负压波定位理论在输油管道泄漏监测系统中应用

本文主要讲述了负压波理论在输油管道泄漏监测系统的具体应用情况，分析了采用同压波理论进行泄漏定位的过程中时间差的求解问题，提出了三种求取时间差的方法，通过负压滤理论的定位公式以及时间差对泄漏点进行定位。     

锡林浩特市胜利矿区近30a植被覆盖度变化研究

为研究内蒙古锡林浩特市胜利矿区近30 a植被覆盖度变化情况及其影响因素,采用Sen斜率估计和M-K检验法分析NDVI变化趋势;基于像元尺度分析植被变化,研究其空间差异性;通过转移矩阵研究植被覆盖度稳定性、降雨和地形因子对植被覆盖度的影响程度。结果表明:(1)近30 a胜利矿区NDVI均值呈缓慢下降趋势;(2)植被损伤区面积占研究区总面积的23. 02%,分布于矿业景观和城镇建设景观;植被恢复区面积占研究区总面积的3. 11%,分布于人工草场与湿地;(3)植被覆盖度不稳定,易发生转移;(4)排土场高程和坡度与植被覆盖度呈显著负相关,坡向与植被覆盖度关系不显著。     

煤矿地下水库矿井水中溶解性有机质变化特征的研究

煤矿地下水库利用采空区冒落岩体的过滤、吸附和离子交换等固液耦合作用来净化矿井水,通过三维荧光光谱分析煤矿地下水矿井水中溶解性有机物的组成结构、变化特征及来源。经过对煤矿地下水库进出水的TOC和UV254分析,表明煤矿地下水库对矿井水有较好的去除效果。三维荧光光谱显示,地下水库进水中有2类DOM,分别是紫外区类富里酸和可见区类色氨酸。经过煤矿地下水库的处理,矿井水中紫外区类富里酸和可见区类富里酸的荧光强度明显降低,在出水中出现了紫外区类色氨酸,说明矿井水在处理过程中受到微生物的影响。煤矿地下水库矿井水中的DOM既有内源输入又有外源输入,而且类蛋白组分占DOM比重较高。     

蒙东典型大型露天矿生态储存指标体系及过程分析——以宝矿、敏矿、胜利矿为例

为研究草原矿区不同开采时期的生态状况,选取自然条件及开采现状较为相似的、具有不同开采年份的3个大型露天矿宝日希勒露天矿（20 a）、伊敏露天矿（36 a）、胜利一号露天矿（45 a）,在初步划定各矿区生态敏感区的基础上,基于生态服务价值分析,结合生态储存状态、过程、能力、格局及条件指标,综合评价对比各矿区的生态储存效应。研究结果表明：（1）宝矿、敏矿、胜利矿矿区生态服务价值变化幅度分别为-4 212.19、1 915.68、-2 491.49元/a;生态储存状态指标显示,宝矿、敏矿、胜利矿的矿区生态系统单位面积生态服务价值分别以83.68、75.38、48.01元/（hm²·a）的速度发生退化。（2）三个矿生态储存转化率均为负值,生态系统呈现高服务功能向低服务功能转换的过程,生态储存过程均呈现消极转化趋势;宝矿、敏矿、胜利矿生态储存能力值分别为-410、-310、-240元/（hm²·a）,其中胜利矿具有相对较好的生态储存能力;三个矿的生态储存格局值较为接近,宝矿、敏矿、胜利矿生态储存条件值分别为0.37%、0.69%、0.62%。（3）生态...     

神东矿区煤炭开采水资源保护利用技术与应用

针对神东矿区矿井水外排蒸发损失的问题,分析了以往保水采煤方法的不足,系统研究了矿区水文地质条件,提出了矿区三类水(近地表土壤水、第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水)概念。在此基础上,神东矿区通过开展一系列水资源保护和利用技术研究,掌握了矿区煤炭现代开采地下水的运移规律,相继研发了采空区储水设施、煤矿地下水库和煤矿分布式地下水库的水资源保护和利用技术,形成了以煤矿地下水库为核心的矿区水资源保护和利用技术,并通过技术提升,建成了大柳塔矿分布式地下水库示范工程,实现了矿井水井下循环利用。现场工程应用表明,神东矿区煤矿地下水库安全稳定运行,提供了矿区95%以上用水,有效保障了矿区的可持续发展,为我国西部地区煤炭开采水资源保护利用技开辟了新的技术途径。     

基于WEAP水资源模型的西部矿区最优发展规划研究

水资源短缺严重影响着西部矿区煤炭开采的可持续发展.为了从水资源角度指导矿区发展规划的制定,使西部矿区综合效益达到最大,以西部某矿区为例,根据该矿区可能的发展方向,综合考虑人口增长、矿山开采规模、节水力度、绿化强度4个因素,以2015年数据为基准,制定矿山发展至2035年的8个预案.采用 WEAP模型对不同预案下矿区需水量、缺水量、缺水率等的变化进行模拟.基于模拟结果,建立矿区经济、社会、生态环境多目标函数,最终选出最优预案.结果表明,使矿区综合效益值能够达到最大的预案是“强力开采强力节水适度绿化”预案,综合评价值为0.6856.以该预案作为矿区制定下一步发展规划的参考,矿区水资源承载力得到了提升,实现了矿区的综合效益最大化.     

基于“空天地”一体化技术的岩层采动损伤监测与应用

矿区采动损伤监测是研究地表移动变形规律、开采损害预警、减损设计的重要依据。由于西部特殊开采地质条件、生态损伤累积效应和传统开采沉陷监测技术在观测精度、数据处理、成本投入和监测效率等方面的缺陷,从煤炭开采全生命周期角度出发,提出采动损伤科学内涵并构建矿区“空天地”一体化监测技术体系。以神东矿区上湾煤矿12401工作面为研究背景,利用BDS+GPS进行控制测量,为地表形变监测提供高精度空间三维坐标;基于InSAR技术探究地表沉降量和形变速率的时空演化规律;采用无人机与现场实测方法厘清地裂缝发育规律与工作面推进速度、来压步距的对应关系;运用固定站式三维激光扫描精确获得地表下沉量;通过高密度电法和探地雷达揭示地下深层隐伏裂缝的发育趋势与部分岩层的离层现象。研究成果发现开采后地表存在抬升现象,在抬升与下沉交界处容易形成地裂缝。中部动态裂缝宽度变化存在“单峰裂隙”与“双峰裂隙”演化规律,前峰裂缝宽度约为后峰的1.5倍,前后峰值间隔10 d左右。通过InSAR精细观测区、GNSS控制点与三维激光扫描结果进行多源数据融合,得到工作面地表沉降云图和采动损伤数据信息,厘清基本顶周期来压、主关键层破断与地表...     

金属矿地下开采工艺动态可视化仿真系统框架及实现方法

对金属矿地下开采工艺流程进行了分析,运用系统分析方法与面向对象的设计理念,构建了金属矿地下开采工艺动态可视化仿真系统。阐述了系统功能,建立了系统框架,包括采矿工艺模型与设计、调度、执行和显示控制4个模块。在此基础上,提出了构建该系统的5项关键技术。最后以下向分层胶结充填开采工艺为例描述了仿真系统内部的模拟过程和数据流程,说明了构建金属矿地下开采工艺动态可视化系统的可行性。     

煤矿地下水库高盐矿井水封存对地下水的影响

以宁夏灵新煤矿地下水库建设为工程背景,分析了在煤矿地下水库建设和运行过程中,可能对邻近含水层造成影响的两大因素:(1)煤层工作面重复开采引起的覆岩裂隙导通含水层,会对矿区地下水资源造成初次影响;(2)在高盐矿井水注入地下水库的过程中,由于浓度梯度的作用,矿物离子将主要沿着裂隙通道进行扩散,进而可能对矿区地下水资源造成二次影响。这2种影响方式都与采空区覆岩中的采动裂隙是否形成贯通的渗流通道密切相关。基于上述分析,首先通过固-液耦合相似模型试验与数值计算相结合的方法,分析了灵新煤矿拟建煤矿地下水库区域重复开采条件下采空区覆岩的裂隙网络演化规律和渗流通道特征,进而深入分析了重复开采对煤层上方各含水层的影响,具体表现在:一采区工作面回采结束后,采空区上覆岩层裂隙相互连通并扩展至K4含水层,但K3含水层与采空区之间未出现明显的渗流路劲,表明重复开采对K3含水层的影响较小。综合上述相似模拟试验和数值计算得到的裂隙网络特征,采用OpenGeoSys多场耦合数值模拟软件,模拟了高盐矿井水在采动裂隙网络中的渗流过程,分析了高盐矿井水在煤矿地下水库中封存后对上覆含水层的污染风险。研究结果表明:注水条件下,...     

煤矿地下水库底板渗流模拟试验系统研制及验证

基于国家对西部煤炭绿色开发的号召,西部矿区煤炭资源开发与生态环境及水资源保护协调发展研究显得愈发重要。煤矿地下水库技术创新性地实现了西部矿区绿色发展,但依然存在着诸多需要破解的科学难题。为了研究煤矿地下水库底板在应力-渗流耦合条件下的渗流规律与破坏特征,分析渗流演变过程中的多场信息,研制了底板渗流模拟试验系统。该试验系统主要包括伺服稳压控制系统、试验箱系统和计算机监测与数据采集系统,其中伺服稳压控制系统可以实现利用气体压力替代水压力模拟地下水库中水体压力和上覆岩层产生的矿山压力,实现了对整体压力(范围为0～0.8 MPa)数字化控制;试验箱系统为钢架结构,可实现模拟不同水位高度下的流固耦合模拟试验,最大模型尺寸为1 000 mm×600 mm×500 mm(长×宽×高)。并以神东矿区某煤矿地下水库为背景,进行底板渗流相似模拟试验,获得了孔隙水压力和渗水量变化规律,验证了设备的合理性和实用性。试验结果表明:孔隙水压力和渗流量数据信息可以宏观表征岩层渗流情况;孔隙水压力变化一般需要经历初始维持阶段、增大阶段、峰值波动阶段、衰减阶段和稳定阶段,最大增幅约为0.8 kPa,稳定阶段后孔隙水压力...