PROBLEMS AND COUNTERMEASURES FOR RESOURCES DEVELOPMENT AND ENVIRONMENTAL RENOVATION IN THE CONTIGUOUS AREA OF SHANXI,SHAANXI AND INNER MONGOLIA

The studied area consists of 16 counties belonging to 3 provinces or autonomous re-gion, which are Hequ, Baode, Pianguan and Xinxian counties of Shanxi Province; Yulin,Shenmu, Fugu, Hengshan, Jingbian and Dingbian counties of Shaanxi Province;Dongsheng, Tuoketuo, Qingshuihe counties and Yijinhuoluo, Dalate, Zhungeer banners

蒙陕接壤区典型煤层开采顶板周期性变形破坏及涌水响应特征

【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。

晋陕蒙接壤区典型生态过渡带景观变化遥感研究

晋陕蒙接壤区是典型的生态过渡带 ,生态环境具有波动性、脆弱性和敏感性。笔者采用 2个时期遥感影像作为基本信息源 ,在GIS的支持下 ,建立空间信息库 ,选取斑块大小、分维数、形状指数、景观破碎度和景观优势度等指标 ,对景观空间格局的动态变化进行了分析。同时利用马尔柯夫模型对该区的景观要素转换进行了模拟。结果显示 ,1988～ 2 0 0 0年期间 ,该区的景观格局发生了显著变化 。

晋陕蒙接壤地区资源开发过程中经济、社会、生态协调发展研究——以榆林市为例

晋陕蒙接壤地区能源资源优势明显,开发规模大,特殊的气候与地质地貌条件使其成为中国水土流失最严重的区域。在资源开发过程中如何兼及社会和生态共同发展,成为制约该区域科学发展的瓶颈。选取该地区典型区域榆林市经济、社会、生态方面22个指标,用熵权法确定各指标权重,依据层次分析原理构建区域系统协调评价模型,测算协调发展指数,发现该市的协调度指数呈先降后升的"U"型变动规律,表现为广义的环境库滋涅茨规律,而发展度和协调发展度指数先缓慢后加速上升,影响协调性的关键因素是生态系统发展滞后,促进研究区域协调发展的主要对策是加强生态基础设施建设。

基于SEBAL模型的冀蒙接壤区ET反演

以位于半干旱地区的冀蒙接壤带为研究对象,利用SEBAL模型和邻近研究区10个气象站点的气象数据,反演得到研究区内各种土地覆被/利用类型的日蒸散规律,并与来自张家口市的蒸散数据作了比较,反演得到的蒸散发精度较高.研究结果表明:1)水体、林地蒸散呈现双峰结构,其他土地覆被/利用类型呈现单峰结构;2)研究区域内日蒸散发量的排序是:林地、水体、草地、居民点、未利用地、耕地、沙地.

晋陕蒙接壤区土地荒漠化问题及其防治对策

该文系统分析了晋陕蒙接壤区土地荒漠化的现状、起因、以及能源开发和人为活动对加速土地荒漠化的影响。在此基础上明确了治理原则，提出了综合治理土地荒漠化的对策和措施。

黄河北干流晋陕蒙接壤地区环境冲突分析研究

黄河北干流晋陕蒙接壤地区在全国能源工业发展和能源基地建设布局中具有特殊重要的战略地位。但是， 由于富足的能矿资源与干旱、风沙、严重的水土流失等脆弱生态环境并存， 且呈异向关系， 历来生态问题比较突出， 近年来， 随着区内煤炭资源的大量开发和能源基地建设的快速发展，产生了一系列新的环境冲突，成为区域可持续发展的重要障碍。本文对研究区的环境脆弱形势和环境冲突因素进行了初步分析，指出了缓解环境冲突， 促进区域可持续发展的途径。

连片特困地区可持续发展的路径探析——基于马克思主义社会发展观的视角

马克思主义社会发展观是马克思主义理论的重要组成部分,对连片特困地区可持续发展具有重要的理论指导意义和实践价值。连片特困地区应以内生发展为根本,充分利用自然富源,调整和优化产业结构,逐步改革、完善相关政策机制,提升劳动社会力量。在注重内生存量式发展的同时,还应引进"外助"型发展方式,以外助帮扶为保障,统筹"减贫""区域协调"和"可持续发展"。这种"共生型"内外一体化可持续发展路径,为连片特困地区实现"减贫"到"脱贫"向"共富"的根本转变提供了新的视角和思路。

晋陕蒙接壤区水资源系统研究

本文在论述晋陕蒙接壤区天然水资源系统、水资源系统优劣势的基础上,进行了水资源系统的供需分析,指出了缺水的原因,提出了整治对策.

晋陕蒙接壤区的水土流失及其防治

由于风蚀、水蚀交替进行,重力侵蚀活跃,晋陕蒙接壤区成为黄河中游水土流失最为严重的地区。按照侵蚀环境与侵蚀特点的不同,该接壤区可分为黄土丘陵区、砾质丘陵区、沙质丘陵区和风沙区四个区域。其中以黄土丘陵区的侵蚀模数最大,达15000～30000t/(km^2·a);风沙区最小,为200～5000t/(km^2·a)。随着大规模煤田开发及配套工程建设,水土流失将进一步加剧,仅神府、东胜、准格尔和河东四大煤田的一、二期工程就将弃土弃渣12.25亿m^3。对工矿区和一般地区的治理应采取不同措施,但重点在工矿区。

晋陕蒙接壤区蔬菜生产的现状及发展对策

本文针对晋陕蒙接壤区能源重化工基地建设过程中，蔬菜生产的现状、存在的问题和解决方案等内容展开了深入的讨论。在多次实地考察和大量数据分析的基础上，本文认为，由于恶劣的自然环境条件和落后的种植方式的影响，该地区蔬菜生产的水平很低，无法适应大规模经济开发的需要。分析结果表明，该地区蔬菜生产的薄弱环节是淡季时间长，保护地生产所占比重甚小，专业化生产的程度低。结合作者本人在当地布点试验的成功经验和这一地区的实际情况，本文提出发展该地区蔬菜生产的对策为重点发展经济效益较高的保护地蔬菜的生产，以带动一般大路菜的生产和促进农业种植业的改革。在蔬菜生产基地的布局原则上，本文提出，应以目前的和规划中的重点城市为主要集散地和中心市场，以重点城市和重点工矿区为主要保障供给对象；在技术路线上，提出有重点、分批次和分阶段建设的方针；在组织措施上，提出完善各种市场调节机制，重视和引进科技力量，以及需要政府的有关单位作好扶持和推广工作等等。

蒙陕接壤区煤矿采空区水−岩系统中氟来源及释放规律

采空区是高氟矿井水形成的关键区域,其水−岩系统中氟的来源与溶解释放决定了矿井水中氟的富集或贫化。针对蒙陕接壤区3-1煤采空区矿井水氟来源及释放规律不清晰问题,采用水化学测试、岩石矿物成分分析、矿物扫描电镜与能谱检测,以及室内水−岩作用仿真模拟试验,查明矿井水氟物质来源与赋存载体,揭示岩石中氟释放规律。结果表明:研究区3-1煤矿井水水化学类型主要为HCO_(3)-Na与SO_(4)-Na型,3-1煤采空区矿井水氟浓度高于3-1煤生产工作面的矿井水浓度,且采空区矿井水pH、Na^(+)/Ca^(2+)浓度比均大于工作面矿井水。3-1煤采空区矿井水F−的物质来源为泥岩与粉砂岩,2种岩石中氟平均含量分别为741、610 mg/kg,氟在固相中的主要赋存载体为蒙脱石、高岭石、伊利石及绿泥石。采空区水−岩系统中氟的释放受岩性、粒径、pH、温度及Na^(+)/Ca^(2+)浓度比5个因素影响。其中,泥岩及粉砂岩中的氟比细砂岩中的更容易释放进入水中;无论何种岩性,随着粒径的减小,氟释放F−的浓度增大;此外,碱性、高温及高钠低钙的水化学环境均可促进岩石中氟的溶解释放。

蒙陕接壤区矿井水中氟的污染特征及形成机制

自然成因高氟地下水诱发的环境及饮用水安全问题受到国内外广泛关注,前人对其分布特征及形成机制开展了大量研究,但高氟矿井水形成与地下水不同,受自然成因与人类活动双重控制。针对目前矿井水中氟的污染特征及成因机制尚不清晰的问题,以蒙陕接壤区某矿井为研究对象,采集地表水、地下水、矿井水水样71组,地下含水层岩样34组,通过水岩样检测分析,研究矿井水中氟的主要污染特征,并借助piper三线图、Gibbs图、岩石SEM-EDS,离子关系图等探究高氟矿井水的形成机制。研究结果表明:研究区2-2煤矿井水与3-1煤矿井水氟离子质量浓度相差较大,2-2煤及3-1煤矿井水氟的平均质量浓度分别为0.29,6.36 mg/L,2-2煤顶板及3-1煤顶板地下水中氟的质量浓度分别0.30,4.32 mg/L,3-1煤高氟矿井水的形成与其顶板地下水中氟富集密切相关。3-1煤顶板地下水氟富集的主要原因是岩石中氟质量分数较高,平均值为609 mg/kg,氟磷灰石、角闪石及云母等含氟矿物的溶解是地下水中氟离子的主要来源。此外,3-1煤顶板地下水中氟富集还受绿泥石、伊利石及蒙脱石互层等黏土矿物表面的氟解吸作用及地下水Na^(+)与岩石Ca^(2+)、Mg^(2+)阳离子交换吸附作用的影响。较高质量浓度的OH-及HCO-3竞争吸附黏土表面的电位,促进F-的解吸;且高Na、低Ca的环境抑制了CaF_(2)沉淀的生成,促进了氟的富集。最终3-1煤顶板地下水在采煤扰动作用下经导水裂隙涌入采煤巷道或工作面形成高氟矿井水,随后与采空区岩石发生二次充分水-岩作用,进一步导致矿井水氟质量浓度升高。

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明:蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m^3/(h·m)。工作面回采前将钻孔水量降至5.0m^3/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈"阶梯式"平稳增加,矿井涌水量与采空区半径呈线性正相关关系。通过对侏罗系深埋煤层开采过程中矿井涌水量变化规律和影响因素的研究,可以为其他矿井建设和工作面回采提供安全保障和科学依据。

晋陕蒙接壤区1990-2020年水土流失动态变化

[目的]分析晋陕蒙接壤区1990—2020年水土流失年际动态变化情况及其原因,为该区水土保持工作的有效开展提供科学支撑。[方法]利用1999,2018,2019和2020年水土流失监测数据,获得4 a晋陕蒙接壤区水土流失动态监测成果,分析研究区水土流失年际间动态变化情况。并通过2020与1999年监测成果对比,进行动态变化及其原因分析。[结果]得力于国家和地方政府层面水土保持方针、政策、措施以及相关监管部门工作的有效落实,1999—2020年晋陕蒙接壤地区水土流失面积由4.71×10^(4) km^(2)减少至2.45×10^(4) km^(2),减幅达47.98%。[结论]研究区1990—2020年水土流失强度明显减弱,由以强烈及以上侵蚀强度为主转变为以轻中度为主,生态环境显著改善。今后应根据区域水土流失特点,进一步加大投入和实施更有效的水土保持措施。

蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析

为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水−岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na+含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。

基于顶板水预疏放的首采工作面涌水规律

为了建立符合蒙陕接壤区煤炭开采防治水技术体系,以纳林河二号矿井首采工作面为例,开展了覆岩破坏规律、水文地质条件、涌水量预计、顶板水预疏放等研究,结果表明:应用钻探取心、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视探测手段,实测得到首采工作面导水裂缝带高度为103.23m,裂高(导水裂缝带高度)采厚比为18.8,导水裂缝带可沟通3段含水层,其中直罗组底部含水层钻孔涌水量92.0~136.0m^3/h、水压4.0~5.6MPa,呈“水量大、水压高、分布不均”的特点,是威胁工作面回采安全的最主要含水层。回采过程中顶板水主要由静态储存量和动态补给量构成,采用“动静储量结合法”计算得到静态储存量和动态补给量分别为2.596×10^6m^3和417.6m^3/h。对顶板水开展分段预疏放条件下,整个工作面回采过程中采空区涌水量与推采步距呈正相关关系,随着顶板周期性滞后垮落,导水裂缝带也周期性发育至高点(直罗组底部含水层),采空区涌水量又呈台阶式增长。最终总预疏放水量4.235×10^6m^3,采空区总涌水量5.313×10^6m^3,首采工作面总排水量为622.8m^3/h,与预计排水量596.9m^3/h相差4.2%。涌水量准确预测和顶板水提前预疏放,是实现首采工作面防治水安全的关键,可以为鄂尔多斯盆地北部深埋区提供防治水技术支撑。

蒙陕接壤区典型煤层开采地下水系统扰动的定量表征

生态脆弱区煤矿高强度开采扰动地下水系统,造成水资源损失。选取黄河流域中段蒙陕接壤区东南—西北走向剖面典型浅部开采和深部开采矿井为研究对象,利用覆岩破坏理论分析、数值模拟、井下实测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,综合确定了浅埋复合煤层开采和深埋单一煤层开采导水裂隙带发育高度,根据导水裂隙带与顶板主要含/隔水层空间位置关系,划分出浅埋煤层开采直罗组−志丹群含水层充水模式和深埋煤层开采直罗组含水层充水模式;通过概化不同含水层充水模式地下水流系统,构建了典型煤层开采地下水三维非稳定流数学模型,并利用Visual Modflow软件建立了2种工况地下水流数值模型,对接续期2023—2024年工作面开采地下水流场和水资源损失量进行了定量预测,并利用涌水量实测数据验证了模型可靠性。结果显示:受扰动的浅埋区志丹群、直罗组含水层,以及深埋区直罗组含水层地下水呈现向采空区汇集现象的同时,流场也伴随采后煤层顶板二次稳定结构的形成而逐步恢复,但围绕采空区附近,充水含水层地下水流场表现出局部高水力梯度现象;另外,2种采煤工况接续期水资源损失量年均分别达到200万m^(3)和730万m^(3)以上。研究结果为区域水资源损失超前精细控制和矿井水资源化利用提供了参考。

蒙陕深埋矿区工作面涌水量全生命周期演化规律

蒙陕深埋矿区属于新开发矿区,煤炭开采扰动下水文地质特征仍不清楚,基建和生产过程中发生了多种类型的水害问题,其中工作面回采过程中和回采结束后的涌水变化特征研究处于空白,给井下排水系统设置和防治水工作开展增加了难度。为查清工作面回采前后的全生命周期涌水量演化规律,开展顶板含水层分布、导水裂隙带发育、涌水量变化等方面的实测研究。结果表明:煤层顶板地层均属于河流/河湖相沉积,空间上呈含隔水层互层状展布,隔水层的主要岩性为泥岩、砂质泥岩;受控于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的单斜构造,含煤地层高程在蒙陕接壤区最低,其顶板侏罗纪煤系含水层属于区域性地下水滞流区。煤层顶板地层在中生代沉积旋回作用下,发育了3层直接充水含水层,其中直罗组七里镇砂岩(Ⅰ号含水层)距离3-1煤层顶板77.4~109.4 m,呈富水强、水压高的特点;导水裂隙带实测高度为103.4 m,裂采比18.8,工作面回采过程中导水裂隙带将发育至Ⅰ号含水层。工作面回采前期,随着导水裂隙带向上发育沟通不同含水层,采空区涌水量呈阶段性增加,工作面回采至300 m左右,采空区涌水出现第一个峰值;工作面回采中后期,导水裂隙带持续周期性发育,导致顶板含水层破坏范围不断扩大,采空区涌水量仍呈台阶式增加;工作面回采结束前后,采空区范围内顶板导水裂隙带发育最强烈、范围最大,出现采空区涌水量最高值;工作面回采结束后,在其顶板隔水层中泥质组分的自弥合作用下,隔水层逐渐再造,导水裂隙宽度变窄、数量变少,采空区涌水量“缓坡式”衰减(每小时几十立方米以内)。对工作面涌水量实现全生命周期演化规律掌握,可以为蒙陕深埋矿区井下工作面防治水工作提供科学依据。

煤炭富集区低碳转型的主要路径——以晋陕蒙接壤区为例

晋陕蒙接壤区是中国典型的煤炭富集区,煤炭资源驱动的经济发展模式导致结构性问题日益突出,加快低碳转型是该区域经济可持续发展的必然选择。经济新常态下,晋陕蒙接壤区经济增速出现断崖式下滑,"一煤独大"的产业结构转变与能源结构优化困难,"双碳"目标下低碳转型压力加大。在分析国外典型煤炭富集区转型经验的基础上,提出晋陕蒙接壤区低碳转型建议:(1)发展新兴替代产业,培育新的经济增长动力;(2)夯实煤炭兜底保障,发展替代清洁能源;(3)加大关键技术研发,提高能源利用效率。