基于高分二号卫星影像高潜水位煤矿区沉陷地土壤含水量监测

高潜水位地区煤炭开采破坏导致地表沉陷出现积水和斜坡,沉陷内土壤含水量会分布不均匀,影响农作物的生长,从而严重影响矿区居民的生产和生活。因此大范围快速、精确监测高潜水位地区煤矿开采区的土壤含水量具有重要现实意义。卫星遥感技术可以快速、准确、高效监测矿区土壤含水量。通过遥感手段对高潜水位采煤塌陷地土壤含水量进行监测,探求出一个比较方便、快速、合理监测高潜水位采煤塌陷地土壤含水量分布状况方法,为矿区环境影响评价、农作物估产、破坏等级评价、耕地损害补偿与土地复垦方案的编制提供参考依据。借鉴土壤含水量遥感监测经验,通过野外实地采集土壤样本并测量土壤光谱数据,在室内测量土壤含水量,分析实测地面光谱数据与土壤含水量的变化关系,结合实测的土壤含水量与光谱特征数据,对土壤含水量与实测水体光谱进行相关性分析,得到土壤含水量光谱数据敏感波段范围。结合高分二号卫星影像谱段数据特点,将实测光谱波长按照波段范围划分为与高分二号卫星影像谱段对应的4个波段,即450~520,520~590,630~690,770~890 nm,再取各个波段范围反射率的平均值与土壤含水量光谱反射率进行相关性分析,寻求高分二号卫星影像监测土壤含水量最敏感的波段数据,在确定遥感探测敏感波段的基础上,建立了土壤含水量与光谱反射率的遥感反演模型,即:S曲线模型、逆函数模型,基于预处理的高分二号卫星影像进行沉陷区地土壤含水量遥感反演,从而得到高潜水位采煤塌陷地土壤含水量的空间分布情况。研究结果表明不同土壤含水量的光谱特征基本相似,实测地面光谱数据与土壤含水量的变化关系为土壤光谱反射率随着波长的增长而增大,呈正相关关系;土壤含水量与高分二号卫星影像数据B3波段的反射率具有显著的负相关关系,可将B3波段作为监测土壤含水量最敏感的波段;通过对S曲线模型、逆函数模型进行分析与检验,S曲线模型比逆函数模型更接近实测值;基于高分二号遥感影像,利用S曲线模型进行遥感反演,可以迅速得到高潜水位采煤塌陷地土壤含水量空间等级分布图。     

东部高潜水位厚煤层采煤塌陷地治理措施研究

针对东部高潜水位矿区多煤层开采导致重复塌陷、土源缺乏、易于积水等治理问题,文中在分析东部高潜水位厚煤层矿区采煤塌陷特征的基础上,结合采煤塌陷区的区位优势,提出了土地预治理、矸石充填、湿地景观构建、产业导入等综合治理措施,加快采煤塌陷地土地资源及时恢复利用和矿区生态环境修复,为东部高潜水位厚煤层矿区采煤塌陷地治理提供一点...     

济宁高潜水位采煤塌陷地预复垦 设计方案探讨

高潜水位平原区开采沉陷造成大面积积水,土地复垦难度大、周期长。文中在与传统采煤塌陷地治理方法对比的基础上,系统分析采煤塌陷地预复垦的基本原理和实施步骤;通过构建井下煤炭开采和地面沉陷的时空关系,选择合适的施工时机,明确表土剥离-回填厚度,实现采煤塌陷地预复垦。采煤塌陷地预复垦可以降低积水对表土层的破坏,降低施工难度,缩短土地损毁时间,经济、社会效益明显。     

采煤扰动下矿区土壤质量时空变化规律研究

为了研究我国西部煤矿高强度开采扰动下,土壤质量变化规律,以纳林河二矿为研究对象,选取10cm、20cm和30cm表层土壤的含水率、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质作为土壤环境质量的评价指标,分析高强度煤炭开采对土壤质量时空变化规律的影响。结果显示：各深度未采区含水量均高于沉陷区,1年沉陷区在10cm深度土壤含水量略高于2年沉陷区,而在20cm、30cm深度含水量则低于2年沉陷区,表明2年沉陷区含水量与1年沉陷区相比有所恢复|区域内pH变化幅度较小,采煤沉陷对土壤pH影响较小。从空间分布上来看,pH较小区域主要分布在2年沉陷区与其他两区域的交界处,这与采煤巷道的方向一致|采煤扰动对土壤肥力的影响较小。碱解氮、有效磷、速效钾、有机质空间分布具有一致性,低值区域主要集中在未开采区中部和1年沉陷区的西北部、中部和南部,高值区域主要集中在2年沉陷区与1年沉陷区和未采区的交界处,但覆盖面积有所不同。     

典型高潜水位矿区采煤塌陷地损毁特征及复垦模式分析

以济宁市为例,在分析采煤塌陷现状及2020、2025年预测数据的基础上,从开采沉陷特点、塌陷区稳定性、土地利用影响等角度对高潜水位矿区采煤塌陷地损毁特征进行深入剖析,提出了适合于济宁市的采煤塌陷地治理边界判定标准,最终确定了适合济宁市的采煤塌陷地复垦模式。结果表明:高潜水位矿区下沉范围大,积水严重;治理过程中需加强基本稳沉区与采动影响区的工作,避免末端治理;高潜水位矿区采煤塌陷形成的季节性积水、常年积水对农田、建筑等影响巨大,破坏方式与程度有别于其他区域。在考虑开采沉陷差异、未来开采以及地域性特点等前提下将济宁市采煤塌陷地划分为4个不同的功能区,并分区进行治理模式分析。     

高潜水位采煤塌陷区水位监测技术研究——以徐州九里区采煤塌陷地为例

通过对高潜水位采煤塌陷区内水系特征的研究,为弥补传统水位监测方法的不足,结合连续运行卫星定位服务综合系统即CORS技术在其他方面的成功应用和独特的优点,在借鉴船载GPS水位测量的基础上,提出利用CORS技术进行水位监测的方法,通过在徐州九里采煤塌陷区的水位监测使用表明,该技术可以满足高潜水位采煤塌陷区水位监测的要求。     

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。     

神南矿区采煤沉陷裂缝对土壤表层含水量的影响

为探究西部风沙区采煤沉陷裂缝对土壤表层含水量(0～20 cm)的影响,以神南柠条塔煤矿某工作面为研究区,使用时域反射仪(TDR)对动态裂缝以及不同宽度的地裂缝进行了土壤的水分含量监测,结果表明：(1)在动态裂缝整个发育周期内,裂缝周边表层含水量呈现处一个先快速下降后缓慢上升的趋势,且相对出塌陷侧的含水量损失量小于相对出露侧;且裂缝相对塌陷侧含水量及含水量恢复速度稍大于相对露出侧;在裂缝相对出露侧的土壤含水量受影响范围在85 cm内,影响周期为13 d;在裂缝相对塌陷侧的土壤含水量受影响范围在55 cm内,影响周期为12 d;在土壤自修复的作用下,土壤的含水量都可以得到基本的恢复;(2)对超充分采动区内不同裂缝宽度条件下(2、5、9、13、17、24、32、35、38 mm)的土壤含水量进行对比分析,发现在宽2、5 mm的裂缝对土壤含水量无显著影响,9 mm及以上的裂缝中,当裂缝宽度相同时,距离裂缝位置越远,土壤含水量越高;在距离裂缝相等时,裂缝宽度越大,土壤含水量越低。     

高潜水位采煤沉陷地复垦治理对策研究

介绍了高潜水位采煤沉陷地煤粮复合、耕地损毁及复垦治理情况,指出了现有政策条件下采煤沉陷耕地报损核减制度缺失、征收补偿标准不合理、失地农民社会保障制度不健全、土地流转政策缺乏以及多重税费企业负担重是该区复垦治理中存在的主要问题,创新性提出了建立高潜水位采煤沉陷耕地报损核减政策及相关配套政策是从根本上解决政府、企业和失地农民最大困难的治本之策,并从增强土地保护意识、提升开采和复垦技术水平、加大复垦治理政策和资金支持角度提出了建议。     

煤炭开采沉陷区土壤有机碳空间变化

为研究矿区土壤碳动态,以焦作矿区为例,分析了沉陷坡与裂缝区两种破坏地表的土壤有机碳空间变化。结果表明:与未沉陷的矿区土壤相比较,沉陷坡与裂缝区表土(0~10 cm)有机碳含量降低且空间变异性增大,土壤剖面各层次有机碳含量均出现降低,特别是10~30 cm的土壤剖面层有机碳含量降低最明显,降幅为29%~38%;两种破坏地表土壤剖面有机碳库损失高达20.8~47.3 t/hm2。沉陷坡上,表土有机碳含量从上坡到中坡明显的降低,从中坡到坡底逐渐增加;中坡、下坡与坡底有机碳含量沿土壤剖面层次向下表现出一致的线性下降趋势,但上坡在土壤剖面内的波动较大;各坡位土壤剖面有机碳储量均出现损失,尤其是坡底以上的坡位有机碳储量损失最大。矿区土壤有机碳的空间变化与土壤侵蚀、土地利用、裂隙渗漏及低生物量输入有关。     

东滩煤矿五七采区3煤层开采底板水害特征研究

为做好东滩煤矿下步五七采区复杂地质构造中水害防治,通过五七采区相关资料系统收集、整理与分析,采用理论分析、现场实测和数值模拟等综合方法对采区内开采底板水害问题进行系统研究,研究成果不但可以充分回收煤炭资源、延长矿井稳产年限;同时,也为其它矿井断裂构造和风氧化带相关研究提供技术借鉴。     

高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护技术决策研究

高潜水位矿区在采煤沉陷前实施农用地保护受到多种因素的制约,需要系统性决策。本文构建了高潜水位矿区农用地保护技术体系,分析了其限制性条件和影响因素,并提出了递进式决策框架。研究表明,针对高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护的技术主要有梯次整理、疏水减损、超前充填和挖深垫浅,主要限制性条件包括沉陷积水、疏水条件、充填物料和国土规划。保护技术的实施还需要考虑施工条件、资金投入、地块质量等因素。沛北矿区已处于资源开采的后期,预计2020—2030年新增沉陷区2 300hm~2,主要为轻度沉陷和中度沉陷,便于实施各类保护技术,农用地减损和提质改造潜力较大。本文研究可为东部矿粮复合区沉陷前农用地保护提供参考。     

元堡煤矿浅埋特厚煤层开采地表沉陷规律研究

为了掌握元堡煤矿浅埋特厚煤层开采时的地表沉陷规律,针对该矿1901首采综放面开采时的地表沉陷特征进行了实测分析.结果表明,浅埋特厚煤层开采引起的地表变形破坏明显,实测最大下沉量11.067m,下沉系数0.86,得到了地表移动变形预计的各项参数,为保护煤柱的设计提供了基础数据.     

补连塔矿复杂条件下大采高开采地表沉陷实测

为研究补连塔矿浅埋深近距离煤层不同条件下(长壁采空区、煤柱区和旺采区下),大采高支架一次采全高工作面开采的地表移动规律,采用建立地表移动观测站对补连塔煤矿32301工作面地表沉陷进行了实测分析,结果表明:补连塔矿32301大采高支架一次采全高工作面开采引起的长壁采空区、煤柱区地表移动特征分区明显;长壁采空区的最大下沉速度比煤柱区大,最大下沉速度滞后距比煤柱区小.长壁采空区和煤柱区的下沉系数分别为0.78和0.51;长壁采空区的最大下沉速度为490 mm/d,最大下沉速度滞后距为61 m;煤柱区的最大下沉速度为234 mm/d,最大下沉速度滞后距为80 m.     

煤矿塌陷区不同复垦材料土壤压实机理的研究

为研究煤矿塌陷区土地在不同的碾压程度下,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石3种填充材料对土壤颗粒组成的影响,探究土地复垦过程中土壤粒径变化的敏感粒径范围及与试验地块所受压力的相关性。试验模拟履带式推土机碾压力度,采用Winner2000激光颗粒仪量测各地块的土壤颗粒组成,通过SPSS做碾压力度与土壤颗粒组成的相关性分析。研究确定了3种填充材料压实强度与土壤颗粒组成的数量关系。研究结果表明：① 在粒径2.2~10.48 μm内,随着碾压次数的增加,试验地块的土壤颗粒含量百分比不断升高,且煤矸石填充地块变化最明显;② 经不同程度的碾压后,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石填充地块“物理性黏粒”总含量百分比的最大值分别为25.29%,26.66%和36.89%,煤矸石填充地块碾压1次后“物理性黏粒”含量百分比即为28.91%,高出对照耕地9.68%;③ 建筑垃圾、粉煤灰、煤矸石填充地块的土壤颗粒含量与压力相关性最强的粒径分别为4.83~10.48,4.83~5.86和4.83~5.86 μm,相关性系数分别为0.926,0.899和0.699。     

望田煤矿开采对地下水影响的研究

根据望田煤矿的地质情况,计算煤层开采后形成的冒落带和裂缝带的高度以及煤矿开采排水导致地下水位降落漏斗分布范围,分析煤层开采对上部和下部含水层以及村民用水的影响,预测评估了2011-2015年采矿活动对地下含水层的影响。     

薛庙滩煤矿三下开采方案初步探讨

针对薛庙滩煤矿302盘区开采技术条件,对该盘区建筑物下开采方法和回采工艺进行了分析研究,同时介绍了西安科技大学进行的理论分析、相似材料模拟等结果,可以为榆神矿区类似条件"三下"开采提供借鉴。