煤塌陷土地利用的主要影响因素有地面坡度、塌陷类型、地下水埋深、复垦难易程度、沉陷稳定性5项自然因子指标和城镇区位、交通条件、水源条件、政策导向、已治理区现状5项社会经济因子指标,从农业综合治理、生态综合治理、城市功能建设3个角度获得了土地利用评价成果;将济宁市采煤塌陷地分为东部矿区生态景观治理区、中部矿区城市功能开发治理区、西北部矿区农业综合治理区、南部矿区环湖特色产业治理区4个治理区,优化了治理区的治理利用方向与区域土地利用结构,实现了节约集约用地,促进了区域可持续发展。     

平原高潜水位矿区地表沉陷特征及回填搬迁效益分析

介绍了张双楼煤矿塌陷地特征及开采所造成的危害,指出了当前搬迁模式的弊端,并对在稳沉采煤塌陷区利用矸石回填作为迁村建房新址的经济效益、社会效益及环境效益进行了简要分析.     

高潜水位矿区开采沉陷综合治理方案研究

针对沈阳矿务局某煤矿“八五”期间开采规划，对开采可能引起的地表移动与变形进行了预计，并提出了高潜水位村庄和稻田下采煤的沉陷综合治理方案。     

基于无人机的高潜水位煤矿区沉陷耕地提取方法比较

准确、快速、低成本的获取高潜水位煤矿区沉陷耕地的面积、分布、受损等信息对耕地保护有重要的意义。色彩空间转换、纹理分析和植被指数等方法能够有效的增强和挖掘影像潜在的信息,对信息提取有很大帮助。利用2018年4月获取的无人机可见光影像对典型高潜水位煤矿区——山东兖州兴隆庄煤矿的沉陷耕地进行了提取研究。首先统计了耕地、积水区等地物在可见光三波段的均值和标准差,比较发现耕地与积水区在红、绿、蓝3个波段均有重合。其次对研究区影像进行了色彩空间转换与二阶矩阵纹理滤波,统计了耕地与积水区共27项色彩与纹理特征指标,利用均值和标准差计算了变异系数和相对差异值,最终选取色度(变异系数26%,相对差异73.33%)和绿色信息熵(变异系数20.59%,相对差异72.79%)作为耕地提取的最优特征,采用最大似然法进行耕地提取。之后计算了备选的6种可见光植被指数,根据结果分布图,选取了过绿指数EXG(excess green index)、可见光差异植被指数VDVI(visible-band difference vegetation index)、红绿蓝植被指数RGBVI(red green blue vegetation index)及归一化绿红差异指数NGRDI(normalized green-red difference index)作为沉陷耕地提取指数,利用双峰阈值法确定了耕地提取阈值。比较提取结果得出,EXG和NGRDI指数无法全面、客观反映研究区实际情况,VDVI指数的耕地总体分类精度为81.05％,高于RGBVI指数的71.38％,是本研究中最适用于高潜水位煤矿区沉陷耕地提取的指数。最后利用验证区影像,以基于样本面向对象提取的沉陷耕地面积作为参考值,通过比较面积及误差得出,基于色彩与纹理特征法提取的面积与参考面积更接近,误差(6.8%)小于可见光植被指数法(16.0%),更适用于高潜水位煤矿区沉陷耕地的提取。本研究结果客观反映了由于采煤沉陷导致耕地颜色、纹理、疏密等变化特征,为高潜水位煤矿区沉陷耕地的面积测算提供了技术支持。     

高潜水位矿区新建公路标高计算及潜水位控制

为了保证高潜水位矿区新建公路的路基路面不受地下水侵蚀,必须确保新建公路的路基路面标高大于潜水位。根据开采沉陷基本规律,通过对潜水位埋深和新建公路承载力之间关系的研究,提出了确定高潜水位矿区新建公路标高的一般性方法和潜水位控制措施。     

高潜水位多煤层开采地表沉陷积水区动态演变预测

分析了厚松散层下多煤层开采沉陷的部分显著性特征。基于概率积分法提出了开采沉陷预计与初始地形相结合的矿区开采沉陷积水区分布预测方法,并开发出了开采沉陷预计软件。利用该软件预测分析了淮南潘集矿多煤层开采引起的地表沉陷积水区的时空分布演变过程,有效显示出了地表沉陷未积水区、浅水区、深水区的分布与开采进程之间的联动关系,对于高精度预计矿区开采沉陷有一定的参考价值。     

铁路下煤矿超高水充填开采地表沉陷研究

随着国家铁路网的不断延伸,铁路线下压煤量日益增多,为在保障铁路运营安全的前提下更好的回收煤炭资源,应用FLAC3D数值模拟、概率积分法预测及现场实测相结合,研究铁路下超高水充填开采技术对地表铁路运营的影响,通过设置不同的回采方案,应用FLAC3D数值模拟对比不同充填率、不同工作面布置情况下,开采活动对地表沉降量的影响程度。煤矿现场工作面实际宽度为100 m,超高水充填率为94%,通过概率积分法预测地表的最大下沉量为73 mm;地面观测站观测结果 65 mm,均与FLAC3D数值模拟充填率95%结果极为接近,且根据铁路建设的相关规定,地表下沉量符合铁路安全通行的要求,超高水充填环保、经济、有效。     

高潜水位矿区楼房抗采动变形技术

为解决村庄下压煤开采问题,保证煤炭企业可持续发展,大屯矿区研究及应用抗采动变形技术,采取预垫高地基建抗变形结构楼房的方法,对压煤村庄进行就地重建,既解放村庄压覆的煤炭资源,又节约土地资源,改善了农民的居住环境,实现了企业、地方及农民三方共赢。     

徐州九里矿区地表水环境状况与治理策略

徐州九里矿区地表水系受采煤塌陷的影响,原有的排灌体系受到一定程度的破坏,多数河流受到不同程度的污染。通过对水样pH值、溶解氧、COD、BOD5等11项指标进行抽检,结果表明所抽检的5个断面均未达到Ⅲ类水质标准,但pH值、砷、六价铬、石油类、硫化物指标达到了Ⅰ类水质标准,而且水草丰盛的塌陷积水区水质相对较好。分析了塌陷区地表水系和采煤塌陷积水情况,提出水系和水环境治理的综合措施,制订出"河湖相连、连网成片、灌排有序,功能完备"的生态水系规划治理初步方案。提出了水环境治理的几条措施,以改善水环境质量。     

不同开采方案下多工作面涌水量预测

以济宁三号井五采区内受红层影响的各工作面为研究对象,分析了不同开采方案(开采顺序)对各工作面涌水量的影响,并运用"大井法"在不同开采方案下对各工作面涌水量进行了预计,选定了涌水量最小的最佳方案,为五采区南部各工作面的安全回采提供了基础保障。     

复杂岩溶矿区降水开采条件下的地表水渗漏定量评价

福建马坑铁矿属国内特大型地下开采铁矿,也是水文地质条件复杂的岩溶充水矿区,其外源性河流--溪马河流经矿区并多处与断层相交,可能通过断层破碎带渗漏补给矿区岩溶水,对矿区深部开采构成明显威胁。在详细分析溪马河与矿区岩溶水关系的基础上,针对可能发生渗漏的地段,设计并建设了地表水流量自动监测系统,不仅解决了山区深切河系人工测量费时、费力、误差大的问题,并通过对获得的监测数据进行计算与分析,掌握了目前生产排水,岩溶水位不断下降的条件下,溪马河各段的渗漏情况,为矿区地表、地下水的联合防治提供了基础性依据。介绍的工作方法可为相似条件矿区提供借鉴和指导。     

煤矿区湿陷性黄土地基的处理方案探讨

因煤炭开采过度和停产封存造成矿区地表大量不均匀沉陷,导致部分土地因地形和地质情况异常而得不到合理利用,对矿区的土地再利用已迫在眉睫。重点介绍了地表湿陷性黄土地基的几种处理方案。     

新郑矿区地下水类型及水源判别

采用稳定同位素法和地下水水质分析,并结合往年大气降水量与钻孔水位标高动态变化的实际数据,对新郑矿区地下水类型和水源判别进行了详细分析。研究结果表明:新郑矿区地下水的补给来源为大气降水,地下水化学特征表现为以低矿化重碳酸盐水为主;地下水动态类型为深入—径流型,水位随季节变化。     

矿区地下水位的混沌时间序列局域法预测

矿区地下水系统是一个非线性演化系统,地下水位的变化也是一个不可积的过程,随着采矿的进行,其演化过程会通过一定的轨道进入混沌状态。对杨庄煤矿1号奥灰水位的水文地质长观孔观测时间序列数据进行了分析,根据Pacard和Takens提出的相空间重构技术,首先采用自相关函数法计算其时间延迟,并计算其最佳嵌入维数,然后利用Wolf提出的方法,从单变量中提取出了最大Lyapunov指数,由计算结果得出时间序列具有混沌特性。在此基础上,采用混沌时间序列的局域法对水位做了6步预测,结果表明,混沌时间序列方法对混沌序列的预测具有较高的精度。     

神东矿区矿井水井下处理工艺研究

针对矿井水地面处理的缺点,研究了一种新型的矿井水井下处理工艺,该处理系统包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统和自控系统.运行结果表明:该系统特别适合于煤矿高悬浮物、含铁锰矿井水的井下处理,出水铁含量小于0.1mg/L、锰含量小于0.1mg/L、浊度小于3NTU、粒度小于5μm,完全满足井下回用水水质的要求.