矿区生态环境要素的采动损害定量评价方法研究

为了系统研究矿区生态环境的采动损害,必须分析各生态环境要素的采动损害情况,揭示其采动响应机理,并对其采动损害状况进行定量评价。根据采动破坏特点,本文首先分析了矿区生态环境的采动要素构成,并将其划分为建(构)筑物、交通线路、耕地、水环境和地形地貌五大类别。然后描述了各类别的采动响应特征并对其采动损害的影响因素进行了简要分析,在此基础上择取了各要素采动损害定量分析的评价指标。然后提出了各自的采动损害定量评价方法,针对五阳煤矿生态环境的典型采动要素进行了实例分析,分析结果表明评价方法可行,能够满足矿区生态环境采动损害综合分析研究的基础数据需求。     

开采沉陷对矿区土地资源的采动效应研究

基于生态场理论和GIS技术研究矿区土地资源的采动效应。首先介绍了采动土壤特性测算、采动变化规律分析及土壤采动损害评价的程序方法;然后叙述了采用RS和GIS空间分析技术对土地资源各采动生态位指标进行量化,并基于生态场理论和开采沉陷学分析土地资源的采动空间分异特征、采动累积效应及其延迟效应的过程。对山西潞安集团五阳矿井采煤沉陷区的实例分析表明,耕地土壤特性与开采沉陷明显相关,1997年至2002年间采动生态元耕地和植被覆盖率上升而建设用地覆盖率下降,研究区土壤侵蚀以轻度和中度为主且明显存在采动延迟,土地利用集约度指数终采后10 a逐步进入稳定期,各地类的流失与来源组成趋于稳定,说明土地利用方式摆脱采动影响并进入新的动态平衡状态。     

基于场论的矿区生态环境采动累积效应研究

本文基于场论和GIS技术进行矿区生态环境的采动累积效应分析.论文首先介绍了生态场理论与相关概念;考虑到矿区生态场不同层次生态位与开采沉陷之间的因果关系,以及生态位元素对于揭示采动累积影响规律的敏感特性,构建了生态位元素体系;然后对研究区域进行生态元划分,并以此为单位对不同时相的遥感影像进行影像分类,利用分类结果号题图进行生态位元素值计算,作为累积效应研究的基础数据.论文主要介绍了土地利用/覆被态势指数及土壤侵蚀强度等生态位元素的量化与测算方法,描述了采动生态势的确定方法以及基于此进行生态环境采动累积效应分析的程序方法.最后以潞安矿区某开采沉陷Ⅸ为研究对象进行了示例分析,得到该矿区主要生态位元素的采动累积效应规律.     

采动覆岩裂隙体系统耗散结构特征 与突变失稳阈值效应

将覆岩裂隙体作为系统来考虑,分析了采动覆岩裂隙体系统动态演化过程中的耗散结构特征,采用分形维数描述了采动裂隙发育过程及系统演化、涨落与跃迁;引入"孔隙压力熵"研究了采动覆岩裂隙体系统耗散结构演化中的熵变过程,并在近平衡态广义力与广义流的基础上明确了远离平衡态非线性区的超广义力及其驱动的广义流,依据超熵临界判据分析了以开采尺度为指标的动力失稳阈值。结果表明:可以通过耗散结构理论描述覆岩裂隙化程度与采空空间之间关系;孔隙压力熵可以描述采动覆岩裂隙体系统在由自然状态向采动状态逐步演化的"熵减"现象;孔隙压力熵的二次变分随开采尺度演化曲线的斜率为系统在远离平衡态非线性区的超熵产生,并以此为指标可判断系统在外界约束条件变化下的3种演化趋势,揭示了系统隔水性能在临界开采尺度下的失稳阈值效应。     

采动裂隙分布及其演化特征的采厚效应

基于长壁工作面非对称布置特点,以谢桥矿1151(3)综放工作面地质和开采条件为背景,采用实验室相似材料模拟、计算机数值模拟及理论分析综合方法,研究不同采厚采动裂隙分布及其演化的特征.研究表明,不同采厚覆岩垮落角变化不大,随工作面推进覆岩采动裂隙表现为“∩”型高帽状、前低后高驼峰状、前后基本持平驼峰状、前高后低的驼峰状4阶段演化特征,采动裂隙发育高度呈梯级跃升并逐渐趋于稳定,工作面围岩采动裂隙发育具有非对称性,工作面上部塑性区范围大于工作面中、下部;采动裂隙发育高度、工作面前方塑性区宽度、走向工作面后方围岩塑性区边界与采空区方向的夹角和倾向下山方向围岩塑性区边界与煤层夹角与一次采厚呈非线性正比,采动裂隙发育高度与一次采厚的比值和走向工作面前方围岩塑性区边界与推进方向的夹角与一次采厚成非线性反比,整体揭示了一次采厚变化对采动裂隙分布及其演化特征影响的采厚效应.     

采动煤体渗透率示踪监测及演化规律

以潞安矿区五阳煤矿7601工作面为观测现场,利用自主研发的采动煤体渗透率实时监测系统现场实测了采动条件下煤体渗透率的变化情况.通过对监测结果的分析,认为在采动过程中煤体渗透率的变化主要经历了缓慢增加-突然下降-突然增加3个阶段,产生这一现象的原因是：在采动条件下,煤体分别经历了弹性变形-塑性变形-卸载膨胀3个过程,在不同阶段煤体的属性发生了很大变化,使其渗透率随之发生改变.     

采动区地面钻井技术在淮南矿区煤层气抽采中的应用

淮南矿区应用采动区卸压煤层气地面抽采技术,实现了煤层气资源的地面高效抽采。介绍了淮南矿区煤层气抽采现状,分析了淮南矿区采动区地面钻井煤层气高效抽采的影响因素,设计了新型采动区地面钻井,探讨了采动区地面钻井布置方式和施工工艺,对地面钻井抽采煤层气效果做了详细分析和技术研究,阐述了地面钻井在淮南矿区煤层气开发中的应用前景。     

基于分形理论的采动裂隙时空演化规律研究

为掌握采动影响区覆岩裂隙时空演化规律,进行采动条件下裂隙场演化实验室相似模拟实验,采用数理统计方法对裂隙场分布进行定性分析,利用分形理论定量描述裂隙时空演化规律。研究结果表明:采动影响覆岩裂隙场划分为4个区域,即离层低角度裂隙区,采空区中部垮落及断裂带中角度区,裂隙扩展高角度区,中、高角度过渡区;引入分形理论,对采动影响覆岩裂隙演化的几个重要阶段的变化趋势和程度进行定量描述;通过分析裂隙张开的程度得出中、高角度过渡区是瓦斯抽采工程措施实施的主要区域。     

采动条件下煤体渗流特性试验及应用

为准确判断高瓦斯低透气性煤层瓦斯采动卸压抽采的有效区域,进一步提高瓦斯抽采效果,采用渗流试验和理论分析的方法,研究了煤层采动过程中煤体渗透率随应力的变化规律。结果表明:在受采动影响不同阶段,含瓦斯煤体渗透率随应力变化呈现明显的阶段差异性。在煤体弹性变形阶段,煤体渗透率随应力的增加逐步降低;在煤体达到屈服点至煤体破坏阶段,随着应力的升高,煤体发生塑性变形,煤体内产生采动裂隙,渗透率开始缓慢提升;在煤体破坏后,煤体处于卸压状态,煤体渗透率随着应力的降低大幅提升。最后,通过现场本煤层瓦斯抽采效果分析验证了采动煤体渗流特性试验结果的正确性。     

铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群卸压煤层气抽采钻孔布置

基于铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群地质及开采技术条件,采用物理模拟方法系统分析了煤层群不同开采顺序时采动裂隙演化特征,运用CFD（Computational Fluid Dynamics）Fluent分析了U型负压通风条件下采空区瓦斯流动规律,总结了铁法矿区卸压煤层气抽采钻孔布置原则。研究结果表明：回采巷道内侧约在工作面倾斜长度的1/3处为采动裂隙发育区、距回风巷30~80 m范围为高浓度瓦斯富集区。铁法矿区煤层气抽采钻孔布置的原则为：垂直方向上钻孔终孔位置布置在断裂带下1/3处、地面钻井的合理间距不小于100~150 m、沿工作面倾斜方向靠回风巷（1/3~1/2）工作面斜长范围为最佳的钻孔位置。     

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究对指导矿区进行“三下”压煤开采设计和完善开采沉陷预计理论等工作具有重要意义。为得到采动影响下厚黄土层沉陷规律,以阳湾沟煤矿6204工作面采动影响下上覆厚黄土层为研究对象,采用钻孔电视探测和多点位移传感器实时监测等方法,探测黄土层内裂隙分布情况以及黄土层内部采动沉陷规律。结果表明：厚黄土层完整性好,内部无明显裂隙;厚黄土层近于整体下沉,且其下沉值近似等于地表下沉值,黄土层与地表同步运动。     

MSDAS-GIS在金属矿山开采沉陷预测中的应用

针对北洺河覆层岩石整体性差的特点,将概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理,并直观地反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与实际情况的对比分析,验证了预测方法的适用性。     

崇信县百贯沟煤矿矿山地质特征及生态修复研究

百贯沟煤矿大地构造位于阿拉善—华北板块的次级单元鄂尔多斯盆地的西南缘,含煤地层主要为侏罗系中统延安组,厚度62.14～189.30 m,矿山生产能力为60×104 t/a,服务年限50.4年.通过对矿区野外实地调查,矿区水文地质条件简单;现状条件下矿山地质环境问题的类型少,危害小;采空区面积小,采动影响较轻;地质环境条...     

吉卡矿区环境承载现状与维育措施

吉卡金矿开采造成了生态环境的严重破坏,矿区的自然恢复十分缓慢,部分地区已不可能自然恢复。针对吉卡金矿开采中的生态环境问题,在对吉卡金矿及自然环境、生态环境现状调查基础上,提出了吉卡金矿生态环境治理与维育措施,以实现生态系统健康,生态格局安全。     

矿山公园空间组织与产业化发展模式设计

矿山公园作为矿山生命周期的延续,可以缓解矿业城市资源枯竭导致的一系列社会、生态经济问题。不同地区的矿山公园建设由于在空间组织和建设方面的理念不尽相同,产生了不同的效果。以新兴的国家级矿山公园--南京市冶山矿山公园作为研究对象,探讨矿山公园的空间组织和产业化发展可行性。对公园空间组织进行分析,基于资源分布特征,提出矿山公园功能分区和矿业遗迹景观分区2种模式,同时论述了公园内部景区协调模式;探讨了旅游产业化建设对其他各产业的推动作用,解决了矿山的经济可持续问题,结合其资源特性,设计矿山公园独特的产业化的发展模式,对其社会效益、生态效益、经济效益进行评价;对矿山公园产业化生态恢复提出了可行的建议。     

国内外矿山生态修复现状与对策分析

矿山开采严重影响生态环境,矿山生态修复是必然趋势,研究矿山生态修复系统工程意义重大。基于国内外矿山生态修复政策法律法规及制度、管理机构、生态修复技术以及我国矿山废弃地及其生态修复现状,提出了我国矿山生态环境修复发展对策与建议,为我国废弃矿山的生态修复工作提供依据。     

基于实测地应力的综放工作面采动应力分布及演化特征研究

基于地应力对综放工作面煤岩体变形破坏、动力灾害防治、采动应力场演化等的重要影响,在朱仙庄煤矿南翼地应力实测的基础上,开展了基于多目标约束的矿井应力场最优化反分析,获得了矿区最优边界荷载和地应力分布规律。利用FLAC~(3D)建立数值模型,探讨了最大主应力与工作面推进方向夹角α、侧压系数λ及水平应力非均匀系数ζ等因素对综放工作面采动应力场的影响规律。结果表明:不同地应力对综放采场内各采动应力场分布及演化特征具有显著影响。针对该矿井某一实际工作面的地应力分布特征、煤岩物理力学参数及开采技术条件,分析了综放面采动应力场的分布规律及其随工作面推进的演化特征。研究结果可为综放工作面的顶底板管理、巷道支护等提供重要借鉴。     

再论霍州老矿区保水开采可行性及水资源利用——以团柏矿为例

霍州矿区煤炭开采引起的岩溶水害与生态环境问题是山西煤炭资源与环境矛盾的缩影。从团柏井田水文地质条件分析入手,针对性地提出了保水开采技术方案,即先期对采空区涌水通过查通道、堵通道方式进行局部治理,大幅减小矿井涌水量,后期通过帷幕注浆截流的方式,截断开采涌水对郭庄泉奥灰水的袭夺通道,达到保水采煤的目标。最后对矿井现有排水的综合利用提出了见解,是对未来霍州老矿区实现煤炭资源绿色开采之路的一次思考和探索。     

中国矿山公园建设及其生态学意义之思考

系统阐述中矿山公园的概念及其旅游资源的类别、内容及其分级,并从生态伦理学和生态经济学的角度论述在现阶段中国发展矿山公园的重要意义,分析指出建设矿山公园是保护矿山环境的一种新型融资渠道,为解决资源型城市固有的生态问题提供了新思路,有助于促进矿业(区)“生态—经济—社会”复合系统的健康持续发展。