西部干旱半干旱露天煤矿生态重构技术难点及发展方向

以陕西大柳塔煤矿国家水土保持科技示范园内采煤沉陷区为试验区域,利用无人机获取激光雷达数据,估测植物群落冠层结构参数,并揭示不同植物配置模式下冠层结构的差异。结果表明：利用LiDAR数据能够准确可靠地估算植物群落冠层高度、冠盖度、叶面积指数、叶高多样性4个冠层结构参数;研究区水平方向上的冠盖度与垂直方向上的冠层高度、叶高多样性之间存在显著的正相关关系,水平方向上的叶面积指数受垂直结构影响较小;植物配置模式对群落冠层结构具有显著影响。生态修复后乔木群落的垂直层次结构较好,而灌木群落在水平结构上表现较好。研究表明基于无人机的激光雷达遥感方法可以有效揭示采煤沉陷区生态修复植物群落冠层结构的异质性,为矿山生态监测与评价提供基础数据和科学依据。

     

山西黄土丘陵采煤沉陷区生态环境破坏与修复研究

山西省煤炭开采大都处于黄土沟壑和丘陵山区,其采煤沉陷及地表破坏具有和平地不同的破坏特点,产生的多种形式和不同大小的地表裂缝、槽形塌陷及采动滑坡,使地形地貌及景观产生较大的破坏,水土流失加重等。因此,研究适宜山西地貌和气候特征,以及山西采煤沉陷损伤规律的土地复垦与生态重建技术,构建山西省黄土丘陵采煤沉陷地复垦技术模式显得尤为重要。分析了黄土丘陵采煤沉陷区的地表破坏的类型、形成机理及影响因素,结合黄土丘陵地貌分析研究了开采对地表水资源分布及沉陷区土地及植被的影响和破坏。地下采煤形成的覆岩及地表裂缝为水资源运移和流失提供了通道,采排矿井水对土地造成了污染,采动土地破坏及地表水土流失的加剧,是造成地面生态植被破坏的主要原因。对于采动生态环境破坏,采煤岩土体损害是根本,水资源和植被的破坏为开采损害的延续性影响,而单一类型的损害修复方法无法达到良好的修复状态,因此提出了以地形修复、水资源保护、植被重建等相结合的黄土丘陵沉陷区生态修复技术。通过山西某矿区黄土丘陵地表的土地复垦实践,证明了黄土丘陵沉陷区结合地形条件和生态环境的土地复垦技术的有效性及适宜性,研究成果对山西黄土丘陵矿区的地下开采与生态环境的恢复具有重要的指导意义。     

东部高潜水位采煤沉陷区生态修复与利用技术体系

针对东部高潜水位矿区长期高强度开采引起的土地损毁、潜水位下降、生态破坏、景观变化、覆岩失稳及地表存在残余变形等一系列技术问题,文中以兖州矿区土地整治和生态修复项目的技术需求为导向,通过采煤沉陷区现状调查和综合监测,开展损害边界识别及治理利用适宜性评价、水体保护与维系技术、微地貌整治与土壤构建技术、沉陷区土地利用与建设用...     

煤矿开采沉陷的环境效应及其生态修复技术

主要就煤矿开采沉陷的环境效应和其生态修复技术进行研究,得出开采沉陷产生的力学机理.对开采沉陷的防治技术进行归纳探讨,主要技术有全部充填开采、条带开采、覆岩离层带充填、限厚开采、协调开采、"采一注一采"三步法开采.探讨生态修复技术实施的可行性,得出开采沉陷的生态修复可行性措施,为煤矿环境治理提供一些理论指导依据和技术指导.     

采煤沉陷区环境保护与治理研究

在分析了我国采煤区地表沉陷问题的现状、原因及其影响、采煤沉陷区环境保护与治理的现状的基础上,提出了解决该问题的思路和主要方法.     

采煤沉陷湿地景观格局与水文过程研究进展

开采沉陷对煤炭资源型城市的生态环境形成了强烈扰动,在我国东部高潜水平原地区产生了大量的地表积水并逐步形成湿地景观。景观格局与水文过程的变化规律是研究采煤沉陷湿地形成与演变的关键内容,已经成为矿区生态修复和保障资源型城市生态安全的重要课题。重点归纳了采煤沉陷湿地景观格局演变特征分析的方法,包括景观格局指数分析、景观动态变化模型的应用,同时综述了采煤沉陷湿地景观格局演变驱动力研究的进展。水文过程方面,总结了采煤沉陷湿地水文情势、水文循环以及水文过程和景观格局的互相作用三个方面的研究成果。最后从景观格局与水文过程的耦合机制、生态服务功能的综合利用、区域性景观格局优化的角度阐述了对未来研究趋势的展望。     

采煤沉陷的岩层控制与生态修复景观设计

根据湖南资兴煤田开采对地表生态环境的破坏影响现状,采取岩层控制沉陷技术与生态修复景观技术,为煤矿地表沉陷的防治及生态修复景观再造提供探索性的研究。     

潘集矿区采煤沉陷地生态修复模式研究

根据潘集矿区沉陷地自然条件和社会条件,对潘集矿区沉陷特点及危害进行分析,依据相关生态修复原理和方针,提出适宜该矿区发展的生态修复模式,包括非充填采煤沉陷地生态修复和充填采煤沉陷地生态修复两大类.     

采煤沉陷区动态预复垦理论分析及工程实践

在我国东部高潜水位矿区,由于单一厚煤层和多煤层的长时间无序开采,形成了大面积的非稳沉区及积水区,致使耕地面积急剧减少,若不及时治理则会导致治理成本增加、复垦效率降低等一系列问题。本着从“末端治理”向“源头控制”、“过程管理”与“防治结合”的理念,在现有研究成果的基础上,对动态预复垦从原理、优势、关键技术等多个方面进行综合分析,并结合工程实例对动态预复垦的整体技术体系与实施方法进行深入剖析。结果表明：动态预复垦能够将采矿与复垦有效结合,通过合理分区、科学确定标高、表土有效剥覆等手段,可有效保护和利用浅部耕作土层的土地资源,缩短土地恢复治理时间,效益显著。     

采煤沉陷对土壤生态修复的影响

煤炭开采破坏土壤结构,造成水土流失,影响土壤正常的生态功能,进而影响矿区植被恢复,微生物重建等,研究煤炭开采沉陷对土壤生态修复的影响,对矿区复垦具有重要的现实意义.本文通过分析煤炭开采对土壤生态环境的影响,例如对土壤水份、土壤养分、土壤微生物、土壤生态环境的影响,强调对矿区生态修复的必要性和紧迫性.此外,从生态修复层面...     

风积沙区采煤沉陷地裂缝分布特征与发生发育规律

煤炭开发可能加剧对生态脆弱区环境的损伤,风积沙区地下煤炭开采对地表环境的影响主要是沉陷地裂缝,且目前的研究缺乏对地裂缝从发育到湮灭全过程的研究,笔者通过井上下相结合的空间坐标控制体系和自主研发的动态地裂缝监测方法,对补连塔12406综采工作面地裂缝进行持续动态监测,提出了边缘裂缝的分布规律和动态裂缝的发生发育规律及其与地质采矿条件之间的关系。研究表明:①动态裂缝超前于当前工作面向前发展,裂缝超前距与工作面日进尺量呈现明显的线性正相关,平均的裂缝超前距为10.359 m,超前裂缝角为近似垂直角;②高强度开采动态地裂缝的两侧无明显落差,裂缝的宽度值在采动过程中有显著的周期性变化,呈"M"型双峰波形,且第1个峰值明显大于第2个峰值,峰值比为1.4~3.8;裂缝发育周期T包含两个时长近似相等的"开裂—闭合"过程,约为18 d,在此基础上,结合地质采矿条件,建立了T的通用函数模型,表明动态地裂缝具有快速闭合的自修复特征,不需要人工修复;③边缘裂缝以"带状"、"O"形圈的形态分布在工作面开采边界的内侧,裂缝带宽为46~50 m,裂缝带整体向内收缩,临近工作面采动会减轻原有地裂缝的影响,减轻约40%,开采结束后边缘裂缝仍然存在,是主要地表环境损伤区和重点人工修复区域。     

郭二庄矿铁路下采煤地表沉陷预计和铁路修复技术

应用FLAC3D软件,对郭二庄矿铁路下22208工作面煤层开采后的上覆岩层和地表移动及变形进行了数值模拟预计,为现场开采设计提供了依据。     

不同区域采煤沉陷特点及生态恢复

根据我国主要产煤基地分布,以及区域地形地貌、自然环境特征等,分5大区域总结了井工矿采煤沉陷特点,分区域提出了切实可行的沉陷区土地复垦及生态恢复措施,针对生态恢复中存在的主要问题,提出了相应的对策建议。     

采煤沉陷区生态治理修复案例分析

采用适宜的采煤沉陷区治理模式能有效地解决采煤沉陷引起的环境和社会问题。以淮南潘一矿的采煤沉陷区治理工程为例,介绍了不同类型沉陷地的治理模式,分析了该工程取得的治理效益,总结该工程获得的有益启示,以期为我国其它采煤沉陷区的治理提供指导和建议。     

开采沉陷区桥梁结构变形和内力分析

为了指导处于开采沉陷区的桥梁结构尺寸和配筋的设计和验算,在开采沉陷区引起的岩体移动变形和地表移动变形规律的基础上,阐述了采动区桥梁结构的变形破坏规律,并着重利用结构力学的方法系统地研究了主要构件的内力计算,从定性和定量两个方面为采动区桥梁设计提供参考.     

西部近河采煤沉陷区河流积水影响分析

为合理布局规划开采,保证西部干旱矿区水资源充分利用,以西部某矿采煤沉陷区为研究对象,以ArcGIS软件为处理平台,通过概率积分法对开采沉陷进行预计后建立矿区开采后DEM,后通过水文分析对开采沉陷模型与数字流域模型之间建立联系,发现当选择河流左右两侧工作面开采,地表最大下沉为2.5 m时,河流干流与各支流偏移程度最小,最大的积水区域河流干流与1号河流的交汇处;矿区河流及支流共存在6处潜在积水区;矿区盆地内共存在1处潜在积水区,积水面积约1.15 km²。     

抚顺采煤沉陷区治理的初步设想

抚顺采煤沉陷区是由于井下开采造成的。由于矿井采用综放开采工艺和分层全部垮落式采煤法,煤层冒落空间大,冒落裂隙带高,破坏了原始地层的强度,在地应力和岩层自重力作用下,上覆岩层迅速垮落,填充采煤后形成的空间,最终导致地表沉降。对抚顺采煤沉陷区治理的设想是,利用东露天矿剥离产生的剥离物对煤沉陷区进行回填,然后再覆土改造成大面积的良田,予以绿化、植树。这个项目的实施使抚顺采煤沉陷区的生态得到彻底恢复,它不仅对矿山和当地经济的可持续发展具有深远意义,也是改善地质环境、造福人类的千秋大业。     

平顶山采煤沉陷区综合治理工程规划

在平顶山矿区采煤沉陷区综合治理工程新城、新馨小区规划设计过程中,区域、空间、道路、绿化景观均采用三级结构体系:区域采用居住区—小区—组团三级结构模式;空间采用小区空间—组团空间—邻里空间三级空间体系;道路采用小区道路—组团道路—宅前道路三级交通结构体系;景观绿化采用小区中心绿地—组团绿地—宅间绿地三级结构模式。这样,可以达到各种体系内部分级明确,利于形成良好的居住环境。     

基于无人机LiDAR的榆神矿区采煤沉陷建模方法改进

煤矿地表沉陷监测中常规的大地测量和InSAR等遥感手段均有一定的局限性。利用无人机LiDAR对沉陷区进行地面扫描,通过多期数据叠加可快速获取地表沉陷盆地的精细特征。然而,按现有的主流点云滤波及插值算法所构建的沉陷模型往往包含显著噪声,限制了该技术在矿区的实际应用。以榆神矿区某开采工作面地表为实验区,针对其地形起伏而植被覆盖度较低的地理环境,利用低空无人机Li DAR获取2期4组地面点云数据,结合常规地表移动实测数据,研究基于激光点云的矿区沉陷建模改进方法。分别采用专业化数字高程模型插值、反距离权重插值、克里金插值、自然邻域插值、样条函数插值及三角网渐进加密滤波、基于高程阈值的滤波、多尺度曲率滤波、基于坡度阈值的滤波、渐进形态学滤波等主流点云插值和滤波算法,构建实验区数字高程模型(DEM)并进行误差对比分析,发现专业化数字高程模型插值及三角网渐进加密滤波算法的效果相对较优,但两期DEM叠加生成的初始沉陷模型仍然精度不足,主要包含点云平面位置误差、非地面点噪声、点云内插误差、水域覆盖范围变化等引起的模型误差。在分析上述误差分布特征及其改进途径的基础上,提出基于小波阈值的沉陷模型去噪优化方案...