平原地区采煤沉陷积水计算模型构建与影响分析

为解决东部平原矿区采煤沉陷积水量的计算与分析问题,创新性地将GIS水文分析应用于沉陷积水研究,构建了采煤沉陷区积水计算模型。以洸府河流域为例,计算得到该流域2009年及2015年采煤沉陷影响汇流面积分别为276.0 km²和1 091.4 km²,影响的大气降水汇流量为0.58亿m³和2.29亿m³,实际滞留水量为286.7万m3和556.2万m3。采煤沉陷积水对于流域的原始自然径流和水循环都有很大程度的破坏,构建的沉陷积水计算模型可为矿区沉陷积水治理与水资源保护利用提供技术支持与理论指导。     

基于UAV与GIS的煤矿沉陷水域面积提取

淮南矿区潜水位高,采煤沉陷水域面积呈逐年增加的趋势。提出无人机低空摄影联合GIS技术快速提取沉陷水域面积的方法,即利用无人机获取研究区影像,在对影像进行畸变校正、匀光和空三加密等处理后得到研究区正射影像图,结合ArcGIS软件准确提取研究区沉陷水域面积。并与同时期Sentinel-2号多光谱遥感所提取的沉陷水域面积进行对比分析,结果表明,无人机低空摄影获取的研究区沉陷水域面积48.97 km²,基于多光谱遥感影像提取的沉陷水域面积38.36 km²,联合无人机与GIS技术应用于矿区沉陷水域面积提取的方法,具有高效、高精度的特点,可为矿区水资源监测与综合利用提供技术支持。     

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。     

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。     

高潜水位矿区土地利用和碳储量时空变化规律与预测

高潜水位矿区采矿活动及城镇化发展会导致土地利用类型明显变化,进而影响矿区的固碳能力。采用潘谢矿区2002—2021年5期土地利用数据,利用FLUS (Future Land Use Simulation)模型,选取了采矿、社会经济和气候环境等方面数据作为驱动因子,分别预测了自然发展和生态保护两种情景下2028年土地利用变化,再结合InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型,计算了潘谢矿区2002—2021年的历史碳储量以及2028年不同情景下的未来碳储量,并对潘谢矿区碳储量的时空变化特征进行了分析。结果表明：(1) 2002—2021年潘谢矿区土地利用变化表现为耕地不断减少,湿地和建筑用地持续增加,其中耕地减少了147.93 km²,湿地和建筑用地分别增加了71.01 km²和75.76 km²。在此期间,潘谢矿区碳储量减少了1.62×10⁵ t,减少幅度为3.83%,其中在2018—2021年碳储量下降最快...     

基于时序TM影像的淮南潘谢矿区采煤沉陷水域动态监测

利用时序TM遥感影像数据,在对比单波段阈值法、谱间关系法、归一化水体指数法和改进归一化水体指数法4种水体信息提取精度的基础上,选择改进归一化水体指数(MNDWI)法并结合GIS空间叠加技术,对潘谢矿区2005-2017年采沉陷水域进行提取并分析其时空演变特征。结果显示,2005-2017年,淮南潘谢矿区采煤沉陷水域面积增至4948.65hm~2,总增量达到4003.52hm~2,年均增长333.63hm~2,年均增长率为20.1%;分析研究区内煤炭开采作为主要贡献因素对沉陷水域面积变化影响及预测。通过线性拟合分析,预计到2020年潘谢矿区沉陷水域面积5968.12hm~2;2021-2030年沉陷水域面积年均增约为350hm~2,至2030其总量将达到9468.12hm~2。利用时序TM遥感影像对高潜水位矿区沉陷水体的时序动态变化监测,分析了其变化原因,为后期采煤沉陷区的土地复垦与治理提供了科学依据。     

黄河下游平原煤矿区采煤塌陷地治理的若干基本问题研究

黄河下游流经河南和山东两省,该区域为冲积平原地貌,既是我国的粮食主产区,也是重要的煤炭基地。平原煤矿区煤炭开采最主要的生态环境问题是采煤塌陷并严重积水,造成耕地面积减少、生态环境恶化。以黄河下游平原煤矿区采煤塌陷地为研究对象,针对治理范围、积水机理和稳沉性分析这三大采煤塌陷地治理的基础性问题进行探讨,并研究其治理措施。研究表明:(1)采煤塌陷地治理范围是一个隐伏信息,比较难以精准确定。传统以下沉10 mm的沉陷边界作为治理范围往往过大,应以塌陷对建筑物和耕地的损毁边界作为采煤塌陷地治理范围,对建筑物的损害边界以临界变形值:倾斜i=3 mm/m,水平变形ε=2 mm/m,曲率K=0.2 mm/m²来确定,耕地损毁边界以对耕地生产力开始产生影响的临界下沉值、临界倾斜值、临界水平变形值的最小值来圈定,并提出耕地损毁临界变形值计算方法和治理范围圈定方法。(2)采煤塌陷地积水是平原矿区生态损毁的主要特征和优选治理技术的关键,它主要与地表下沉量、潜水位、气候、土壤结构和质地等因素有关,通过厘清塌陷后的地表与潜水位的关系,阐述了塌陷积水的机理及动态过程,并以是否积水作为土地损毁...     

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。     

徐州高潜水位采煤沉陷区水土资源开发利用研究

平原区高潜水位采煤沉陷区拥有丰富的水资源,为矿区复垦后的农业生产提了良好的自然条件.结合采煤沉陷土地开发复垦,对平原高潜水位采煤沉陷区进行水土资源功能区划分,有效控制、 调蓄、配置沉陷区水资源,建立水土资源综合、高效利用模式,促进采煤沉陷区生态环境的良性循环.     

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。     

高潜水位采煤沉陷地构建平原水库可行性分析与实践

针对我国高潜水位矿区中普遍存大面积积水的问题,为了更好地兼顾水资源与采煤沉陷地土地利用,改善沉陷区生态环境,基于目前沉陷区平原水库建设存在的问题,从技术和经济2方面探讨了构建平原水库的可行性。在此基础上提出了构建采煤沉陷地平原水库建设的流程与模式,并以安徽淮南张集煤矿采煤沉陷区为例进行了平原水库建设的实践案例分析。研究结果表明:主动式平原水库建设能更有效提高复垦耕地率、增加水库库容,节约水库建设成本,具有良好的推广与应用前景。     

平原地区采煤沉陷积水计算模型构建与影响分析——以洸府河为例

为解决东部平原矿区采煤沉陷积水量的计算与分析问题,创新性地将GIS水文分析应用于沉陷积水研究,构建了采煤沉陷区积水计算模型。以洸府河流域为例,计算得到该流域2009年及2015年采煤沉陷影响汇流面积分别为276.0 km2和1 091.4 km2,影响的大气降水汇流量为0.58亿m3和2.29亿m3,实际滞留水量为286.7万m3和556.2万m3。采煤沉陷积水对于流域的原始自然径流和水循环都有很大程度的破坏,构建的沉陷积水计算模型可为矿区沉陷积水治理与水资源保护利用提供技术支持与理论指导。     

我国采煤沉陷区现状、综合治理模式及治理建议

采煤沉陷对矿区的土地、水资源、建(构)筑物、生态环境等都会造成严重破坏,直接影响到矿区经济发展、社会稳定及生态环境的可持续发展。通过采煤沉陷区采出煤量、塌陷面积等调研数据,以县(市区)为采煤沉陷区研究单元,得出我国重点采煤沉陷县(市区)排名;针对我国采煤沉陷区存在的土地、水资源、建筑物等破坏问题,归纳总结多种采煤沉陷区综合治理模式及应用案例;提出绿色开采对策与综合治理建议。     

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。     

新疆煤炭资源开采典型生态环境问题及对策

为研究准东矿区土壤湿度时空分布特征及变化趋势,选取2001—2021年11期的Landsat遥感影像,计算归一化植被指数和地表温度,并以NDVI-LST特征空间为基础构造TVDI模型,反演准东矿区土壤湿度并进行分级,得到准东矿区各级土壤湿度面积, 并采用灰色预测GM(1, 1)模型对土壤湿度分布进行了预测。结果表明：2001—2021年,准东矿区总体土壤湿度较低,以四级和五级土壤湿度为主,两者面积总和占矿区总面积的85%以上;北部和东部区域土壤湿度较高,中部和西南部区域土壤湿度较低;矿区内一级、二级、三级土壤湿度面积年际变化不大,在0~2 000 km²波动;四级、五级土壤湿度面积变化表现出互为相反趋势。灰色预测GM(1, 1)结果表明：2023—2039年,在0~1 000 km²内,一级土壤湿度面积略有增大,二级土壤湿度面积逐渐减小并趋于0,三级土壤湿度面积逐年下降,四级土壤湿度面积呈现逐年上升趋势,五级土壤湿度面积稳定在3 000 km²左右,表明该矿区土壤湿度整体呈减小趋势。

     

矿业城市生态建设规划与沉陷区湿地构建技术研究及应用

文中针对矿业城市生态环境问题与生态宜居城市建设需求,以淮北市为例从生态规划建设与采煤沉陷关系入手,开展了矿业宜居城市生态规划建设关键技术研究;开发了矿业城市总体规划技术、采煤沉陷区湿地水资源保护与维系技术、高潜水位大面积积水区人工湿地陆域构建技术;解决了矿业城市生态规划建设与沉陷区湿地构建等关键技术问题;实现了矿业城市可持续发展,并且研究了采煤沉陷区土地利用演变与城市发展规律。     

采煤沉陷积水区地表移动变形监测方案研究

为了治理采煤沉陷积水区地表的生态环境,对工作面开采造成的地表移动变形、采煤沉陷区积水区水下地形监测,通过对开采沉陷区的地质条件和地表变形特征进行分析,提出三维激光扫描仪配合测深仪的地表移动变形监测方案。为同类采煤沉陷积水区生态治理提供借鉴。     

矿区原始地形对采煤沉陷区地形特征的影响分析

采煤塌陷地预测对于矿区土地复垦具有重要意义,是矿区损毁土地复垦工作的基础,对于确保土地复垦方案科学性、准确性及合理性起决定性作用。采煤塌陷地预测一般仅考虑开采计划和地质特点,未考虑矿区原始地形的影响,预测结果往往无法准确反映矿区地表沉陷情况。以我国东部某煤矿为研究对象,通过对矿区原始地形、采煤沉陷区DEM进行融合,获得考虑原始地形的采煤沉陷区,通过计算并提取坡度、地表起伏度、积水面积地形因子,分析矿区原始地形对采煤沉陷区地形特征的影响。研究表明:考虑矿区原始地形后的采煤沉陷区地形特征发生了明显变化,沉陷区地形坡度、地表起伏度明显增大,积水面积明显减少,采煤沉陷区损毁土地地形特征更加准确、真实。分析结果可为矿区开采沉陷预测和损毁土地复垦治理提供可靠依据。     

梅河四井采煤沉陷区的恢复治理

梅河四井采煤沉陷区内积水,已通过裂隙渗入井下威胁到开采安全。因此,在开采的同时,应及早对沉陷区开展治理工作,确保安全,维持矿区生产生活的秩序。采煤沉陷区恢复治理和土地复垦后,不但解决了威胁安全的地表水患问题,增加了耕地面积,改善了矿区的生态环境,而且煤矿每年可减少大量的地面和井下排水费用,减少土地赔偿费,经济和社会效益显著。     

稿号: xdky-140129 高潜水位采煤沉陷区有机碳库演替特征研究

根据对徐州九里采煤沉陷区不同地带土壤有机碳密度取样对比分析,沉陷区坡面区有机碳库出现了明显流失,而矿区沉陷积水区域碳汇功能显著,为采煤沉陷区生态修复提供了保护碳汇功能的依据。