资源型产业地理集聚的时空分化与经济效应

搜集2000—2016年中国资源型产业的相关数据,采用赫芬达尔-赫希曼指数、空间集聚指数、区位熵方法衡量资源型产业集聚的时空特征,选用塞尔指数分析资源型产业集聚的变化趋势,用CES生产函数计算资源型产业地理集聚的经济效应。研究结果表明：总体来看,我国资源型产业呈现较明显的地理集聚特征,且各个行业之间集聚程度差异明显;从资源型产业地理集聚的时空特征来看,资源型产业的空间分布明显不同,不同地区的主导产业各异;从资源型产业的变化趋势来看,集聚区内企业之间的差异逐渐减弱,区域间的差异逐渐增强,同时,产业集聚区还出现不同程度的地理转移;从资源型产业的地理集聚效应来看,资源型产业的地理集聚可以促进区域经济发展,但部分产业的集聚效应不明显,甚至出现负效应。针对不同地区的资源型产业,提出加强资源型产业链条管理,扩大产业集聚效应,以及加强资源型产业集聚区域内的网络优势,协同发展,实现资源共享的政策建议。     

不同冲击倾向性煤体声发射能量特征与时空演化规律研究

为了弄清声发射与冲击倾向性的关联性,对具有强、弱和无冲击倾向性的煤体开展单轴压缩下的声发射试验,分析了煤体的声发射能量特征与定位事件的时空演化规律。结果表明:强冲击倾向性煤体在受载前期和中期,声发射能率与总能量数均很低,临近峰值强度时开始急剧增长;弱、无冲击倾向性煤体声发射能量在整个阶段表现较活跃,尤其在受载的中后期,呈阶梯式逐步增长趋势;不同冲击倾向性煤体均在临近破坏时出现大量高能量声发射信号。声发射能率和总能量数趋于活跃可作为煤体破坏的前兆信息,随着冲击倾向性的增强,声发射能量趋于活跃越滞后。声发射空间定位演化结果直观反映了煤体内部声发射源位置与破裂发展状况,其空间分布与聚集位置可对应于煤体内部应力集中与宏观破坏区域;随着煤体冲击倾向性的增强、受载应力水平的增大,声发射定位事件数量逐步增加,临近峰值强度时,声发射定位事件急剧增长。声发射总能量数、定位事件数与冲击倾向性呈正相关关系,从一定程度上揭示了煤体积聚和释放弹性能的能力。     

砂岩单轴破坏损伤时空演化规律及前兆特征声发射试验研究

研究岩体损伤时空演化规律及破坏前兆特征对围岩灾害识别预警与防治具有重要意义,通过声发射试验,研究单轴加载下砂岩损伤时空演进过程。研究发现:砂岩损伤在时间-空间域有连续演进的行为特征,损伤发育速度在关键时刻有突变,主裂隙由"成核"区域发生并向四周扩散,最终贯通试件轴向与径向;高能声发射事件,空间上多分布在砂岩内部损伤集中的区域,时间上多发生于损伤快速扩展的时期,可作为损伤传导和加剧的重要参照;高频率出现的高能声发射信号可以作为砂岩破坏失稳时间域的前兆信息,高能声发射信号的空间密度可作为判断砂岩破坏起始区域的判定信息。     

复杂条件下不规则空区围岩冒落时空演化特征研究

复杂条件下不规则空区围岩冒落一直是裂隙岩体冒落研究领域的难点之一,岩性、断层、节理、空区形态及周边空区等条件越复杂,空区围岩冒落特性越难表征。石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区,同时该空区北侧还分布4个非法盗采诱发的隐伏空区,严重威胁了矿山安全生产。为此,提出了集三维探测、三维建模与三维数值模拟于一体的不规则空区围岩冒落范围预测方法。利用三维激光扫描技术探测空区形态与位置分布,在Rhino软件中利用复杂地层条件和空区最大不规则断面建立三维数值模型,基于3DEC研究周边空区开挖形成的采动应力影响下的M2主空区围岩时空演化特征,得到空区围岩最大冒落范围,并以空区水平截面半径和横向最大冒落范围之和确定安全隔离区半径,用以保障空区安全治理与周边矿体安全生产。研究表明：M2主空区围岩冒落活动在向上扩展的同时,也在沿矿体走向方向发展,且北侧围岩冒落范围远大于南侧。此外,通过开采安全隔离区外部南侧矿体,可有效利用已有采准巷道和中深孔穿孔工程,使该矿产能得到有效衔接。     

近距离煤层重复采动覆岩裂隙时空演化特征研究

采用相似材料模型试验,在上行和下行开采方式下,对近距离煤层重复采动覆岩裂隙的时空演化特征进行了研究.采用数字图像处理技术对覆岩裂隙进行了量化分析,并基于分形理论与信息熵,提出了采用裂隙分形维数、裂隙熵和裂隙率3个特征参数来反映裂隙状态.研究结果表明:随着煤层开采的不断推进,上行开采重复采动覆岩裂隙的裂隙熵和裂隙率具有相...     

采场底板围岩应力壳力学特征及时空演化

针对采场底板围岩三维应力场特征及演化规律，以谢桥煤矿1232(1)综采工作面为研究对象，采用综合研究方法开展了系统研究。结果表明:煤层回采过程中，伴随着采场围岩三维应力场的不断调整，在采场底板围岩空间区域也存在高应力束，高应力束在三维空间形成了采场底板围岩应力壳，应力壳壳体内外岩体主应力均低于壳体中的主应力。应力壳内边界之上垂直应力和水平应力均显著降低，部分岩层内压应力转化为拉应力，壳体和应力壳外边界岩层垂直应力降低，水平应力仍然较大，存在水平应力集中现象，三维应力场作用的选择性是采场底板围岩应力壳形成的内在力学本质。采场底板围岩应力壳形态随着采场结构的变化而调整，具有典型的短边依赖效应，破裂区和最大位移区主要发育在应力壳壳体内边界之上的低应力区内。采场底板围岩应力壳是抵抗底板岩层卸压膨胀、进而发展到拉剪破坏的主要集中力系，采场底板围岩应力壳的失衡可能引起较大的动力现象。     

基于地理国情监测的土地利用时空演变及其驱动力研究

在广东省某地区2015年地理国情普查成果的基础上,利用遥感解译标志,对2011年、2013年遥感影像数据进行遥感解译,提取土地利用与覆盖数据。利用GIS技术手段,监测广东省某地区2011年至2015年期间全区土地利用与覆盖动态变化过程,结合土地利用规划数据、社会经济数据、人口等数据,分析土地利用与覆盖的时空演变的影响因素和内在驱动力,掌握土地资源变迁的内在机制,为政府部门在城镇化建设、城市管理、城市规划、产业规划等行政管理方面提供有效的决策支持。     

全息采空区与顶煤运移的时空演化规律研究

放顶煤开采是为解决特厚煤层高产与高效开采的新型方法,是我国特厚煤层开采的发展方向,但特厚 煤层综放开采顶煤堵塞放煤通道的技术难题影响了煤炭的回收率。 本项目结合塔山煤矿 3-5#煤层的实际赋存条件, 采用三维洞穴激光扫描仪和运用现场实测以及数值模拟等科学方法对其顶煤运移规律及采空区顶垮落形态等进行 了系统的研究。 研究结果表明:工作面在推进过程中,顶煤位移量发生变化,且工作面到达一定位置后,位移量变化明 显;当处于顶煤体破坏的过程中,采空区方向的水平位移量与速度增长速率增加;顶煤和顶板运移量呈现 2 种截然不 同的运移特征,前者壁前高于壁后,而后者为壁后高于壁前。     

采煤沉陷区地表水土流失时空演化研究

为研究采煤沉陷区坡面地表水土流失时空演化规律,通过室内模拟实验研究不同降雨强度和坡度条件下的坡面地表水土流失特征。实验研究表明:坡面平均流速与降雨强度整体呈正比关系,即在相同坡度条件下,随降雨强度的增加,坡面的平均流速增加;弱降雨下水流含沙量随坡度的变化无明显变化规律,中、强降雨条件下,坡面坡度对含沙量变化呈2个阶段影响作用:第1阶段,随坡度增加,含沙量减少,呈负相关;第2阶段,随坡度增加,含沙量近线性增加,呈正相关。     

保护层卸压开采时空演化规律的数值模拟

为解决保护层开采过程中瓦斯抽采难题,通过数值模拟分析了保护层开采过程中的应力场和位移场的时空演化规律。研究表明,在保护层工作面推进过程中顶板位移量较大,并随着远离保护层而逐渐降低,底板位移量则几乎为0,但顶底板的地应力都得到了充分释放。距离保护层近处煤岩体在工作面推进时应力先有短暂的上升,之后迅速降低,但距离保护层较远处煤岩体没有应力升高现象。保护层回采过程中在采空区周围形成一个"回"形卸压瓦斯富集区,可以抽放大量卸压瓦斯;同时由于顶底板围岩的应力和位移时空演化关系复杂,因此瓦斯抽采钻孔不能单一布置,需要根据应力的时空演化规律合理布置,以实现瓦斯有效治理。     

高应力巷道岩爆过程及时空演化规律试验研究

为了研究岩爆灾害的发生过程及其时空演化规律,通过含圆孔花岗岩试件进行不同侧向载荷下的岩爆模拟试验,利用微型摄像机、声发射(AE)系统和红外热像仪等监测系统,分析岩爆过程中的声发射时序、时频、时空特征及热成像温度运移规律。研究结果表明:孔洞的岩爆可分为平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期、全面崩塌期4个阶段,岩爆试验演化过程及结果与工程现场相符,围岩曲屈破坏时σ_(θmax)≈(1. 38～1. 85)σ_c;随着侧向载荷的升高,孔洞在平静期积累的弹性应变能增加,颗粒弹射期能量释放率增大,岩爆进程加快,稳定破坏期持续时间先增加后减小,侧向载荷的增大对孔洞的承载能力起到先增强后弱化的效果;声发射振铃计数率的平静期可作为孔洞全面崩塌的前兆信号,围岩屈曲破坏前定位点开始局部集中,孔洞坍塌后定位点集中条带与试件主破裂面基本吻合,形成以圆孔为中心的"X"型共轭剪切破裂,稳定破坏期较颗粒弹射期低频比例增加,高频比例降低,低侧向载荷时破坏以中高频为主,高侧向载荷时破坏以中频为主;应力集中促使围岩红外温度场整体温度逐渐升高,呈现高温区嵌套低温条带的特点,岩爆时高温区由表面浅部向深部运移,在孔洞整体失稳坍塌前,岩爆坑温度急剧上升。     

充填开采覆岩裂隙时空演化实验研究

以任家庄煤矿拟充填工作面为工程背景,通过相似材料模拟实验,统计分析了覆岩裂隙数量、角度、长度、宽度等参数,研究了充填开采覆岩裂隙的时空演化规律和分布特征。结果表明,煤层开挖充填距离较短时,近煤层的低位岩层首先产生横向裂隙,裂隙数量少、角度呈近水平。随着开挖充填距离的增加,横向裂隙的数量和长度均呈增加趋势。横向裂隙衍生出的非贯通性纵向裂隙基本分布在煤柱与采空区交界的区域内,其长度相对较短,角度普遍大于180°。覆岩裂隙由低位岩层逐渐向高位岩层发育扩展,裂隙分布范围逐渐扩大,在关键层处裂隙发育受到一定阻碍,采充区中部覆岩的裂隙发生缩小和闭合现象,减缓覆岩裂隙数量的增加|停采后的覆岩裂隙宽度普遍小于0.8mm,由裂隙两端向中部位置,裂隙宽度呈现先增大后减小的变化趋势|开采起始位置的覆岩裂隙宽度比停采位置附近的覆岩裂隙宽度要大。最后针对充填开采覆岩裂隙演化过程提出了有针对性的控制措施。研究结果对于深入认识导水裂隙发育演化和保水采煤具有重要意义。     

复合煤层群双重卸压应力时空演化规律研究

为探索复合煤层群保护层开采过程中,在双重卸压条件下首采保护层和次采保护层过程中卸压特征的不同,采用相似材料实验、计算机数值模拟研究双重卸压覆岩裂隙发育、变形特征和应力分布时空演化规律,通过对比分析表明:在二次保护层开采条件下,覆岩部分裂隙经历了二次扩张,压实,吻合,部分裂隙在空间上往深部发育,裂隙带高度范围增加。应力在首采保护层应力状态的影响下进行再分布,随开采过程形成了5个应力分布区域,分别为工作面超前应力集中区、卸压区、压实区、采空区后方应力集中区、原岩应力区。双重卸压下采空区两端卸压效果更为显著,超前应力集中系数较首采保护层要高,采空区压实速度较首采保护层快,同时被保护层卸压程度和范围均显著增加。     

基于GEE云平台的黄河流域植被覆盖度时空变化特征

植被覆盖度是土地生态的重要指示因子,黄河流域横跨中国地形三大阶梯,是国家重要的生态屏障,同时也是重要的经济地带和"能源流域"。为揭示长时序黄河流域及其煤炭富集地区土地生态变化状况,基于Google Earth Engine(GEE)平台,对1987—2020年黄河流域共40 525景Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像进行批量去云、融合和NDVI云计算等处理,获取34 a的植被覆盖度数据。综合利用最大值合成法、像元二分模型、一元线性回归趋势性分析和F检验等方法对黄河流域及流域内煤炭国家规划矿区植被覆盖度的时空变化特征进行定量分析;在此基础上逐一识别地形因子和气候因子对黄河流域及其规划矿区植被覆盖度的影响。结果表明:(1) 34 a间黄河流域的平均植被覆盖度由1987年的0.457 4上升至2020年的0.581 7,同期流域内煤炭国家规划矿区则由0.355 6增至0.536 1,2者呈现一致的波动上升的趋势;(2)时序趋势变化类型构成中,黄河流域植被覆盖度改善的面积(33.19%)远大于植被覆盖度退化的面积(3.55%)。规划矿区内植被覆盖度改善面积占比高于黄河流域,但其植被...     

云驾岭矿厚煤层综采地表沉陷时空演化规律研究

为了研究云驾岭煤矿厚煤层综采地表沉陷的时空演化规律,基于现场实测数据,分析了矿井三采区开采监测数据的时空相关性以及地表动态沉陷和超前影响的演化规律,得出了地表移动的延续时间,构建了顾及三维空间及时间效应的地表任意点最大下沉速度表达式,并给出了达到最大下沉速度的时间。建立了利用采动程度系数、覆岩岩性系数、采深等多因子来表达云驾岭煤矿非充分采动地表移动延续时间的经验公式。结果表明:井下采出空间由极不充分开采过渡到非充分开采,地表下沉量显著增加;超前影响距平均值为388 m,超前影响角平均值为56°;12303和12305工作面开采地表最大下沉速度滞后距平均值分别为146 m和143 m,最大下沉速度滞后角平均值分别为76°和77°;基于正态分布时间函数能够计算地表任意点的最大下沉速度;理论值和实测值对比结果表明,采用包括采动程度系数、开采深度和覆岩岩性系数等多因子来表达地表移动的延续时间更符合工程实际。     

高潜水位采煤沉陷区积水时空演化特征研究——以安徽省矿区为例

随着煤炭资源大面积、高强度开采,高潜水位矿区积水问题尤为突出,对周围生态环境产生了严重影响。为了给采煤沉陷积水区生态环境修复提供科学依据,开展了高潜水位采煤沉陷区积水的时空演化特征研究和影响因素分析。以整个安徽省矿区为研究区域,基于Landsat TM/OLI遥感数据,采用归一化水体指数法(NDWI)和目视解译法对1995—2020年(共计22期)和2020年12个月份(12期)沉陷区积水区域进行提取,获取了近25年安徽省采煤沉陷区积水空间信息,并结合水文和降雨资料分析和讨论了沉陷区积水时空演化的影响因素。结果表明：(1)近25年来,安徽省采煤沉陷区积水面积的增长呈“缓慢—快速—稳定”3阶段分布特征。研究期内平均积水面积增长了约6倍,从18.95 km²增长到118.09 km²,年均增长3.97 km²。(2)从时间尺度上沉陷区积水演化分为3阶段：第1阶段(1995—2005年),由于积水初步形成还未稳定,增长速度较为缓慢,年均增长率为4.65%;第2阶段(2005—2013年),基于安徽省煤炭开采量进入快速增长期,积...     

基于时空演化的露天矿运输线路存留状态判别算法

露天矿采场是一个随时间协变的有源时空场,其内部的时空演化规律是露天矿开拓运输系统定线的重要基础,直接制约着露天矿运输道路的废除、重建和更新等相关决策。但多年受露天采场的自身复杂性限制,开拓定线仍以经验化的手工定线为主,尚缺乏一种科学化、系统化的定线方法,特别是对于已确定的运输线路随采、剥工程发展而发生的时空状态演化规律的判别与分析,直接制约着露天矿山道路运输系统设计的经济性。以开拓定线过程中既定坑线的存留问题为切入点,首先对露天矿采场内采、剥物料的运输线路的演化规律进行了有效分析和描述,并结合采、剥物料的场内流动特性,构建了不同坑线状态下的迁移模型。同时,为进一步定量化的描述运输道路的状态迁移模型,文中从分析运输线路与物料流之间的功能联系入手,引入矢量分析和场论的理论方法,结合采场采、剥物料实际给出了满足矢量场分析条件的均质流体假设,并进一步提出散度的概念、时空状态描述子的判别指标及利用散度的量化计算实现采、剥物料的迁移状态判别,从而为承载运输任务的运输线路的废除、重建和更新状态提供更为科学、合理的量化决策指标。最后,以不同计划工程位置上的开拓定线问题(混合坑线)为仿真实验,验证文中算法模型对于判别运输线路存留问题的有效性。实验结果表明:抽象散度的引入能有效地将采场内的有源矢量场划分为有源和无源区域,并能进一步判别出有源区域内流体的吸收或发散特性,且上述特性能极为理想的对应于运输线路的废除、重建、更新以及继续服务等几种状态,从而保证了这种区域化指标能为开拓定线过程中的区域性坑线布设提供更为理想的前期决策,有效解决了主观定线过程中线路更新难题。将应用数学、理论物理学中的通量、散度的概念引入到解决露天矿山的现实优化问题中,提出了一种定量化描述露天采场时空状态演化过程的新方法,弥补了现阶段手工定线主观经验化更新的不足,同时也为开拓运输系统的自动化优化定线算法的实现提供了一种路径更新判别的新思路。     

数字技术发展对高技术产业集聚的影响研究

随着数字技术在高技术产业的广泛应用,高技术产业集聚的空间格局正经历着重塑性的改变。基于2000—2020年全国31个省份的面板数据,运用空间杜宾双固定效应模型,深入考察数字技术发展对高技术产业集聚的影响。研究发现:数字技术发展对高技术产业集聚产生先促进后抑制的影响。当数字技术发展超过特定阈值后,可以缓解高技术企业发展所需资源区域分配不均的现状,但是受“虹吸效应”和“数字鸿沟”等的影响,这一结果仍具有显著的区域差异。据此,提出以数字技术作为高技术产业和经济发展的新动能,在此基础上贯彻落实区域协调发展战略等政策建议。     

山西省采煤沉陷区EES协调发展时空演化规律研究

基于协调发展和面板数据模型,构建山西省采煤沉陷区“生态—经济—社会”(EES)系统指标体系,结合熵值法和层次分析法,从时空视角分析山西省采煤沉陷区2004—2018年EES系统协调发展演化规律。结果表明：经济子系统在EES系统中所占比重最高,说明经济子系统发展状况在山西省采煤沉陷区EES系统协调发展中发挥的影响最大;2004—2018年,山西省采煤沉陷区EES系统协调发展整体上呈现平稳上升的态势,区域内各个地市EES系统协调发展水平从“严重失调衰退”逐步过渡到了“勉强协调发展”阶段,从“失调衰退区间”发展到了“过渡调和区间”;在空间分布上,区域内经济发展水平更高的地市EES系统协调发展演化进程较为领先。根据研究结果提出了相应的对策建议。