煤炭开采条件下长河流域资源利用特征分析及优选

基于煤炭资源开采对区域社会经济和自然条件的作用双面性,分析煤炭开采条件下长河流域资源利用的特征并优化资源开发的进度和范围。采用现场调查、GIS空间分析与系统综合分析方法,对长河流域建设用地、耕地、水资源利用特征进行分析,并情景模拟不同程度煤矿开采规模引起的水土资源变化情况,结果显示:资源开采对建设用地的布局有聚集效应,对耕地破坏是短期可修复的,对浅层地下水的破坏短期内不可逆。同时,情景分析表明保护开采模式下的资源利用方式可以实现系统最优化,执行过程中需要把握好资源开发的进度和范围。     

基于尺度差异的山西省采煤土地损毁影响因素分析

本文以山西省采煤土地损毁为研究对象,基于不同类型的土地损毁系数计算得出山西省2000~2010年间煤炭开采平均土地损毁系数为0.2509hm2/万t煤。采用散点拟合法和多元回归分析法,立足不同尺度探讨了损毁土地面积与影响因素之间关系。研究表明:在山西省尺度,煤炭基础储量、耕地面积是影响土地损毁面积的负相关性因素,而地区生产总值、煤炭工业投资是影响土地损毁面积的正相关性因素。在煤炭基地尺度,体现出地区生产总值对土地损毁面积的正相关性,耕地面积对土地损毁面积的负相关性。在煤炭产地尺度,基本上能体现出地区生产总值对土地损毁面积的正相关性,但耕地面积对土地损毁面积的负相关性体现不明显。此外,山西省尺度和煤炭基地尺度是利用地区生产总值和耕地面积控制采煤土地损毁面积的最佳尺度。     

新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究

为提供新疆煤炭资源保护性开发与开采的对策,促进新疆煤炭资源开发与环境相适应,总结分析了我国煤炭能源基地建设规划和新疆煤炭资源赋存特征、自然生态环境条件和现有开采方法特点。分析表明,新疆地理环境特殊,与中东部地区存在较大的差异,影响采矿后环境变化的地质条件与特征不明;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律不清;煤炭开发与环境的相容性以及可采性不确定。研究新疆煤炭资源开发开采的环境效应,需要重点考虑煤炭资源开发与自然生态环境的相容性、采矿方式影响生态要素及系统的可逆性、考虑资源环境价值的煤炭资源的可采性这3类关键问题。因此,针对新疆煤炭资源与生态环境协调开发的研究不充分及区域环境容量已对煤炭资源开发规模与布局形成倒逼机制的形势,提出了新疆煤炭资源宏观开发策略与微观开采技术相结合的策略,重点需要加强新疆煤田资源赋存特征、水文循环与水资源转换特征、生态环境脆弱特征研究,划分出煤炭资源-水资源-自然生态环境组合类型;煤炭开采引起覆岩活动与地质灾害规律、生态环境损伤机理及综合考虑资源环境价值与技术经济条件的新疆煤炭资源可采性研究的建议。这些研究成果对于优化煤炭产业布局、制定合理的煤炭开发规划、选择合适的开采方式、因地制宜划定生态红线,同时对加大矿区生态环境保护力度,研究推广矿山绿色开采技术,促进新疆煤炭产业可持续发展将具有重要的现实意义。     

基于系统动力学的鄂尔多斯市煤炭生产可持续发展研究

在深入分析煤炭生产及其相关影响子系统的基础上,结合鄂尔多斯市煤炭生产的具体特点,建立了系统动力学模型并确定了模型中的动力学方程。采用Vensim软件计算得到,年开采增速固定和递减两种情况下的年开采量和环境、资源承载力的变化曲线。计算结果表明,开采增速递减时会明显地延长煤炭资源的有效开采使用时间,同时在这两种开发模式下,环境、资源承载力曲线都会有很明显的拐点,这说明应在该时间前,加强该地区的环保措施,提高该地区的环境、资源的承载力,增强其煤炭工业的可持续发展能力。     

湖矿区分布式生态系统运行机理研究

为实现湖矿区煤炭资源开采的同时保护生态环境,构建了湖矿区分布式生态系统的开采模式,并对该系统的运行机理进行了研究。湖矿区生态系统由生物运行系统、生态水处理及利用系统、土地资源生态开发及利用系统、有机肥料加工系统、能源集成利用系统、固废资源生态利用系统等6个子系统构成,这些子系统既有各自功能又相互作用,形成生命周期机理、代谢机理、平衡机理、组合机理、共享机理和协同机理,这些机理作为湖矿区分布式生态系统的理论依据,通过分布式6大子系统之间资源的循环利用,从而实现湖矿区资源的有效开发、生态可持续发展和经济效应提升,可为其他水下煤炭的开采利用和生态建设提供借鉴。     

煤炭开采规模的影响因素及模型研究

煤炭资源是一种可耗竭性资源,如何确定其合理的开采规模,实现可持续开发和利用已经引起政府和学术界的广泛关注.通过对煤炭开采规模影响因素如价格、开采率、成本、技术等及其相互关系的分析,首先引入技术进步因素,进而又引入煤炭开采引起的生态环境因素,对前期研究出的"矿产资源跨期优化模型"进行了扩展,为地区煤炭合理开采规模问题的深入研究奠定了一定的理论基础.     

论我国煤炭开采的地质结构影响

煤炭资源作为世界上重要的能源之一,其开采技术随着社会的发展不断进步,开采效率也日益提高。煤炭资源储藏主要有露天和地下两种,其中地下储藏居多。因此,在煤炭开采过程中地质结构对于煤炭开采的影响巨大。文章旨在分析我国煤炭资源分布状态下不同地质结构对于煤炭开采的影响,并提出相应的解决建议。     

山西省煤炭开采总量的环境制约模型研究

随着煤炭资源开采对环境造成影响日趋严重,煤炭开采环境问题受到广泛关注,在这方面的研究不断增多,新的研究方法和研究思路不断出现,但研究范围主要集中于环境影响分析和生态承载力评价, 从环境制约角度合理地确定煤炭开采总量,目前尚属空白.本文定量分析了资源环境对煤炭开采的承受能力, 从水资源和土地资源两个因素建立综合评价模型,估算了山西省煤炭开采的总量.     

煤炭资源绿色开采

分析了煤炭的重要地位及其开采对环境的影响,阐述了矿业可持续发展和煤炭资源绿色开采的提出,总结了煤炭资源绿色开采的内涵和当前存在的可行技术,明确了岩层控制作为绿色开采技术的基本理论,探讨了基于绿色开采的煤炭经济技术管理方面存在的问题,提出了西部以保水开采研究为重点的结论。     

煤炭开采对粮食安全的影响及对策研究

粮食问题关系国泰民安。在分析中国粮食生产的现状基础上,指出由于煤炭开采对土地资源的破坏越来越严重,影响了中国的粮食安全。针对这一问题,提出了提高粮食的综合生产能力、加大土地复垦的力度、采取煤炭减沉开采技术措施,以及煤炭开采引入“3S”理论与技术等一系列对策措施,使煤炭资源的开采纳入社会经济持续发展的轨道,以保障中国的粮食安全。     

黄淮海典型采煤塌陷区水土空间格局模拟

黄淮海煤矿区多属于高潜水位矿区,煤炭开采导致地表沉陷、洼地大量积水;同时存在耕地面积锐减、土地产出率低和生态失衡等问题,严重影响了资源可持续利用和社会经济可持续发展,在我国工业化、城镇化高速发展的今天,亟待需要揭示水土资源的演替规律和解决采煤沉陷区的水土资源的盘活利用问题。研究以徐州市沛县矿区为研究对象,将D-InSar二轨差分方法用于从ALOS PALSAR图像中提取表面塌陷信息,基于IDL平台可视化编程选择并实现随机森林算法,并引入图像的光谱、纹理及其他相关指数特征,对沛北矿区的高分辨率遥感影像进行分类,结合塌陷信息和分类信息,进一步将水域划分为天然水域和塌陷水域;采用ANN-CLUE-S模型,对沛北矿区2030年自然发展情景、可持续发展情景、经济发展情景3种不同情景下的水土空间格局模拟预测,从而为政府决策及相关规划方案的制定提供依据。     

黄土高原脆弱生态采煤区生态产业开发水资源优化利用方案研究——以平朔矿区为例

发展生态产业工程是实现黄土高原脆弱生态采煤区社会经济与生态环境可持续发展的重要途径。本文以平朔矿区为例分析了黄土高原脆弱生态采煤区生态产业工程有限水资源的优化利用方案，包括设施种植、畜牧养殖、沼气工程和植物园工程，并基于水资源优化利用方案进行了水资源的供求平衡分析。研究发现：平朔矿区在节水条件下发展生态产业工程水资源有一定的盈余，可为今后发展完善过程中适当调整规模以及实现可持续发展提供一定的保障。     

煤矿开采对土地资源的破坏及对策研究

煤矿开采是对土地资源破坏的主要部分之一,不仅使耕地面积减少,而且造成矿区环境的破坏。在分析目前煤矿开采造成土地资源破坏特点的基础上,提出了在煤矿开采过程中进行土地复垦的治理措施、减沉开采技术措施,以及煤矿开采应引入“3S”理论与技术等一系列对策,使煤炭资源的开采纳入社会经济持续发展的轨道。     

“煤-水”双资源型矿井开采技术方法与工程应用

由于我国东、西部地区煤-水资源呈逆向分布,为解决煤炭资源安全绿色开发、水资源供给、生态环保之间的尖锐矛盾和冲突,实现煤矿区水害防治、水资源保护利用、生态环境改善的多赢目标,在阐述"煤-水"双资源型矿井开采概念与内涵的基础上,提出了根据矿井主采煤层的具体充水水文地质条件优化开采方法和参数工艺、多位一体优化结合、井下洁污水分流分排、水文地质条件人工干预、充填开采等"煤-水"双资源型矿井开采的技术和方法。以蔚县矿区兴源矿为工程背景,提出了松散含水层下薄基岩区房式保水开采方案,建立了煤房"固支梁"力学模型,提出了基于让压理论的煤柱设计方法,修正了屈服煤柱上覆载荷计算公式。结果表明:主关键层的存在和稳定扩大压力拱的形成是屈服煤柱设计的关键,且屈服煤柱具有足够的强度支撑扩大压力拱下方的覆岩重量;采5留4、采5留5、采6留5等方案具有可靠的安全系数。     

煤矿区土地利用变化对生态系统植被碳储量的影响——以徐州垞城矿为例

以徐州垞城矿为例,通过RS和GIS技术,采用改进的CASA模型对煤矿区1987年、1998年、2005年、2008年的植被碳储量进行了测算研究,结果表明：矿区碳储量的年平均值的变化量与采矿生产能力呈高度负相关,相关系数为-0.902,随着矿区生产能力从45万t/a提高到100万t/a,植被碳量的年平均碳密度值从181.24 g/m 2下降到111.43 g/m 2,矿区总碳储量从443.53 Pg下降到272.68 Pg;不同土地覆盖类型植被碳密度分析得出,耕地的碳密度降低了43.91 g/m 2,林地碳密度降低了53.52 g/m 2,水域用地碳密度降低了81.44 g/m 2;分析矿区采矿活动导致的土地利用变化对矿区碳储量的影响表明,在1987-2008年间矿区碳总量降低了170.85 Pg,其中耕地碳总量降低了203.90 Pg,是矿区碳总量降低的主要原因,是因为采矿活动导致矿区耕地面积的减少和耕地碳密度降低所导致的,林地碳总量增加了25.39 Pg,是因为采矿活动导致耕地转变为林地,林地面积增大所引起的。     

兴隆庄煤矿生态系统服务价值评估

以兖州矿区兴隆庄煤矿为例,基于1990-2018年间的遥感影像数据,从供给、调节、支持和文化4个方面对兴隆庄生态系统服务价值进行测算评估,并分析其动态变化度及敏感性。评估结果表明,总生态服务价值表现为先增加后减少,1990-2010年矿区生态系统服务总价值从18841.5万元增加至29034.2万元,主要原因是采煤塌陷导致耕地向塌陷水体转变以及林地面积的增加;2010-2018年生态总价值减少了2484.8万元,主要在于耕地大规模地转变为建设用地以及区域地下水位下降造成的水域面积减小。敏感性分析显示,耕地和水体是平原矿区生态系统服务价值最敏感的因素,耕地的敏感性指数由1990年的0.79降为2018年的0.28,说明其在生态服务价值中的影响逐年降低。     

兴隆庄煤矿提高回采上限的试验研究

通过对现代化矿井兴隆庄矿进行不疏降顶水采煤工业性试验，系统地研究了缩采覆岩破坏规律；采用显微技术进行了防不岩的质量评价；利用温度场监测作为安全生产预报手段之一。试采用８个分层工作面，多产煤４０５万ｔ，获得了显著的经济效益；取得了一次提高回采上限２７ｍ的技术突破，将原设计８０ｍ垂高的防水煤柱缩小到５３ｍ，确定了全矿区的防水煤柱设计原则。     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

煤炭型独立工矿区研究进展

煤炭型独立工矿区为国家经济建设做出重要贡献,但随着社会发展和煤炭资源的开发利用,其发展面临经济衰退、矿地矛盾尖锐、生态破坏等诸多挑战,矿区的转型与可持续发展成为当前热点问题。因此本文通过梳理已有文献,明晰煤炭型独立工矿区概念,追溯煤炭型独立工矿区发展历程及特征,总结其政策、经济、城市发展及生态方面的研究进展。煤炭型独立工矿区的转型事关我国经济社会的可持续发展,对矿-城-乡协调发展、生态环境与社会效益动态平衡具有重要意义。最后,对未来研究进行展望,今后研究重点应在矿区概念界定的进一步明确、不同生命期的矿区转型路径探讨、矿区土地综合利用的推进、综合的空间协调规划体系构建等方面。