初论山东巨野煤矿开发的主要环境地质问题及防治对策

山东巨野矿区是目前山东乃至华东地区最大的未开发整装优质煤田。规划的7对矿井已经开工建设,预计2008年建成投产。为进一步了解开发中可能产生的环境地质问题信息,增加编制矿区防灾减灾规划、制定生态环境恢复治理方案的参照依据。论文根据矿区的环境地质条件、煤田地质特征及开发规划工程特点,对煤炭资源开发过程中可能产生的地面塌陷、土地、土壤环境破坏与污染、地下水资源破坏和水质污染、矿井突水、煤矸石危害5种主要环境地质问题及其造成的影响进行了初步预测和分析。同时结合矿区开发进程提出了规划设计、建设开采和矿山闭坑3个阶段加强环境地质问题防治的对策与建议。     

淮北闸河矿区闭坑矿井水害评价及其防控技术体系

随着我国浅部煤炭资源枯竭及国家去产能政策实施,闭坑矿井数量逐年增加,矿井闭坑后,停止抽排地下水,会对邻近生产矿井产生水害威胁。以淮北闸河矿区闭坑矿井为研究对象,对闭坑矿井水位回升进行了预测,对矿区主采煤层抗拉强度进行了综合评价,最后对矿界煤柱安全性进行了评价。研究结果表明,目前矿界煤柱宽度不能满足安全需求,为此建立了闭坑矿井水害综合防控技术体系,主要包括:闭坑矿井积水过程监测、井下钻孔探查预疏、泄水巷道超前排水、过水巷道挡水闸墙设置、井下明渠流量动态监测、闭坑矿井井筒充填与加固、老窑边界综合探查与治理等技术,最终实现了受闭坑矿井水害威胁的相邻矿井的安全生产,取得了显著经济效益和社会效益,研究结果能为国内类似闭坑矿井水害防治提供依据和方法。     

安溪县剑斗镇湖丘角落地面塌陷成因分析

2002年6月30日，福建省安溪县剑斗镇湖丘角落发生地面塌陷，造成房屋倒塌，人员伤亡。通过对该区环境地质条件和地面塌陷分布规律的分析与研究认为：塌陷区内岩溶裂隙发育是形成地面塌陷地质条件；矿井对地下水的疏干这是导致地面塌陷或不均匀沉降产生地裂缝的内在动力；深部及周围石灰岩矿的开采，为岩溶洞隙充填物提供了被搬运带走的空间，使得潜蚀作用可以不断地向上扩展；强降雨是加速岩溶区地面塌陷的外部动力。     

晋城矿区凤凰山矿周边闭坑矿井水害分析及治理

针对闭坑矿井涌水对生产矿井安全带来的极大水患威胁问题,以晋城矿区凤凰山矿及其周边闭坑矿井为研究对象,结合各矿井地质与水文地质资料,分析了周边闭坑矿井采空区积水对凤凰山矿的水患威胁,并提出了治理方案。研究表明:地统计法得知研究区整体为一倾向NW的单斜构造,王台铺矿五盘区、古书院矿三盘区及610主水仓附近为采空区积水汇聚区。周边闭坑矿井采空区积水开始对凤凰山矿构成威胁时水位标高为625m,古书院矿625m标高下储水空间累计为2 608 976 m3,水位回升至625 m时约需217 d;王台铺矿闭坑625 m标高以下储水空间累计为1 281 288 m3,水位回升至625 m时约需64 d。通过在闭坑矿井采空区积水汇聚区地面建立直排系统,将水位控制在特定标高以下,确保了凤凰山矿安全生产。     

江苏省邳北石膏矿采空地面塌陷监测预警分析研究

江苏省邳北石膏矿是典型的房柱式开采矿区,形成的采空区存在安全隐患,为解决石膏矿采空区监测预警机制缺乏的问题,邳北石膏矿开展了远程监测预警工作。通过上覆含水层水位动态监测及岩层移动监测,自动化采集数据并传输分析,在监测过程中设定水位变化或岩层移动极值,当水位变量或岩层移动超出极值时触发报警,在地面塌陷发生前进行有效的预警。本次通过示范区建设,结果表明:在地面塌陷的过程中,地下水监测预警机制可提前10 h左右做出预警,为防灾减灾工作提供了较充足的准备时间。为国内石膏矿地质灾害防治和监测预警工作提供参考。     

江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究

采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型,具有突发性、偶然性、隐蔽性等特点,矿区上方人口密集,耕地、河流分布广泛,对矿区内居民生命财产安全危害较大。在该区以往地质工作研究的基础上,通过对已发生的地面塌陷进行野外地质调查,综合分析了塌陷坑所处的基础地质条件、工程地质条件、水文地质条件、采空区形成历史、塌陷坑的形态、塌陷发展过程和人类工程活动等要素。结果表明: 邳州石膏矿老采空区主要分布于矿区中部及西部,其规格严重偏离房柱法开采规范要求,整体稳定性差,常形成面状地面变形和波状地面塌陷等; 近期采空区主要分布于中部及东部,常形成点状地面塌陷; 巷道开拓区,主要位于中东部新建矿井区,常形成点状地面塌陷及塌陷隐患点。根据国内对石膏矿区采空地面塌陷的治理经验,结合本区实际情况,提出了一系列防治措施,以便有效规避灾害风险。该研究对矿区下一步开展采空地面塌陷治理工作提供了技术支撑。     

济南苏家庄铁矿矿区地面塌陷成因分析

在对济南苏家庄铁矿矿区地质环境条件、矿山开采现状调查基础上,基于地面塌陷特征及成因分析,从矿山地球物理特征、井巷工程、地下水水位、矿体及围岩工程地质性质等因素出发,论证了矿区塌陷的成因.调查研究表明,在200 m的瞬变电磁法探测深度范围内视电阻率等值线水平变化相对平缓,采空区未见明显的采空区分布异常;采空区总体积仅约9 218 m3,远小于矿坑塌陷坑总体积58 665.8 m3;竖井与塌陷坑、塌陷坑与采空区水位高差巨大且稳定,达到了58.93~64.11 m;矿井巷道闪长岩、灰岩及大理岩围岩整体性好,力学强度高,因此由采空塌陷造成的地面塌陷可能性很小.在此基础上,结合矿区地形地貌、地层结构、松散盖层、动力条件及矿坑排水等因素综合分析,认为该矿区的地面塌陷是由矿山开采过程中长期排水所引起.     

煤矿采空塌陷的危险性预测评估与防治措施——以华亭矿区大柳矿井为例

煤矿开采后引发地面塌陷的危险性预测评估是煤矿地质灾害危险性评估的核心内容。以华亭矿区大柳矿井地质灾害危险性评估为例,介绍了煤矿采空引发地面塌陷危险性预测评估的基本内容及评估深度,并提出了较全面的矿区采空塌陷的防治措施,可以为矿井开采后防治地面塌陷提供指导。     

基于光纤传感的石膏矿地面塌陷监测预警系统

近年来,江苏省邳州市北部石膏矿区发生了20多起采空塌陷灾害。由于传统的采空区地表土体变形监测方法均难以满足采空区地面塌陷监测超前预报的要求,为解决石膏矿区采空塌陷监测预警机制缺乏的问题,邳北石膏矿区开展了基于光纤传感技术的监测预警工作。根据前期调查分析和数值模拟等成果推导石膏矿地面塌陷机理,并采用光纤传感器对采空区上覆松散层底部含水层地下水位动态监测、深部岩土体位移监测及微震监测。在监测过程中,当水位变动幅度、岩土体位移突然超出正常波动值时或接收到较强震动信号时触发报警,在地面塌陷发生前期进行有效的预警,为防灾减灾工作提供充足的准备时间。通过监测预警工作的实施,验证了这些监测预警手段的有效性,可以为矿区地面塌陷地质灾害的监测、预报以及防治提供数据基础与科学依据,也可为石膏矿和其它类似条件的地面塌陷地质灾害防治和监测预警工作提供参考。     

荆门某地面塌陷原因分析

介绍了某地地面塌陷的特征和环境条件,分析了该地地面塌陷的成冈,说明了调查和分析这一类地面塌陷成因的基奉方法和应急处理描施,提醒人们采矿所引起的环境问题与地质环境条件有者密切关系.     

城市复杂地面沉降永久干涉雷达监测属性分类研究

城市地物覆盖类型复杂多样,空间变异性大,使得不区分地物类型的沉降监测难以准确反映多因素影响下的城市地面沉降特征.受到SAR影像空间分辨率的限制,以往利用PS-InSAR技术进行的地面沉降监测无法实现PS(永久散射体)监测点的属性分类.本文选取地面沉降严重、工程建设强度大的天津塘沽作为研究区,利用1m高空间分辨率的Ter...     

基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

Monitoring of coal mining subsidence in peri-urban area of Zonguldak city (NW Turkey) with persistent scatterer interferometry using ALOS-PALSAR

This paper presents the results of spatiotemporal monitoring of surface subsidence over a mining area in Zonguldak Province of Turkey using Synthetic Aperture Radar (SAR) data, providing maps of subsidence rates in the radar line of sight direction. A total of 18 SAR images, acquired between January 2007 and June 2010 by the Japanese Advanced Land Observing Satellite, have been used to map the surface displacements using the Persistent Scatterer Interferometry technique. The use of Phased Array Type L-band Synthetic Aperture Radar data has proved useful for avoiding signal decorrelation and estimating surface deformation in the heavily vegetated study region. The technique enables the monitoring of continuous small displacements over a large area. Our findings present that many Persistent Scatterers were located on the vegetation cover. The results reveal areas of ground surface subsidence up to 44 mm/year that are well correlated with the underground coal mining galleries particularly in the Gelik region where the Karadon mining galleries are present.     

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

地质条件是矿山开采岩层移动的基础,复杂的地质条件常使得地表移动角、沉陷角预测不准,导致灾难性后果。以典型复杂地质矿山程潮铁矿东区为例,以多年地表变形监测结果为依据,对在其特殊地质条件下地表变形和岩层移动的机制进行了分析研究。结果表明,地下采矿是矿区岩体破坏的直接诱因,地下水产生的静水压力和动水压力强化了岩体的变形与破坏;矿区岩体中断层、节理等特殊地质结构是岩体破坏的基础;构造应力场的存在是围岩向采空区产生较大移动变形的主要影响因素;在采矿之初,地表塌陷主要是由地下水疏干引起的;地表大规模塌陷形成以后,地下采空区的扩大是引起地表塌陷的主要原因,但矿区特殊的地质条件对地表塌陷范围的扩展速度有重要影响。     

基于时序InSAR技术的常州市地面沉降监测与分析

城市地面沉降不仅会对居民生命安全造成影响,而且也会给当地的社会经济造成损失。常州市位于长江三角洲地面 沉降区,也是我国经济最发达的地区之一。因此地面沉降监测是常州市掌握地面沉降的动态,为防灾减灾提供决策依据的 重要举措。本文采用SBAS InSAR 方法对2012-2013 年23 景TerraSAR-X 高分辨率雷达影像数据进行了地表形变的反演,获 取了该时间段常州地区年均沉降速率和时序地表累积形变图。结果表明,在整个观测期间,常州市呈现出“全区基本保持 稳定,武进区局部沉降严重”的特点。为此,我们利用PS-InSAR 技术对武进区的地面沉降进行了重点监测,发现该区多条 重要交通线路存在不同程度的地面沉降。最后我们结合历史监测结果和水文地质背景,揭示了常州地区近50 年地面沉降的 时空变化特征和规律。综合分析表明,地下水全面禁采后研究区地面沉降的确得到了有效控制,沉降速率减缓,甚至出现 了回弹。而武进地区的地面沉降虽然也在减缓,但仍然存在明显的地面沉降,一些重要交通线路的周边沉降已超过安全阈 值,有必要在常规监测的同时,对这些沉降严重的区域进行重点监测,并建立预警预报机制,在城市基础设施选址和规划 时提供决策依据。     

天津滨海新区地面沉降趋势预测

地面沉降是我国主要的地质灾害之一,评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型,结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况,建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型,可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例,对比了3种沉降模型的预测效果,结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征,2017年10月至2019年12月,累计沉降量已达52.4 mm,预计极限沉降量约为92.6 mm,仍有约43.4%的沉降潜力,沉降空间较大,并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大,是目前地面沉降的主要层位,即“优势层”;18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长,需长期重点关注其沉降变形情况,是后期监测的“优先层”。     

城市地面沉降研究进展及其发展趋势

地面沉降是城市主要地质灾害之一。随着中国城市化进程的加快，地面沉降规模扩大，危害加剧，本文简述了国内外地面沉降概况，对地面沉降的成因、危害、机制、数学模拟、监测、防治等方面的研究进展进行了综合论述，并指出，建设工程性地面沉降，孔隙水运移机制、地下水和地面沉降模型耦合、地面沉降生态-经济-社会影响评估、地下水采灌优化设计、地面沉降系统防治、地面变形高精度监测、城市化建设与地面沉降的相互关系等，是今后城市地面沉降研究的主要方向。     

洞庭湖区构造沉降特征及监测方案

从洞庭湖区构造沉降地质背景入手,分析研究了洞庭湖区构造沉降表象特征指标。主要包括地层、河流类型、古文物、古建筑、地震活动等。利用前人采用的沉积速率法、大比例尺地形图对比法及局部少量重复水准测量资料对比法等成果,初步总结了洞庭湖构造沉降的时空分布特征。认为洞庭湖盆地周缘的丘陵山区处于相对缓慢抬升之中,其上升速率为0．32～2．29mm/a;盆地区处于缓慢的沉降之中,其速率约为5～10mm/。在此基础上,为了定量研究洞庭湖区的构造沉降速率,在湖区相对较稳定的基岩上建立了基准点1个。在已知构造沉降量相对较大的地区建立了10个监测点。组成洞庭湖区高精度GPS构造沉降监测网。同时,为了检验GPS的测量精度,布设了Ⅰ等水准测量联测点。目前,监测工作已全面起动。     

地表可恢复性沉降阈值的监测与分析

针对地面沉降问题的不同认识与见解,采用精密水准监测技术、GPS技术,在系统分析几十年原位监测数据的基础上,提出了地面沉降具有一定自恢复能力的观点,总结出了地面沉降可恢复性沉降阈值的范围,叙述了地面沉降原位监测的合理方法及监测要领.     

上海城市可持续发展与地面沉降防治管理

上海的地面沉降在国内外具有典型性。沉降洼地的形成与发展在城市防汛、城区地面积水、重大线型工程差异沉降影响等方面对上海城市的可持续发展带来不利影响。地面沉降也通过洪涝、潮汛等显性灾害的成灾风险与致灾频率的增加，而体现出缓变型灾害的本质。上海目前已对全市地下水资源的开发利用实施有序管理，建立了覆盖全市整个陆域与第四纪地层的地面沉降监测网络体系，并融入了自动化测控与GPS监测等高新技术手段。同时密切结合城市总体建设发展规划，开展针对性的专题研究，深化城市地质工作，并注重与长江三角洲地区的联动。以科学有效的管理，落实可持续发展战略，使地区经济发展与地质生态环境保护协调统一。