风积沙区采煤沉陷地裂缝分布特征与发生发育规律

煤炭开发可能加剧对生态脆弱区环境的损伤，风积沙区地下煤炭开采对地表环境的影响主要是沉陷地裂缝，且目前的研究缺乏对地裂缝从发育到湮灭全过程的研究，笔者通过井上下相结合的空间坐标控制体系和自主研发的动态地裂缝监测方法，对补连塔12406综采工作面地裂缝进行持续动态监测，提出了边缘裂缝的分布规律和动态裂缝的发生发育规律及其与地质采矿条件之间的关系。研究表明：①动态裂缝超前于当前工作面向前发展，裂缝超前距与工作面日进尺量呈现明显的线性正相关，平均的裂缝超前距为10．359m，超前裂缝角为近似垂直角；②高强度开采动态地裂缝的两侧无明显落差，裂缝的宽度值在采动过程中有显著的周期性变化，呈“M”型双峰波形，且第1个峰值明显大于第2个峰值，峰值比为1．4—3．8；裂缝发育周期T包含两个时长近似相等的“开裂-闭合”过程，约为18d，在此基础上，结合地质采矿条件，建立了T的通用函数模型，表明动态地裂缝具有快速闭合的自修复特征，不需要人工修复；③边缘裂缝以“带状”、“O”形圈的形态分布在工作面开采边界的内侧，裂缝带宽为46～50m，裂缝带整体向内收缩，临近工作面采动会减轻原有地裂缝的影响，减轻约40％，开采结束后边缘裂缝仍然存在，是主要地表环境损伤区和重点人工修复区域。

西部风积沙区超大综采工作面开采生态修复研究

为建立与大规模高强度煤炭开采相适应的生态修复模式,选择西部生态脆弱区神东矿区补连塔井田超大综采工作面开采区为研究对象,建立了地表生态损伤观测系统,对采前、采中、采后及趋于稳定时的生态损伤特征参数(地表裂缝、植物及根际环境等)进行了分析。研究获得了地表裂缝发育的分区性和趋于闭合时间、周围土壤含水性、植物及根际环境的变化趋势,表明地表生态损伤在自然力作用下具有"自修复"趋势;提出了以分区修复、减损、植物促进为核心的人工引导型生态修复模式与方法,应用结果表明此方法有助于系统提升大规模高强度煤炭开采的生态修复效率。

西北风积沙区采煤扰动下土壤侵蚀与养分演变特征

为更好地理解西北风积沙矿区生态环境演变规律,以神东哈拉沟与上湾矿区为例,利用^(137)Cs示踪法分析了未采区、自恢复沉陷区(1、2、4、8 a沉陷区)与植被修复区(13 a沉陷区)的土壤侵蚀与养分特征,研究了矿区土壤侵蚀与养分的演变规律。结果表明:采煤扰动可以导致未采区土壤侵蚀强度增大与有机碳、微生物量碳、全氮、全磷、碱解氮养分明显损失。开采沉陷后,沉陷区土壤侵蚀强度随着时间的推移呈现出先增加后降低的趋势;其中,地表沉陷后的最初2 a是土壤侵蚀急剧增大的时段。采煤扰动下,土壤有机碳、微生物量碳、全氮、全磷、碱解氮养分的演变规律与土壤侵蚀演变密切相关。植被修复可以有效降低沉陷区土壤侵蚀强度与提高土壤养分含量。西北风积沙区采煤沉陷地表的生态恢复应该及时开展地表沉陷后的早起侵蚀防治,兼顾考虑植被修复与土壤微生物联合修复,以此促进土壤、植被正向演替。

风积沙区土地生态损伤自修复能力评价

为了对风积沙区土地生态损伤自修复能力进行评价,选取典型风积沙煤矿土地生态损伤区,依据附加坡度进行评价单元划分,在不同开采时序对不同评价单元地裂缝进行统计,同时对土壤理化特性指标进行采样分析,综合运用层次分析法和德尔菲法确定指标权重,采用综合指数法数学模型对研究区土地生态损伤自修复能力进行评价,结果表明高强度开采条件下40%的受损区具有明显自修复能力,可明显减少土地修复成本。

西部风积沙区超大工作面开采土地损伤评价

针对我国西部风积沙区超大工作面开采具有所处生态环境脆弱、开采强度大等显著特点,以神东地区大柳塔矿区为例,构建矿区土地质量指标体系和评价标准,将矿区土地质量分为5级,通过熵技术法确定评价指标的权重,采用改进的灰度关联法对矿区工作面土地损伤程度进行研究与评价。结果表明:影响矿区土地质量的主要因子是裂缝宽度、附加坡度、下沉深度及侵蚀模数,其次是有效P,有效K,植被覆盖度,有机质等因子;大柳塔矿区工作面土地质量为第4级,土地质量较差,损伤较为严重;改善矿区土地质量,应在采前预测土地损伤状况,采中优化开采技术,控制地形地貌改变,采后进行人工修复和生态环境的自我恢复。

风积沙区超大工作面开采生态环境破坏过程与恢复对策

风积沙区超大工作面开采具有所处生态环境脆弱、开采强度大等显著特点,由此引起的生态环境损伤不同于传统开采方法或高强度开采在东部矿山引起的生态环境损伤特征。将风积沙区超大工作面开采生态环境破坏过程划分为岩层破断、地表沉降、地表动植物生境变化与土地利用变化以及矿区生态系统随时间推移演替等4个过程;分析了风沙区超大工作面开采后地裂缝、土壤水、地下水位、植被覆盖与生物多样性等关键生态环境要素的变化规律;提出风积沙区生态环境恢复的对策应是保护与修复并举、自我恢复和人工修复并重,具体需要结合生态环境要素的受损伤程度及生态修复目标确定生态恢复对策。

采煤塌陷对中国西部风沙区土壤质量的影响机制及修复措施

中国西部风沙区生态环境脆弱,煤炭井工开采造成土体坍塌,产生地表裂缝,导致地下水位下降、土壤含水量减少、土壤养分流失、土壤酶活性降低、微生物数量和群落结构发生变化、土壤沙化、植被死亡以及生物多样性破坏等生态环境问题。主要剖析近年来煤炭地下开采对西部风沙区土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物和植被生长等方面的影响机制,提出塌陷区土壤环境破坏的修复措施。指出今后的研究应集中于采煤塌陷区土壤质量的恢复和土壤微生物多样性的演替规律方面,为中国西部风沙区采煤塌陷地的生态修复提供理论基础和技术支持。

风积沙沉陷区油气管道安全距离控制方法研究

为优化开采沉陷区内油气管道安全距离的布置,以鄂尔多斯盆地气煤重叠区内风积沙沉陷区为工程背景,以概率积分法为研究基础,提出了地表下沉曲线高斯函数;结合沉陷区内管道的运动轨迹、极限变形量与地表下沉曲线相关关系,建立了沉陷区内油气管道安全距离控制预测方法,并采用数值模拟方法和工程实例进行对比验证。结果表明:沉陷区管道运动轨迹是沿着地表下沉曲线以直线方式指向采空区中心,其变形呈现偏向采空区的漏斗状;沉陷区内油气管道安全距离控制预测方法在兼顾油气管道和开采安全的前提下,缩短了采煤工作面与油气管道间的距离留设,为气煤重叠区内管道的布置方式提供了新方法;合理调节油气⁃煤炭资源共采机制下的协调开采,为煤系共伴生资源的协同开发提供了新思路。

复合土工膜在引黄移民灌区蓄水池防渗工程中的应用

复合土工膜是一种新型的工程材料,具有较好的防渗性能,其延伸性、抗老化、抗拉、抗顶破性能较强,且施工简单,铺设方便,使用寿命长。本文结合工程实际,对复合土工膜在风积沙区蓄水池防渗处理中的应用作了论述。