煤矸石山的危害及植被生态重建途径探讨

长期的采矿活动使煤矿区大量的煤矸石堆积形成煤矸石山,成为矿区环境污染和恶化的主要因素之一。煤矸石山对矿区造成的危害主要包括引发火灾、破坏矿区景观、污染环境、形成地质灾害等。提出了植被生态重建治理煤矸石山的措施,其主要技术手段包括煤矸石山立地条件分析、山地整形、基质改良、植物种类选择和栽培等。通过合理的规划设计,最终实现矸石山稳定的植被生态系统。     

淮南矿区煤矸石的物质组成特征及资源化评价

本文利用各种测试方法,对淮南谢桥、新庄孜和张集煤矿采集的不同层位来源的240个煤矸石样品的化学成分、矿物成分和微量元素的进行测试与分析,得出了淮南矿区不同煤矿煤矸石的化学成分特征及其中微量元素的含量变化,评价了煤矸石中有害元素的环境影响作用。结合煤矸石基本特征,提出了合理的资源化利用途径,为煤矿开采过程的主要固体废物煤矸石综合利用和资源化、煤矿环境保护提供了参考资料。     

距离判别法在矿山防治水中应用

以淮南潘二矿区、山西河池矿区和河南焦作矿区水样作为突水水源数据,采用距离判别分析理论,对突水水源进行判别分析。选用六大常规离子作为判别因子,分别建立矿井突水水源的距离判别分析模型。经回判检验表明,潘二水样和焦作水样的距离判别模型回判准确率超过90％,而河池矿区水样距离判别模型的回判准确率仅50％。为此,增加总硬度、碱度、PH值和矿化度作为判别因子,重新建立河池矿区水样的距离判别分析模型,回判准确率提高至90％,证明适当增加特征判别因子对改善距离判别分析模型的判别准确率有利。最后对三个矿区的未知样本进行了距离判别分析,并与Bayes逐步判别法和模糊综合评判法判别结果对比,结果表明距离判别法稳定性较好,判别准确率与Bayes逐步判别基本相同,比模糊综合评判要好。因此,在判别因子选择合适的情况下,距离判别法是目前矿井突水水源判别的有效方法。     

利用低空无人机摄影测量快速构建矿区线状地物信息

矿区线状地物是矿山生产建设的重要部分,狭长的形态特征和有限的测量人力限制了监测工作。低空无人机摄影测量具有响应快、周期短、精度高、易操作、成本低的特点,而且获取数据内容丰富、可视性强,为矿区线状地物的快速监测提供了可能。本文选取典型高潜水位井工矿区的线状地物——以矿区专用铁路和防洪堤坝为例,设计3个相对航高（50、75、100 m）作业方案,快速构建矿区线状地物信息,评价模型结果的平面和高程精度,并检验了其可靠性,讨论了无人机摄影测量的时间与效率的权衡问题。研究表明,低空无人机摄影测量可快速获取矿区线状地物的厘米级地形信息,具有较高的平面与高程精度,平面精度可达1∶500比例尺地形图的要求,高程基本能满足1∶1000比例尺制图规范。植被覆盖对模型高程值的精度影响显著,模型内部的空间关系相对稳定可靠,经成本与效率的权衡后优选相对航高100 m为最优作业方案。矿区测绘可尝试低空无人机与传统测绘方法相结合的作业新模式,快速高效地获取监测结果。     

煤炭产业经济走势及煤炭企业对策研究

煤基固体废弃物的清洁利用是矿区生态建设亟待解决的问题,重金属的结构形态是煤基固废清洁利用的关键。以安徽淮南矿区潘一矿煤矸石、粉煤灰为研究对象,利用XRF、XRD、SEM和FTIR等微区方法对煤基固废进行表征分析,探讨其精细化学结构及重金属嵌布方式,并结合RAC(Risk Assessment Code)生态风险评价对重金属潜在风险进行评估。结果表明,煤矸石主要粒径以黏粒(0~5 μm)和粗粉砂(10~50 μm)为主,粒度不规则,空间分布间距较大,主要矿物为石英(SiO₂),IR谱线辅助验证了AlO₄和SiO₄的弯曲振动。粉煤灰粒径以粗粉砂(10~50 μm)和砂砾石(50~250 μm)为主,表面以球状包裹体和多孔颗粒组成,粒径大小不一,主要矿物相是莫来石(Al₆Si₂O₁₃),IR谱线发现其存在有机硅Si-O-Si对称伸缩和反对称伸缩。煤矸石中Ni、Pb以有机结合态和铁锰氧化物结合态为主,Cr、Cd、As的赋存形态主要是残渣态;粉煤灰中As主要以残渣态和有机结合态存在,其余重金属元素均以残渣态存在。RAC生态风险评价结果表明,煤矸石和粉煤灰中Cr、As属于低风险水平,其余重金属均无风险。研究结果对煤基固废资源化利用及矿区生态环境保护具有重要的现实意义。

     

非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面的氮、磷分布及迁移转化特征

以淮南后湖非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面为研究对象,分析该湖未开发区(A区)、水产养殖区(B区)和水生蔬菜种植区(C区)3个功能区上覆水-间隙水-沉积物体系中氮、磷分布及其迁移特征.结果表明,氮、磷在不同水体界面的分布差异较大.其中上覆水中氮、磷浓度表现为A区B区C区;间隙水中氮、磷分布差异不显著,然而各功能区间隙水的氮、磷浓度明显高于上覆水,氮、磷主要由间隙水向上覆水中移动;沉积物中氮、磷含量以C区最高.后湖采煤沉陷区水体表现出氮污染、磷限制的现象.     

不同粒径煤矸石温度场影响下重构土壤水分时空响应特征

煤矸石是煤矿沉陷区土地充填复垦的关键材料。但煤矸石质地较为粗糙,持水性较差,煤矸石重构土壤的孔隙结构和水盐运移都会与原状土壤产生一定差异。为研究煤矸石充填土壤孔隙结构变化以及对水盐运移的影响,利用CT扫描技术和图像分析方法,分析覆土、泥矸混合、矸石与原状土样品的孔隙结构差异,同时设计一种室内重构土壤水盐运移模拟装置,通过在实验装置不同深度布设传感器,连续记录重构土壤剖面水分与盐分的运移情况。结果表明,在原状土、覆土、泥矸混合与矸石4份样品中,矸石样品孔隙率高于其他样品,达到8.299%,导致其持水能力较差;泥矸混合样品小孔隙占比高,达到58.73%,孔隙连通性较差,缺乏水分运移通道,导致层间障碍带的形成;覆土样品与原状土样品孔隙结构非常接近。在土柱模拟实验中,土壤盐分含量随水分运移而变化,各土壤层含盐量均先升高后降低,入渗结束后,表层土壤完成脱盐,深层土壤呈现积盐状态。在注水6 d内,土壤层含盐量均先降低后升高,50 cm土壤层变化幅度最大,为38.34%。深层土壤盐分借助毛管力作用向上运移,表层土壤含盐量逐渐回升。由于层间障碍带的存在,矸石层水分与盐分均难以向上运移,其含量逐渐下降。研究结果可为沉陷区土地充填复垦和矿区生态修复提供参考。

     

淮南采煤沉陷区表层沉积物稀土元素地球化学特征

稀土元素由于其独特的化学特征被广泛应用于环境地球化学分析过程研究。以淮南采煤沉陷区表层沉积物中稀土元素(REEs)为研究对象,采集研究区潘一、顾桥、谢桥沉陷区的表层沉积物样品共12个,采用ICP-MS对样品的稀土元素含量进行测试分析,探讨了表层沉积物中稀土元素的含量分布特征、控制因素及其物质来源。结果表明:研究区表层沉积物中稀土元素含量为54.63~130.45 μg/g,平均102.60 μg/g;LREE/HREE比值为11.89~20.55,平均14.29,轻稀土呈现明显富集现象;相关性分析结果显示,REEs趋向于黏土组分中富集;研究区养殖和捕捞活动导致表层沉积物中稀土元素含量的降低;球粒陨石标准化结果表明,研究区稀土元素呈现不同程度的La和Gd正异常,其中,Gd正异常主要是受到燃煤的影响,而La正异常主要与燃煤和化肥有关。结合Pearson相关性、球粒陨石标准化和(La/Yb)_N-(La/Sm)_N-(Gd/Yb)_N三元图判别,认为研究区水体表层沉积物中稀土元素与人类活动(燃煤和化肥)有关,研究认识为污染物的源头控制和煤矿区环境的生态治理提供参考依据。      

厚松散层下多煤层重复开采地表移动规律

为了研究厚松散层下多煤层重复开采对地表移动的影响,结合淮南矿区地质采矿条件,在分析顾桥煤矿重复开采地表移动规律的基础上,运用FLAC^3D软件建立数值模拟模型,研究了重复开采地表变形规律,并建立了地表变形参数与采动次数之间的关系模型。研究表明：厚松散层下首次开采时地表下沉系数大于1,随着采动次数的增加,松散层逐渐被压实,地表下沉系数呈现线性增大的趋势,但3次开采后松散层已经压实,下沉系数趋于稳定,不再随采动次数增加而增大;达充分采动后,地表移动盆地范围不再增大,但受到采深增大的影响,主要影响角正切、边界角与采动次数之间均呈线性增大关系。该成果为研究厚松散层重复开采地表移动规律提供了理论依据和技术参考。     

海绵城市建设的地质影响及适宜性研究——以常州市为例

海绵城市建设以低影响开发为核心,其核心技术措施中的“渗、蓄、滞、净、用、排”与地质环境密切相关。从地质环境适宜性的角度出发,以常州城市规划区为对象,基于GIS类软件,使用层次分析法、综合评分法等方法,综合考虑研究区的地形地貌、包气带特征、浅层含水层特征及地质灾害情况,构建了常州城市规划区海绵城市建设地质环境评价模型,分析了影响海绵城市建设的主要地质因素,并评价了该区地质环境适宜性。主要结论有:浅层含水层岩性与厚度、包气带岩性及地质灾害易发性是影响常州市海绵城市建设最主要的地质因素;研究区海绵城市地质环境整体较好,适宜性在中等及以上地区分布面积占总面积的89.69%。构建的地质环境评价模型可为同类型海绵城市地质环境评价与城市建设提供技术支撑。