露天矿区生态地质层修复中地形重塑层的构建技术及应用

露天地区矿山开采容易形成不规则采坑、高陡边坡和渣山、原始土壤破损、采坑积水等一系列地貌形态的改变,造成与周边环境的不协调。不仅影响地表生态环境,还会对地下浅层水渗流场、冻土层等带来不同程度的影响和破坏,且存在滑坡、垮塌等地质隐患和灾害。针对这些问题,从地质角度提出通过构建地形重塑层实现开采后矿山地形地貌重塑的思路与方法,应用形成的地形重塑层修复关键技术,在青海木里高原高寒露天矿区生态环境治理与修复中取得显著效果。首先定义地形重塑层,即是对地貌起伏形态、采坑和渣山边坡等的稳定性和安全性起控制作用的复杂成形曲面。地形重塑层是一个复杂不规则且动态变化的重构层,是生态地质层修复的一种情况。提出地形重塑层的构建思路与方法：(1)通过空-天-地一体的地质勘查与监测手段,对矿山开采后的采坑、采坑边坡和渣山等情况进行系统的勘查、监测和评估。(2)根据治理对象的不同,对修复的目标地质体进行分类,本次依据边坡坡体岩性变化和岩层倾向与坡向的关系,将岩质边坡分为4类13型。(3)通过理论计算结合现场勘查测量,确定不同修复地质体的地形重塑层形态与产状。(4)通过覆土复绿,实现采坑、渣山依形就势的综合治理和矿山地...     

旋挖钻进中硬岩及卵砾层钻头结构及施工工艺研究

旋挖钻进技术作为一种高效优质的钻进方法近年来广泛地被用于公路、铁路及大型水电站基础工程施工建设中，取得了良好的社会效益和经济效益。探讨了在卵砾石、漂石等复杂地层以及坚硬基岩中进行旋挖钻进所用钻头的结构及其施工工艺。     

黄土区露天煤矿排土场人工林下植被发育动态

基于安太堡露天煤矿南排土场1 hm²“刺槐(Robinia pseudoacacia)+榆树(Ulmus pumila)+臭椿(Ailanthus altissima)”配置模式动态监测样地复垦17年和22年的调查数据,采用多项指标对人工林下草本层植物物种多样性进行测度,同时利用方差比率法(VR )、χ²检验和Spearman秩相关系数检验对群落草本层物种总体关联性和主要物种的种间联结性进行了分析。结果表明:(1)复垦17年后,人工林下草本层共调查到20科46属62种植物,以菊科植物优势地位明显;复垦22年后,共记录到 18科39属53种草本层植物,禾本科植物的重要值逐渐增加。5年间,优势成分由大籽蒿(Artemisia sieversiana)变为鹅观草(Roegneria kamoji)。与原地貌自然植被相似,人工林下多年生和中生植物在两次调查中均占优势。随着复垦年限的增加,人工林下1年生、1-2年生及中生植物重要值下降,多年生和旱生、中旱生、旱中生植物的重要值有所增加。(2)复垦17年后,人工林下草本层植物物种丰富度已超过原地貌自然植被。随着演替的进展,Patrick丰富度指数有所降低,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均呈现增加趋势。复垦22年后,人工林下草本层植物物种多样性已修复至原地貌自然植被的94.12%。(3)人工林下草本层植物总体关联性由显著负关联变为不显著负关联。主要物种正负关联比由0.30上升至0.79,但均小于1,并且呈极显著和显著关联的种对数较少,说明人工林下草本层植物群落种间联结较为松散,各物种间的关系以竞争为主。主要种针茅(Stipa capillata)与榆树(U.pumila)幼苗呈显著正相关,它们均为地带性物种,生态适应性强,可用于该矿区植被恢复的优选物种进行混合种植。该研究可为矿区植被重组和生物多样性保护提供理论依据。     

露天煤矿截水帷幕效果检验方法及截水效果分析

某露天煤矿为减少矿坑疏排水量,通过施工截水帷幕切断矿坑北侧河流补给通道。根据现场施工条件,采用低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆、咬合桩4种工艺构建截水帷幕。为检验施工过程中露天煤矿截水帷幕的效果,针对低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆等3种截水帷幕工艺,进行了4次围井试验。试验结果表明,在露天煤矿深厚砂卵石层动水、低温条件下,低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆帷幕均具有良好的截水效果,渗透系数分别达到8.34×10^-7、6.28×10^-7、7.85×10^-7 cm/s,与原材料室内实验得出的渗透系数基本吻合。在4种帷幕工艺的共同作用下,露天煤矿矿坑疏排水量显著减少,围井试验在截水帷幕施工过程中具有良好的效果检验作用。     

基于AHP-TOPSIS方法的薛家湾—龙口镇露天煤矿大型排土场生态修复效果评价

排土场修复是矿山生态修复取得突破性进展和显著成效的关键之一。为进一步优选排土场生态修复技术组合,支撑矿山生态修复和绿色矿山建设,以薛家湾—龙口镇露天煤矿5个不同修复技术组合排土场板块为研究对象,选取生态效益和经济效益2类9个评价指标,运用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法和优劣解距离(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)法构建排土场生态修复效果综合评价模型,确定最终权重并进行综合评价。研究区排土场修复最优解决方案为: 工程措施采用平整覆土+挡水围堰+坡面整形+条播技术; 植被措施采用柳树+沙打旺+草木犀+苜蓿+冰草+老芒麦。研究表明,在矿山生态修复效果的成效评价中,使用定性加定量的评价方法,能更好地反映出生态修复效果,可为科学评价生态修复效果提供支撑。     

露天煤矿草原区植被指数与气象水文要素关系

内蒙古东部草原区某露天煤矿在长期疏排水条件下造成地下水位持续下降,为研究矿区周边植被生长是否受地下水位下降的影响,采用归一化植被指数法（NDVI）分析了研究区2013—2019年植被盖度变化趋势,选择气温、降水量和地下水位埋深3个气象水文要素,基于联合熵理论计算NDVI与不同要素之间的互信息,得出植被生长的主要影响因素。研究结果表明：研究区植被盖度呈逐年好转趋势,植被指数由2013年的0.10逐渐增加至2019年的0.33,年均增长约为0.03;植被生长与当地气温和降水量关系密切,与地下水位埋深相关性弱;研究区气候变暖和稳定的降水量造成植被返青期提前和生长期延长;在矿区目前疏排水强度下引起的地下水位下降不会造成周边草原植被干枯死亡。研究成果丰富了内蒙古东部草原区植被生长与地下水关系的研究内容,为类似分析评价工作提供技术支撑。     

遥感技术在新疆南部地区矿山环境调查及生态修复中的应用

随着生态文明建设深入推进,关于矿山环境“摸清底数、问题导向、精准施策”的需求日益强烈,遥感技术凭借其客观、及时、宏观的特点,在矿山环境调查及生态修复中的优势日益凸显。采用多类型、多时相遥感数据,在充分分析矿山辅助设施、道路、矿堆、矸石及地裂缝及采空塌陷等的宏观和微观形态特征基础上,对矿山开发占用与损毁土地、矿山地质灾害、矿山环境污染等一系列矿山环境问题进行全面摸底调查,为矿山生态修复及山水林田湖草全域整治提供数据支撑。     

辽宁抚顺西露天矿地质灾害时空分布特征及影响因素分析

已有百年开采历史的抚顺西露天矿进入闭坑期,由于资源的开采,导致西露天矿长期受地质灾害的威胁。为了总结西露天矿地质灾害发生规律、保障矿区及近矿城区的生产生活安全,同时为其他同类露天矿的灾害分析、安全防护提供可参考案例,从时间和空间尺度对抚顺西露天矿滑坡、地裂缝的分布规律和影响因素进行研究分析,基于DPSR模型,从驱动力响应、压力响应、状态响应三个方面提出对应的断链减灾和安全防护措施。地质灾害的时空分布特征为：滑坡灾害最早出现于1927年南帮西部,滑坡主要位置由南帮西部区域向西端帮、北帮西部、北帮中部、北帮东部方向发展,近年南帮出现大规模岩质边坡滑移变形,1970—2000年期间,滑坡灾害最为频发,2000年以后滑坡灾害频次减少,且滑坡灾害多发生在5—9月份;北帮附近地裂缝出现于1960年后,上世纪70、80年代加速发育,走向与F1、F1A断层走向基本一致,南帮地裂缝分布在南帮巨大滑移变形体后缘,呈弧扇型分布,于2009年出现,2012年后迅速发展。通过对灾害影响因素分析发现,滑坡与地裂缝存在同源性和互为因果性的链式关系,影响矿区地质灾害发生的主要因素为地质构造和不良工程地质环境控制、采矿活动驱动、降雨及地下水因素的诱发。     

露天煤矿截水帷幕防渗膜垂向隐蔽铺设施工工艺

防渗膜（HDPE土工膜）目前广泛应用于防污染、防渗漏、防扩散为主的防渗工程中,且铺设形式复杂多样。在我国某露天煤矿地下截水帷幕工程中,将防渗膜进行大深度垂向隐蔽铺设,深度可突破50 m,作为帷幕墙防渗主体;利用接头箱技术,实现了不同槽段间的防渗膜叠覆连接;通过注浆回填工艺,在压紧防渗膜的同时,提高了帷幕墙的抗渗性;最后采用围井抽水试验验证了墙体的防渗性,结果表明,防渗膜帷幕墙渗透系数仅为8.6×10^-7 cm/s,达到设计要求。防渗膜帷幕墙具有施工效率高、成本低、绿色环保等优点,其成功应用对其他类似项目具有推广借鉴意义。     

煤炭开发区植被扰动时空效应及影响范围界定:以宁东矿区为例

煤炭开采是一种具有大规模高强度性质的生态扰动行为,会产生区域地表压占与损毁、植被破坏等生态扰动和环境污染问题.西北干旱荒漠区气候干旱,植被稀疏,生态环境本身极其脆弱,宁东矿区是典型的干旱荒漠煤炭开发区,有重要的研究价值.本文选择宁东矿区以及与矿区自然条件相近的自然植被参照区作为研究对象,收集2008—2019年共276...     

新疆苇湖梁煤矿塌陷区遥感监测研究

苇湖梁煤矿已有50多年的开采历史, 长期的地下开采造成了严重的地面塌陷。本文将新疆苇湖梁煤矿塌陷区作为研究区, 以2013年的IKONOS高分遥感影像为主要数据源, 以ArcGIS为支撑平台, 采用人机交互的解译方法对塌陷区的相关信息进行提取, 结合实地调查验证的方法, 分析研究区内地质灾害的特征。通过遥感调查发现: 研究区内发育规模较大、位于塌陷区周围的拉伸区的地裂缝约有64条;塌陷坑(群)约有94个, 主要分布于南北塌陷槽及两侧;塌陷回填区总面积达0.92 km², 并在回填区发现了3个新塌陷坑。本文充分发挥了遥感技术宏观性强、速度快的特点, 调查结果反映了塌陷区灾害的实际情况。     

抚顺西露天矿区滑坡易发性评价与时空特征分析

近年抚顺西露天矿矿区滑坡在规模、活动频率以及空间发育位置等方面均与矿区历史滑坡呈现出较明显的时空差异性,为矿区未来治理提出新的挑战。故基于改进频率比模型,选择人类工程活动（主要是采矿工程扰动）和工程地质条件两类致灾因素,对由矿区滑坡时空差异所导致的易发性变化进行研究。结果表明：影响矿区滑坡灾害的主要因素包括坡体结构、工程岩组和水文地质条件;矿区滑坡易发性较2010年前有所降低,高易发区和较高易发区面积共减少1.294 km2,但北帮中区等地段仍呈高易发态势;滑坡易发区的空间位置与2010年前后对比发生了较大变化,矿坑西北帮滑坡易发性大幅降低,东部环矿区境界50~500 m处滑坡易发性轻微降低,北帮中段与南帮中、西段顶部滑坡易发性增加,其中北帮中段为目前最易发的区段。研究结果可为矿区闭坑停采后边坡整治及后续规划利用提供参考依据。