淮南采煤沉陷区积水重金属健康风险评价

为研究淮南采煤沉陷区积水中重金属对人体产生的潜在健康风险,对9个矿19个沉陷水域进行采样,测试5种重金属(Cd、Cr、Pb、Ni、Zn)含量,采用美国环境保护局(USEPA)推荐使用的健康风险评价模型,对其进行健康风险评价。研究结果表明：(1)采样水域5种重金属年平均离子浓度由大到小依次为：Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cd,重金属的分布影响因素可能与农药化肥的使用、工业废水的排放、汽车尾气中重金属的大气沉降、渔业养殖以及采煤活动等因素有关;(2)重金属的健康风险值总体随季节变化,呈现出丰水期小于枯水期的特点;该区域沉陷积水的重金属致癌风险整体较为安全,但化学致癌物(Cr)的健康风险值超出其它4种重金属4~8个数量级;(3)5种重金属的健康风险平均值排序为：Cr＞Cd＞Pb＞Zn＞Ni,其中Cd的致癌风险值及Pb、Zn、Ni非致癌风险值均低于最大可接受风险值(5.05×10-5a-1)。     

高潜水位矿区生态系统演变趋势研究:以淮南潘谢矿区为例

为了有效地应对高潜水位矿区煤炭资源开采后带来的生态环境问题,以淮南潘谢矿区为研究区域,应用遥感技术分析了耕地、水体分布以及景观格局,分析了生态系统结构的变化,得出了矿区生态系统结构总体变化规律以及不同生态系统相互转化规律。应用开采沉陷预测技术,基于矿区生态系统结构的变化规律,预测了生态系统演化趋势,得出的结论为:耕地面积逐年减少,矿区煤炭资源完全开采结束时,矿区的生态景观将由水域占绝对主导优势,矿区由陆地生态系统向水陆复合生态系统演变,土地利用模式将优化。     

采煤沉陷积水与浅层地下水水资源转化研究

从地质环境、地球化学、分布式水循环模拟、水文地质数值模拟等多角度,研究了采煤沉陷积水与浅层地下水之间的转换关系。研究结果表明:采煤沉陷形成的地表裂隙,垂向上发育深度有限,透水性不强;采煤沉陷区的积水主要来自大气降水补给,而非地下水;沉陷区积水与地下水间的作用过程具有明显的阶段性,在汛期基本上表现沉陷积水补给浅层地下水,在非汛期表现为浅层地下水净补给,但补给量较小。     

采煤沉陷水域叶绿素a浓度遥感监测研究

采煤沉陷水域水质监测分析对矿区环境治理与水资源综合利用具有重要意义,叶绿素a浓度是表征水体富营养化程度的重要指标.以淮南丁集矿、顾桥矿、谢桥矿、张集矿和顾北矿等５座矿井沉陷水域为研究对象,利用 ASD 光谱仪采集了１５个水体样本光谱,对原始光谱、一阶导数、二阶导数及倒数对数的光谱与叶绿素a浓度的相关性进行分析,基于沉陷水域光谱特征,确定了用于淮南矿区沉陷水域叶绿素a监测的波段范围,并选取时间同步的 Landsat８OLI红光波段(Band４)构建沉陷水域叶绿素a浓度的遥感监测模型,地面水体样 本 的 监 测 数 据 验 证 了 该 模 型 具 有 较 高 的 反 演精度.     

厚冲积层矿区地表移动持续时间预测方法研究

地表移动持续时间是地表沉陷稳定的关键指标,精确预计该时间对于地表及地面设施的稳定性评估至关重要。由于厚冲积层的特殊性及现有方法考虑影响因素有限,导致现有方法在厚冲积层矿区预测误差偏大。针对这一问题,综合考虑了采深、采厚、冲积层厚度和推进速度等地表移动时间影响因素,基于淮南潘谢新区15个工作面的实测数据,分析了各影响因素与地表移动持续时间的关系,建立了厚冲积层矿区地表移动持续时间新计算模型,分析了计算模型精度,并利用SBAS-InSAR技术进行了实测验证。研究结果表明：地表移动持续时间与采厚、采深呈正相关,与推进速度、冲积层厚度呈负相关;分别利用参与和未参与建模的数据进行计算,得到新模型的精度提高了86%和44%;新建模型计算结果与Sentinel-1数据解算结果的相对误差最低为7.2%,再次证实了该计算方法的正确性。对比传统经验公式,新建公式适用性更强,精度更高,可为厚冲积层矿区地基稳定性评价等相关工作提供技术支撑。     

采动中房屋就地重建时机及区域研究

当前,我国东部矿井以村庄压煤为主,由于土地紧张,矿山企业面临村庄下采煤迁村困难、地表稳定后村庄重建周期长、严重影响村民生活等问题。为此,跟据采动过程中村庄房屋就地重建思路,以地表 剩余变形量选择房屋就地重建的时机和区域,从煤炭开采空间传递及分布的角度,将开采空间分为地表沉陷空间、不可释放空间（即岩石碎胀所占空间）和可释放空间,并结合概率积分法模型和时间函数推导了剩余 变形量的计算方法。以峰峰矿区为例进行了应用研究,结果表明：采用所提方法准确计算出采动过程中就地重建的时间和区域,与地表稳定后重建房屋相比,采动过程中建房的时间由4.2 a提前到0.5 a,提前了3.7 a ,时间效率提高了88.1%;采动中房屋重建时间效率大幅度提升,极大地改善了当地村民生活环境及质量。研究成果对于我国矿区村庄下压煤开采房屋就地重建工作有一定的参考作用。     

基于组合权-改进灰色关联度理论的矿井突水水源识别

基于组合权和改进灰色关联理论,针对潘谢矿区4个含水层中提取的35个学习样本,建立了矿井突水水源识别模型,并利用该模型对7个检验样本进行了水源识别。结果表明：相同含水层的学习样本和检验样本中Na⁺+K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Cl^-,SO₄^2-和HCO^-₃等6项化学指标值的含量变化趋势更为接近,符合灰色关联理论。组合权重综合考虑了主客观权重,避免人为因素的干扰,同时考虑了识别指标的实际情况。组合权方法计算的6项识别因子中,Ca²⁺,Mg²⁺,HCO^-₃的权重分别为0.231,0.383,0.203,且3者的权重值相加占总值的81.7%,说明3项指标在矿井突水水源识别中起主要作用。采用建立的组合权-改进灰色关联度模型对7个检验水样进行识别,除1个水样外,其余均与实际结果一致,识别准确率达到86%,表明该模型在矿...     

基于Boltzmann函数的开采沉陷预测模型

为更加准确地预计出煤炭开采后地表的移动和变形,基于Boltzmann函数,利用数学分析的方法,提出了新的开采沉陷预测模型,通过理论分析推导出了模型中的参数与概率积分法参数之间的关系。在新模型中提出了严重影响半径R的概念,大小约为主要影响半径r的1/4,其他参数的物理意义和取值方法与概率积分法相同。以淮南矿区3个工作面为例进行验证表明,新模型与概率积分法模型相比拟合求参效果更优,尤其是在盆地边缘处收敛比概率积分模型缓慢,该模型更适用于巨厚冲击层的矿区。