青海木里煤田地表温度变化及其影响因素分析北大核心CSCD

在中国煤炭是一种重要的能源,大规模的开采活动严重破坏了周边的生态环境,而高原高寒地区煤矿开采对地表温度的时空影响规律有待深入研究。地表温度作为一种重要的地表参数对地表能量和水分平衡研究均具有重要意义,也可以反映区域生态环境的变化。本文以Landsat 5/8影像为数据源,利用面向对象的方法和普适性单通道算法分别得到了7期土地利用/覆盖数据和地表温度数据,研究了1990—2021年木里煤田聚乎更矿区从开采到生态修复过程的地表温度变化特征和影响因素。结果表明:利用面向对象的方法得到7期土地利用/覆盖数据很好地反映了聚乎更矿区的几个阶段,分别为缓慢开采期(1990年、2002年),快速开采期(2005年、2009年),缓慢修复期(2015年、2019年)和快速修复期(2021年);矿坑、建成区、排土场、堆煤场等煤矿土地类型地表温度最高,高寒草甸次之,高寒沼泽草甸地表温度较低,水体温度最低,裸地则在特高温和低温均有分布;草甸区地表温度影响因素的解释力大小排序为NDVI>反照率>坡向>海拔>坡度,矿区地表温度影响因素的解释力大小排序为坡向>反照率>NDVI>海拔>坡度,修复区地表温度影响因素的解释力大小排序为NDVI>反照率>海拔>坡向>坡度。研究工作有助于揭示高原矿区地表温度的变化规律,对于评估木里煤田生态修复效果具有重要的参考价值。     

D-InSAR技术在阿干镇矿区地面沉降监测中的应用

煤矿区过度开采引起的矿区地表形变和地面塌陷对人民群众的生命和财产安全造成极大的隐患,准确获取矿区地表形变范围及形变量、预测地表形变趋势具有重要意义。传统的地表形变监测手段都是基于点位的观测,成本较高且难以获得整体形变趋势,本文采用先进的D-InSAR技术,针对D-InSAR技术流程中时空基线对相干性的影响、干涉图滤波方法及参数的影响等关键问题进行了大量实验和讨论,并提出了优化方案,获取了阿干镇煤矿区过度开采导致的两个严重塌陷区域及形变量,实验结果与甘肃省地质环境监测院实地调查结果高度一致,充分体现了D-InSAR技术在获取地表微小形变方面的强大优势及发展潜力,对D-InSAR技术在矿区地表监测、安全生产及土地规划等方面具有很好的实际意义。     

浅析陕北煤矿矿区地质灾害发育特征及其成灾过程

煤炭开采为社会经济带来效益的同时诱发地质灾害、地表排水系统破坏、土地资源浪费等地质环境问题。查明矿区地质灾害发育特征及成灾过程是做好矿区地质灾害防治工作的前提。本文通过对陕北某煤矿开采过程中地质灾害调查资料分析认为采煤造成的矿区地质灾害特征表现为:地表裂缝似阶梯状且多分布在坡顶及坡体上部;裂缝走向同巷道走向近于垂直;矿区地质灾害多以地面沉降-裂缝开始,发展成为崩塌、滑坡、泥石流等矿区灾害链;矿区成灾过程分为"岩体应力改变阶段—地表裂缝—坡体变形—趋于稳定"四个阶段。     

基于D-InSAR技术的矿区地表沉陷监测研究

矿山开采可能诱发各种地质灾害,威胁矿区的社会稳定和居民的生命财产安全,快速准确监测矿区沉陷可有效预防地质灾害。本文以山西省大同煤矿为研究对象,获取2022年10月至2023年3月共13景Sentinel-1影像,基于合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-In SAR)进行地表沉陷监测研究,获取大同煤矿地表累计沉陷量,使用已有研究成果对比验证了本实验结果的可靠性。结果表明,大同煤矿沉陷分布较广,主要分布在大同市南郊区西部以及南郊区、怀仁市、左云县和山阴县四县市交界处,监测期间最大、平均沉陷量分别为381.43 mm、13.88 mm,总沉陷面积约为207.91 km2,根据7个重点沉陷区的时空变化特征及演化规律发现沉陷呈现持续扩张趋势,推断地表沉陷仍会持续较长时间。研究证明了In SAR技术在矿山开采沉陷监测的可靠性,为矿产资源管理工作提供新的技术方法,研究结果可为矿山开采沉陷治理和地质灾害防控提供参考依据。     

海州煤矿地表温度反演分析

采用Landsat5/TM在海州露天煤矿地区的遥感影像为图像源,对阜新海州煤矿关停前和关停后的地表温度进行反演,结果表明:(1)时间分布,煤炭资源的开采和能源产业的发展加大了该矿区关闭后的地表温度。2009年的中高温区明显高于2000年的中高温区,2009年的中低温区和低温区所占比例均小于2000年,这和全球变暖相一致;(2)空间分布,2009年6月从温度分布图可以看出明显的温度变化梯度,地表温度呈现依次升高。这些高温区都位于矿区,或者城区。因此利用地表温度反演,可以为矿区环境治理起到一定的监测作用。     

基于InSAR监测数据的石膏矿采空塌陷特征分析——以邳州平台矿和希州矿为例

石膏是一种重要的矿产资源,但石膏矿的大量开采会产生严重的采空塌陷隐患.目前关于石膏矿采空塌陷的研究多集中于采空区矿柱和护顶层的稳定性等方面,有关矿区采空塌陷地表变形及监测预报方面的研究甚少,也缺乏有效的研究方法.针对石膏矿开采后地面变形特征及塌陷特征研究,通过对矿区InSAR监测数据进行地表变形分析,确定了采空塌陷前的地表变形特征.根据邳州平台矿和希州矿2007—2018年InSAR监测数据进行计算分析,可以看出地面塌陷前,地表存在早期缓慢变形,可根据变形量及范围判断塌陷类型及范围.对In-SAR监测数据的计算和分析可为矿区地面塌陷地质灾害的监测、预报及防治提供数据资料与科学依据.     

矿山岩层和地表变形规律及其与地质因素的关系

矿山地下开采引起的岩层和地表变形,是矿区的严重公害之一。研究岩层和地表变形规律,对矿井安全生产及矿区地面环境保护都具有重要的现实意义。岩层和地表变形的基本形式和特征,首先取决于矿层的开采技术因素,而地质和水文地质条件也起着重要作用。     

基于概率积分法的横河煤矿巨厚松散层下开采沉陷预测分析

煤炭资源开采产生的沉陷变形会对土地资源造成严重破坏,因此针对巨厚松散层下煤炭开采产生的地面沉陷变形分布规律的研究具有十分重要的意义。以山东济宁横河煤矿为例,运用概率积分法分别建立了主断面和采区任意点的预测模型,预测了2#、3#煤层先后开采后地表下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形等特征。预测结果显示,横河矿区下沉面积为78hm2,最大下沉值达到9.987m,与现场调查的实际情况基本吻合。由于横河矿区由巨厚松散层覆盖,相比一般采矿条件下,地表沉陷具有地表下沉系数较大、地表最大下沉值较大、水平移动系数和水平移动值较正常值偏大、沉陷范围大、拐点偏移距较小等特点。     

特厚砂土层条件下的开采沉陷规律研究

在分析榆树湾煤矿地表移动观测资料的基础上,研究了特厚砂土层条件下的厚煤层开采的地表移动变形规律与特征。揭示了特厚砂土层、薄基岩及大采厚等特殊因素对地表沉陷规律的影响,获得了特厚砂土层开采条件下的地表移动变形特征,研究成果将对榆林煤矿后续的安全合理开采、保安煤柱的留设、环境治理与保护等具有重要的实际意义。     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

气动定向钻进技术在松软煤层条带瓦斯预抽中的应用

针对淮北矿区松软煤巷条带消突采用“底板巷—穿层钻孔”成本高且效率低现状,采用顺层气动定向钻进技术,按钻孔设计精准控制钻孔轨迹于预抽条带煤层中,通过钻孔抽采瓦斯实现煤巷条带消突。根据淮北矿区松软煤层特性,开展煤巷条带预抽瓦斯定向孔设计、气动定向钻进装备选型、软煤定向孔成孔与护孔工艺、抽采效果评价等研究。该技术成功应用于淮北某矿Ⅲ635工作面煤巷条带消突,试验7个孔深均大于300 m钻孔,且全程下筛管,创造两淮软煤矿区顺层钻孔372 m最深记录,成功保障煤巷掘进,减少底板巷和穿层钻孔,为软煤矿区煤巷条带瓦斯高效治理探索出新方法。      

多源数据挖掘下潘谢矿区深部灰岩水突水预警研究

深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井2015—2018年182个地面水文观测孔的水位数据及潘二矿突水后各水文观测孔水位变化的时空规律,得出水文观测孔的水位变化数据比水位高程数据更灵敏,潘谢矿区深层灰岩水由下向上对浅层灰岩水进行补给,通过聚类分析算法识别出矿井与深层灰岩水存在补给关系的浅层灰岩含水层区域;另一方面基于改进的随机森林算法对收集的7 000多条矿井水质化验资料进行分析,基于错分数据识别出与深层灰岩水水力联系紧密的各矿含水层信息。综合分析水位变化数据聚类分析结果,得出各矿井的突水风险区域。基于含水层分类显著因子、水化学空间分布特征,结合温度、流量、水位、水质等参数的高精度传感器,构建快速准确突水预警系统,对矿井出水点进行智能监测,为实施防治水措施提供快速、可靠的依据,可以极大地避免矿井发生突水事故和减少突水事故产生的损失。      

陕西神南矿区煤炭开采保水煤柱留设分析

陕北榆神府区是我国西部重要的原煤产地,与丰富的煤炭资源比较,水资源贫乏,生态环境脆弱,科学开发利用有限的水资源,促进煤炭基地健康发展至关重要。本文以神南矿区为例,研究了保水采煤保水煤柱留设的科学性,分析了保水采煤的技术措施,提出了针对神南矿区浅埋煤层保水需要而留设保水煤柱尺寸为20～57.2m。     

淮南煤田三维地震勘探技术应用进展

淮南煤田地处华北型石炭二叠纪聚煤区的东南部地区,煤系地层为石炭二叠系。淮南矿业集团与产学研等多家单位合作,积极研究与推广应用三维地震勘探技术。自1993年谢桥矿首次开展煤炭采区三维地震勘探以来,至目前的高密度三维地震勘探,历经6个发展阶段,开展了针对不同煤层的精细处理、厚煤层屏蔽下的下伏煤层勘探技术、AVO技术、岩性反演技术及高密度三维地震勘探等多项科研项目,取得了丰硕的勘探成果。根据淮南矿业集团探采对比资料,指出了采区三维地震勘探的研究方向及应采取的措施。     

陕北石炭—二叠纪富油煤赋存特征及影响因素

加强我国富油煤合理开发对推进煤炭清洁高效利用、提升油气自主保障能力和实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。为查明陕北石炭–二叠纪煤田典型矿区富油煤赋存特征,基于煤炭勘查资料和样品测试结果,对比了可采煤层焦油产率变化特征,分析富油煤时空分布规律,探讨富油煤赋存影响因素。结果表明:可采煤层焦油产率均值呈北高南低趋势,古城矿区为9.22%~11.6%,府谷矿区为8.49%~11.02%,吴堡矿区为5.15%~6.89%;古城–府谷矿区主要发育富油煤,古城矿区富油煤分布以环带状为主,府谷矿区含油煤呈分散状发育于富油煤之间,吴堡矿区以含油煤为主、富油煤少量分布、高油煤不发育;府谷矿区7煤属富油–高油煤,其高油煤分布面积占比高达23%,且3、4、8煤中富油–高油煤分布面积占比均超过94%;随煤化程度升高,富油煤发育频率降低,中低阶煤分布区最有利于富油煤的赋存;煤焦油产率与活性组分、氢含量、灰成分中钙、镁、硫氧化物含量及镜惰比（V/I）、H/C原子比、挥发分产率呈正相关,与惰质组、石英、黏土矿物含量和灰分产率呈负相关;沉积环境的闭塞、还原和碱性程度越高,越利于富油煤生成和赋存。煤化程度、成煤物质、沉积环境和无机沉积作用共同影响着富油煤赋存特征。古城–府谷矿区富油煤资源潜力巨大,建议加强富油煤保护性开采和高效化利用。      

打造我国主体能源(煤炭)升级版面临的主要问题与对策探讨

加强我国富油煤合理开发对推进煤炭清洁高效利用、提升油气自主保障能力和实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。为查明陕北石炭–二叠纪煤田典型矿区富油煤赋存特征,基于煤炭勘查资料和样品测试结果,对比了可采煤层焦油产率变化特征,分析富油煤时空分布规律,探讨富油煤赋存影响因素。结果表明：可采煤层焦油产率均值呈北高南低趋势,古城矿区为9.22%~11.6%,府谷矿区为8.49%~11.02%,吴堡矿区为5.15%~6.89%;古城–府谷矿区主要发育富油煤,古城矿区富油煤分布以环带状为主,府谷矿区含油煤呈分散状发育于富油煤之间,吴堡矿区以含油煤为主、富油煤少量分布、高油煤不发育;府谷矿区7煤属富油–高油煤,其高油煤分布面积占比高达23%,且3、4、8煤中富油–高油煤分布面积占比均超过94%;随煤化程度升高,富油煤发育频率降低,中低阶煤分布区最有利于富油煤的赋存;煤焦油产率与活性组分、氢含量、灰成分中钙、镁、硫氧化物含量及镜惰比（V/I）、H/C原子比、挥发分产率呈正相关,与惰质组、石英、黏土矿物含量和灰分产率呈负相关;沉积环境的闭塞、还原和碱性程度越高,越利于富油煤生成和赋存。煤化程度、成煤物质、沉积环境和无机沉积作用共同影响着富油煤赋存特征。古城–府谷矿区富油煤资源潜力巨大,建议加强富油煤保护性开采和高效化利用。     

基于景观尺度的黄土丘陵区植被覆盖时空变化——以山西省晋城市为例

植被覆盖是评价区域生态环境状态的主要影响因子. 基于景观生态学的分析方法, 以2006—2015年的MOD13Q1遥感数据为基础, 获取植被覆盖指数, 对山西省晋城市植被覆盖时空变化进行研究. 结果表明: 研究区植被覆盖呈现增加趋势, 主要增加的类型为高植被覆盖. 植被覆盖指数分布与高程和坡度正相关, 即高程越高、坡度越大的地区植被覆盖指数越高. 在景观尺度上, 植被覆盖的类型呈现出一种集中趋势, 即景观内部异质性和多样性降低, 高植被覆盖斑块对景观的支配程度加强且逐渐处于优势地位. 在斑块类型尺度上, 以高植被覆盖为主, 且斑块所占比例呈增加趋势. 此外高植被覆盖景观破碎程度减小, 复杂度降低, 形状逐渐规则.     

晋陕蒙接壤地区土地利用/覆盖变化及其驱动力研究——以神华集团大柳塔矿区为例

选择地处生态环境脆弱地区的晋陕蒙接壤地区能源化工基地的大柳塔矿区为研究区,利用1986年8月2日和2007年9月7日的TM卫星图像数据为信息源,应用遥感技术对其土地利用/覆盖变化进行研究。通过图像处理,划分出7种土地利用和地表覆盖景观类型,根据获取的景观类型变化参数对其结构与变化特征进行分析,得出研究区的生态变化趋势与驱动力。结果表明,煤矿大规模开采以来,研究区景观结构稳定性减弱,破碎度增强,人类活动在研究区生态环境变化过程中起主导作用。在矿区生态环境恢复中,应提高自然植被景观类型的有效规模,有利于增强生态系统的稳定性。     

Impacts of coal mining subsidence on the surface landscape in Longkou city,Shandong Province of China

Coal mining subsidence is a common human geological disaster that was particularly conspicuous in China. It seriously restricts the sustainable development of mining areas, and it not only damages land resources but also triggers a series of ecological and environmental problems that may result in social and economic issues. This report studied the coal mining subsidence area of Longkou in Shandong province and uses digital elevation data (DEM) of the mining area before subsidence in 1978 as the baseline elevation. Through image algorithms, we obtained coal mining subsidence region data for 1984, 1996, 2000, and 2004. And with spatial data sources of the same period of TM/ETM⁺ and SPOT5 remote sensing images, BP artificial neural network (BPNN) classification is used to extract surface landscape information in the subsidence area. With the support of GIS technology, superimposing subsidence area on the surface landscape—using the largest landscape ecology patch index, landscape shape index, landscape condensation index, and the index of landscape distribution—report analyzes the mining landscape changes before and after subsidence. This study also carries on exploratory research with the landscape changes, thereby providing a scientific basis for integrated prevention and treatment.     

阳泉矿区地质构造特征及形成机制浅析

运用地质力学的观点分析阳泉矿区地质构造,探讨构造体系,构造演化及其形成机制。作者认为,阳泉矿区地质的构造格局是东西向构造带和新化夏的构造带互相复合造成的,矿区内煤系底部的岩浆岩侵入体,在新华夏系南北向扭力作用时起了砥柱作用。