采煤塌陷和滑移对环境影响的地质力学预测评价

通过研究地表塌陷、滑移对土地及其上附着物的破坏,根据地质力学的原理提出对因采煤塌陷、滑移引起的环境影响进行预测评价的方法。笔者通过对土地损害评价标准、滑坡影响环境的因素、建筑物损害、水体损害的系统研究,得到了采煤塌陷、滑移对环境影响的预测评价模型。在综合预测评价中,可以采用加权平均法,就采矿引起的环境影响破坏分别给定相应的权值,同时对环境影响因子综合考虑,从而得出科学的预测评价结论。     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

地堑和地垒构造对采煤沉陷影响的对比数值试验

为研究地堑和地垒构造对采煤沉陷的影响,建立了仅地质构造形式不同即地堑和地垒,而含煤岩系地层结构及其力学性质完全相同的两个采煤沉陷模型,然后采用东北大学岩石破裂与失稳分析系统RFPA对这两个模型分别进行开采条件相同的数值模拟试验.试验结果表明:在相同的开采强度下,地堑构造形式下的地表下沉幅度小,形成连续的弯曲下沉,但下沉盆地范围较大,采煤沉陷相对较弱,因此,地堑构造具有较强的抗扰动能力;地垒构造形式下的地表下沉幅度较大,易于形成不连续变形如槽型塌陷等,而下沉盆地范围较小,开采时较容易引起地表环境的损害,因此,地垒构造抗扰动能力较弱.图4,表3,参11.     

济宁煤矿区地表塌陷积水时空演变

为揭示济宁煤矿区地表塌陷积水的时空演变规律,运用遥感与地理信息技术等手段,对煤矿区1984-2013年的塌陷积水面积进行测算,分析了近30年来济宁采煤塌陷积水区的扩展变化情况,并利用Logistic回归建立塌陷积水面积预测模型.研究结果表明:近30年来,随着采矿活动增强,煤矿区塌陷积水面积逐渐扩大,但由于"边沉陷边治理"等原因,从2007年开始塌陷积水面积扩张速度有所减缓;采煤塌陷积水区主要集中在兖州煤田中部和济宁煤田南部,现已逐渐连成一片;预计未来10年内在枯水期地表塌陷积水面积将不会超过52 km2;加强煤矿区塌陷积水面积的测算与塌陷积水区的实时动态监测,可为矿区土地复垦与生态重建提供依据.     

海洋地缘文明时代中国沿海地区生态安全综合评价

构建基于经济-环境、海洋灾害-生态安全的评价指标体系.以中国沿海地区为研究对象,利用综合指数法,对其生态安全状况进行综合评价.结果表明:(1)时间尺度上,近20a来,中国沿海地区生态安全综合指数大体呈现波动上升态势,1999—2018年间,中国沿海地区整体安全状态经历了"较差—一般—良好"的变化阶段.中国沿海地区20a来生态安全综合指数走势在研究时间段的前10a间变化较为剧烈,后10a逐渐趋稳.(2)空间尺度上,各地区20a间生态安全综合指数的变化情况各有不同.江苏省、广西壮族自治区、河北省、海南省的生态安全状况已符合"良好"标准;天津市、辽宁省、上海市、福建省、山东省符合"一般"标准;而浙江省、广东省生态安全状况属于"较差"标准.(3)各分项指数时空分析表明,经济-环境指数是对生态安全影响最突出的因素,变化趋势大体一致.     

松花湖叶绿素a分布特征及相关因子研究

2006年6～10月,对吉林松花湖叶绿素a的分布、变化特征及与相关环境因子(浮游植物、总磷、温度、溶解氧)的关系进行了研究.结果 表明,松花湖不同采样点叶绿素a浓度差异显著,并且上游向下游递减,表水层较大,垂直分布呈单峰变化,最大值一般出现在2～4m;松花湖已经局部富营养化,磷为限制性营养因子.温越层对叶绿素a的分布有一定影响.     

皖江城市带环境经济系统协调演化分析

可持续发展观要求环境与经济协调发展,以发挥最大的综合效益.本文以皖江城市带为研究区域,构建了皖江城市带环境经济系统评价指标体系,分析了研究区的环境综合实力指数与经济综合实力指数;运用协调度与协调发展度模型,对皖江城市带2004-2011年环境经济系统的协调性及其演化特征进行定量评价.结果显示,协调度的平均值为0.7848,环境系统与经济系统总体上表现出一般协调水平,呈现"下降-上升-下降"的趋势,且各年间变化幅度大;协调发展度呈现先上升后下降的趋势,变化范围为0.6432到0.7614,大致处于初级协调发展经济滞后型阶段和中级协调发展环境滞后型阶段.     

基于ARCGIS的塌陷塘水质特征研究及评价——以淮南矿业集团谢桥矿为例

为了解矿区塌陷水体的水质污染特征及规律,结合物理、化学和生物指标,运用营养状态综合指数法及基于ARCGIS的空间差值分析法对淮南矿业集团谢桥矿塌陷塘水质进行了分析与评价。矿区塌陷塘水质pH值呈弱碱性,透明度较低,BOD5、CODMn指标含量较高;用营养状态综合指数法对塌陷塘水质富营养化进行了评价,其污染级别为轻度富营养;运用ARCGIS的空间分析模块,利用总磷、总氮、BOD5、CODMn4个因子的空间插值栅格图建立多因子综合污染模型进行综合评价,得出水体综合水质标准处于地表水Ⅲ类到Ⅳ类之间,水质有待改善。本研究结果为塌陷塘水体水质监管及管理提供科学依据。     

采煤沉陷区水体有机氯农药的污染特征及风险评价

为研究采煤塌陷水域不同深度水体有机氯农药（Organochlorine Pesticides,OCPs）的污染特征及风险评价,使用GC-MS对淮南谢桥矿农田塌陷区水体中的OCPs进行质量浓度测定,利用ArcGIS进行OCPs特征污染物六六六和滴滴涕分布特征及来源研究,并选择美国环境保护署（U.S EPA）推荐的健康风险评价模型进行评价。结果表明：OCPs平均含量范围为583.45~797.62 ng·L-1,悬浮物中OCPs平均含量范围为418.03~610.11 ng·L-1,整体呈现出由表层到底层逐渐递增的趋势,研究区水域的OCPs质量浓度在中国水域中处于中等偏上水平,水体中HCHs主要来源于近期林丹等杀虫剂的使用,DDTs主要来源于农业三氯杀螨醇的污染。水体的非致癌健康风险指数为2.320×10-3～6.813×10-3,致癌健康风险指数为6.814×10-7～1.575×10-6,表明沉陷区水体中OCPs对人体未达到致癌风险。     

鄂尔多斯盆地中生界特低-超低渗透油藏递减规律

密切结合油田开发实际,综合运用动态分析、典型曲线拟合以及公式法等,对鄂尔多斯盆地南部长6特低-超低渗透油藏的自然开采特征及递减规律进行了分析.结果表明:特低-超低渗透油藏开发阶段可大致划分为滚动建产、快速递减,减速递减、缓慢衰减等四个阶段.滚动建产阶段持续时间很短,油藏投产后2个月内即可实现最大产能;随后开发进入一个漫长的递减历程.递减初期为快速递减阶段,亦称指数递减阶段,历时约5个月,月均综合递减率5.8%;之后为减速递减阶段,亦称双曲递减阶段,历时约7个月,月均综合递减率3.7%;再后为缓慢衰减阶段,亦称调和递减阶段,历时70个月以上,月均综合递减率0.92%,折合年递减率为11%.缓慢衰减阶段几乎贯穿了特低-超低渗透油藏开发阶段的始终,成为其开发历程中最主要的开发阶段,其递减率大致代表了特低-超低渗透油藏的综合递减率.滚动建产和快速递减阶段该油藏以溶解气驱动为主,减速递减阶段以弹性-溶解气混合驱动为主,缓慢衰减阶段以弹性驱动为主.     

谢二矿塌陷塘浮游植物群落结构特征指数分析

随着采煤塌陷区不断扩展,矿区生态环境状况不断恶化。从2005年4月~2006年3月对谢二矿采煤塌陷塘进行了调查,对其进行了浮游植物的种类组成、丰度分布及群落结构特征指数(多样度、均匀度、丰富度、优势度和单纯度)等群落生态学初步分析。结果表明:谢二矿采煤塌陷塘物种多样性较丰富,多样度、均匀度和单纯度这三种多样性指数都较好地表达了浮游植物的多样性。为塌陷塘生态环境状况的改善及其开发利用提供了一定的理论基础。     

黑岱沟和哈尔乌素矿区2000—2020年生态环境质量时空格局与演变特征分析

分析黑岱沟矿区、哈尔乌素矿区2000-2020年生态环境时空变化特征，掌握生态环境质量改变诱因，为矿区进一步的生态治理决策提供科学依据。利用Google Earth Engine (GEE) 平台筛选出2000-2020年8月份的共21期Landsat遥感影像，去除有云像元，掩膜水体信息，得到绿度指标（NDVI）、湿度指标（WET）、热度指标（LST）、干度指标（NDSI）并进行主成分分析（PCA）构建遥感生态指数（RSEI），从而对2000-2020年矿区生态环境质量进行评价。结果表明:（1）2000-2020年矿区扰动区及恢复区RSEI指数呈前期略有下降，后期整体上升状态（2）21年来矿区生态环境质量经历恶化-恢复-稳定的发展趋势，其中2000-2010年恶化面积占比较大，2010-2020年恶化面积占比减少，改善面积占比增加。（3）矿区生态环境质量重心迁移中，I、II级重心迁移轨迹大体一致，且迁移幅度较大；III、IV、V级重心迁移与矿区排土场位置关系密切。（4）利用GEE平台所开展的矿区尺度的生态环境质量评价工作不仅数据获取方便且节省计算时间，也可以及时准确掌握矿区生态环境质量状况，且评价结果较为可靠，与矿区实际监测结果相一致。     

开滦矿区采煤塌陷地生态环境综合治理途径

保护生态环境 ,实现可持续发展已成为二十一世纪的世界主题。煤炭和其他有用矿物的大规模开发和利用 ,既给人类带来巨大的经济效益和社会效益 ,也对人类生存环境产生一系列的消极影响。其中 ,开采沉陷对环境的影响就是一个重要的方面。本文以地处河北唐山市的开滦矿区为例 ,例举了采煤塌陷地生态环境综合治理的几种实例 ,提出了解决采煤塌陷地生态环境综合治理问题的对策 ,说明化不利因素为有利因素 ,实现矿区可持续发展是可行的     

AHP法在确定地表变形因素权重中的应用

地表沉陷变形是一个复杂的力学过程,影响地表沉陷变形的因素集是一个由相互关联相互制约的众多因素构成的复杂系统。准确地预测各因素对地表沉陷变形的影响情况对矿产资源开采研究、采动灾害的控制、矿山生态环境的改善等具有重要的意义。层次分析法最终为综合评价地表沉陷变形以及地表沉陷变形的预测提供了科学依据。文中在分析层次分析法确定指标权重不足的基础上,结合物元分析理论,将专家作为样本,以各专家判断矩阵得出的权重构造的复合物元作为因子,通过物元分析得出各专家效度,从而建立了确定影响地表沉陷变形各因素权重的物元分析模型。该方法充分考虑各专家对不同事物的认识程度,修正了层次分析法确定权重地片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象。     

开采沉陷动态预计流变模型及应用

通过对采场覆岩移动变形规律进行研究，从流变力学角度，给出地表下沉时间位移函数，并结合实测资料对有关参数进行回归分析，运用推导公式与实测资料进行了结果对比，总结出符合大同矿区地表动态下沉经验公式。提出地表下沉推迟时间tr的概念，可作为划分开采沉陷剧烈程度的量化指标。     

济宁市采煤塌陷地状况与治理途径研究

为了更合理、高效地利用煤炭资源,保护采煤塌陷地的生态环境,采用济宁市1987年TM遥感影像和2002年的ETM+遥感影像和近年来的统计资料,对部分采煤塌陷地进行现状分析,并由煤炭产量预测塌陷面积变化的大致趋势.预测结果表明,到2010年济宁市采煤塌陷面积将新增116 85 km2,到2015年新增采煤塌陷面积将达到151 88 km2, 最终将形成兖州、济东两大煤田塌陷区.采煤塌陷面积的大量增加,给当地工农业生产、社会经济和生态环境等带来一系列问题,鉴于此,提出了采煤塌陷地生态复垦的综合治理途径.     

贵州省煤矿生态环境影响评价分析

选取贵州省封家营煤矿为研究对象进行生态环评,采用hpMSPS模式进行地表沉陷预测,结果表明:封家营煤矿地表沉陷最终最大值为6.6 m,地表变形影响范围为0.39 km2。由于矿区范围内地表坡度较大,煤炭开采所造成的地表沉陷表现形式主要还是以地表裂缝、局部塌陷、崩塌和滑坡等现象为主。在分析煤矿开采所引起生态环境问题的基础上,提出具体的防治措施,从而为贵州省煤矿生态环境保护和矿区可持续发展研究提供参考。     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

煤炭开发的资源环境累积效应

 为揭示煤炭开发的资源环境累积效应,选择有代表性矿区,以煤炭开发过程中各种人类活动及其对矿区资源和生态环境影响分析为主线,依据系统科学的基本原理,讨论了煤炭开发的资源环境效应特征、累积影响源、途径及效应类型,结合多位研究人员在潞安、淮南、平顶山、兖州等矿区的研究实践,总结了用于煤炭开发资源环境效应定量评价的地理信息系统方法、对地观测和遥感遥测信息采集方法、图表方法、数学模型方法、计算机模拟及实验室试验方法、综合方法,给出兖州矿区土地塌陷的时空演变、淮南矿区沉降、平顶山矿区时序景观分类、潞安矿区资源-环境-经济系统因果关系部分分析图形,给出基于场论的矿区生态环境累积影响分析技术路线、思路及部分定量评价成果。理论和实践表明,煤炭开发活动具有较强的时间持续性、空间扩展性,开发周期长,对矿区资源环境系统扰动形式多,影响来源广,机制复杂。在可持续发展的要求下,传统煤炭开发环境影响评价暴露了许多自身的缺陷,进行累积效应分析研究具有必要性、迫切性及可行性。