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Constitutive model of disturbed soil-structure interface within mining subsidence areas 被引量:1
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作者 CHANG Hong XIA Jun-wu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期1676-1683,共8页
The characteristics of a disturbed soil-structure interface were studied based on the variation regularities of the disturbed soil within its mining subsidence area using direct shear tests.The effects of the initial ... The characteristics of a disturbed soil-structure interface were studied based on the variation regularities of the disturbed soil within its mining subsidence area using direct shear tests.The effects of the initial moisture content on the shear strength parameters of the soil-structure interfaces were analyzed.The results indicate that the cohesion of the interface initially increased and then decreased as the initial moisture content increased.In addition,the friction angle of the interface decreased as the initial moisture content increased.A constitutive model of the disturbed soil-structure interface,a rigid-plastic model based on the initial void ratio and saturability(VSRP) model,was established based on the results.In order to validate this model,a finite element analysis of DRS-1 direct shear tests was conducted.The finite element model calculations coincided with the results of the DRS-1 direct shear tests.The proposed model also reflected the nonlinear features of the soil-structure interface. 展开更多
关键词 mining SUBSIDENCE areas soil-structure INTERFACE RIGID-PLASTIC model FINITE ELEMENT method
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Geomedical Hazards Caused by Toxic Contaminants in Mining Areas
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作者 Mohamed Zengo 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期51-52,共2页
The fast-developing field of medical geology (geomedicine) which deals in part with the threat to health from natural silent poisons could help explaining the toxicology of elements released or used in the mining area... The fast-developing field of medical geology (geomedicine) which deals in part with the threat to health from natural silent poisons could help explaining the toxicology of elements released or used in the mining areas.Since the focus in natural hazards work is almost exclusively on the effects on human, the introduction of geomedicine,with its extended concerns for animals and plants,might help balance anthropocentric attitudes toward the environment and, thus,to stress continuities within the biosphere. Different health problems such as ataxia。 展开更多
关键词 TOXIC ELEMENTS mining areas HEALTH
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Soil heavy metal(loid)s and risk assessment in vicinity of a coal mining area from southwest Guizhou, China 被引量:17
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作者 QIN Fan-xin WEI Chao-fu +3 位作者 ZHONG Shou-qin HUANG Xian-fei PANG Wen-pin JIANG Xin 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第9期2205-2213,共9页
Total concentrations of arsenic, lead, cadmium, mercury, nickel, chromium, and copper in the soils from near a coal mine area in southwest Guizhou, China, were measured to evaluate the level of contamination, and the ... Total concentrations of arsenic, lead, cadmium, mercury, nickel, chromium, and copper in the soils from near a coal mine area in southwest Guizhou, China, were measured to evaluate the level of contamination, and the potential ecological risks posed by the heavy metals were quantitatively estimated. Results reveal that all heavy metals/metalloid exceeded the background values for soil environmental quality of heavy metals in Guizhou area. Geo-accumulation index(I_(geo)) showed that arsenic had the highest contamination level(I_(geo)=4) among the seven heavy metals/metalloid, and the contamination levels of mercury and lead were also relatively high(I_(geo)=3). Pearson correlation and cluster analysis identified that mercury, copper and arsenic had a relationship, and their presence might be mainly related to mining activity, coal and oil combustion, and vehicle emissions. Improved Nemerow index indicated that the overall level of heavy metal contamination in the studied area ranged from moderately–heavily contaminated to heavily contaminated level. Potential ecological risk index(R_I) analysis manifested that the whole ecological risk level ranged from high degree to very high degree(325.30≤R_I≤801.02) in the studied soil samples, and the potential ecological risk factors (E_r^i) of heavy metals/metalloid were as follows: Hg > As > Cd > Pb > Cu > Ni > Cr, and the E_r^i of Hg and As reached very high risk grade. 展开更多
关键词 heavy metals soil contamination ecological risk coal mining area Xingren county
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Circle geometric constraint model for open-pit mine ore-matching and its applications 被引量:2
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作者 黄俊歆 王李管 +3 位作者 熊书敏 徐少游 谭正华 王海桥 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第9期2598-2603,共6页
The circle geometric constraint model (CGCM) was put forward for resolving the open-pit mine ore-matching problems (OMOMP). By adopting the approaches of graph theory, block model of blasted piles was abstracted i... The circle geometric constraint model (CGCM) was put forward for resolving the open-pit mine ore-matching problems (OMOMP). By adopting the approaches of graph theory, block model of blasted piles was abstracted into a set of nodes and directed edges, which were connected together with other nodes in the range of circle constraints, to describe the mining sequence. Also, the constructing method of CGCM was introduced in detail. The algorithm of CGCM has been realized in the DIM1NE system, and applied to a short-term (5 d) program calculation for ore-matching of a cement limestone mine in Hebei Province, China. The applications show that CGCM can well describe the mining sequence of ore blocks and its mining geometric constraints in the process of mining blasted piles. This model, which is applicable for resolving OMOMP under complicated geometric constraints with accurate results, provides effective ways to solve the problems of open-pit ore-matching. 展开更多
关键词 open-pit mine block model blasted-pile mining optimization linear programming mixed integer programming (MIP)
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Migration characteristic of heavy metals in soil around Hongtonshan copper mining area in Liaoning Province
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作者 MA Yingqun WEN Quan QIN Yanwen ZHENG Binghui ZHANG Lei ZHAO Yanmin 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期I0001-I0006,共6页
关键词 摘要 编辑部 编辑工作 读者
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陕北黄土覆盖区煤层上覆岩系层状结构对开采区土壤损伤效应研究 被引量:3
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作者 王双明 宋世杰 +5 位作者 魏江波 刘浪 牛瑞琳 李源红 谈庆钰 田雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期23-42,共20页
煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质... 煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质调查、采样测试、数值模拟、室内实验和理论计算方法,针对覆岩层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置等层状结构对地下采煤的“响应-传递”特点,研究了相同采矿条件下煤层覆岩层状结构对采动覆岩应力场的影响规律,揭示了不同煤层覆岩层状结构下土壤物理、化学、微生物、侵蚀四大特性的损伤特征及煤炭开采区土壤物理、化学、微生物特性变化对侵蚀特性的作用机制。结果表明:①相同或相近的采矿条件下,采煤沉陷区地表生态损害结果的迥异主要取决于煤层上覆岩(土)层对地下采煤活动的应力应变响应、由下向上的传递及土壤损害特点。在覆岩层状结构与采动应力传递的耦合下,煤层覆岩自下而上形成了垂向强力链塑性变形区(VCP)、水平强力链弹塑性变形区(HCEP)、水平强力链弹性变形区(HCE)的采动损害特征。其中,煤层覆岩下部的互层结构及特征对塑性变形区界面高度具有重要影响。煤层上覆岩(土)层和地表土层(壤)均是地下采煤活动及其损害作用的响应载体。岩层层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置及地表变形等是影响土壤损害类型及特点的重要地质因素。②厚砂岩在覆岩中的位置是地下“VCP-HCEP”界面、“HCEP-HCE”界面发育高度和地表形变程度的第一主控因素,决定了“两界面”的发育位置和地表变形的程度,高位厚砂岩对“两界面”发育和地表形变具有较明显的抑制作用;砂层系数作为第二主控因素,在既定厚砂岩位置且砂层系数小于73%条件下与“两界面”发育和地表形变均呈正相关关系;③基于两大主控因素划分了4个覆岩层状结构基本类型,从“地下覆岩层状结构基本类型+地表形态变化程度+地表采动损害形式+土壤质量特性指标”耦合的角度,发现“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对地表土壤损害效应最为显著,其中沉陷坡面土壤物理、化学、微生物特性指标的损伤均集中在坡顶、坡中部位,降幅介于11.81%~42.01%(p<0.05);采动地裂缝是沉陷坡面土壤损伤的主要原因;④“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对坡面土壤可蚀性K值的放大效应最为明显,平均增幅为26.38%(p<0.05),其中坡顶部位土壤可蚀性K值平均增幅最大,为37.98%(p<0.05);沉陷坡面同一部位裂缝区土壤可蚀性K值平均增幅较非裂缝区高出92.28%(p<0.05);黄土沉陷坡面可蚀性K值与土壤孔隙度呈极显著正相关关系(p<0.01),与土壤含水率、黏粒质量分数、有机质质量分数、速效养分质量分数、土壤微生物数量及酶活性呈极显著负相关关系(p<0.01)。因此,“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区是陕北黄土沟壑煤炭开采区生态损害的关键区域,应采取充填减沉、土壤改良等人工措施进行保护与修复,对于“低位厚砂岩+砂层系数小于73%”和“高位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区可采取人工辅助的生态修复方式,对于“高位厚砂岩+砂层系数小于73%”的覆岩层状结构类型区则可采取自然恢复方式进行生态修复。 展开更多
关键词 覆岩层状结构 响应传递 土壤 损伤效应 陕北矿区
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半干旱矿区植物根系对采动应力响应数值模拟 被引量:1
7
作者 刘英 裴为豪 +6 位作者 郭勇 陈孝杨 雷少刚 潘东江 宫传刚 陶慧玲 陈航 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1717-1731,共15页
根系损伤是半干旱井工开采煤矿区植物损伤的关键生态问题,采动岩层破断运动诱发的根土层应力变化对植物根系的损伤机理及影响因素仍需深入探究。依据准黏聚力理论和锚固理论构建基于FLAC^(3D)的植物主根应力损伤数值模型,通过控制变量,... 根系损伤是半干旱井工开采煤矿区植物损伤的关键生态问题,采动岩层破断运动诱发的根土层应力变化对植物根系的损伤机理及影响因素仍需深入探究。依据准黏聚力理论和锚固理论构建基于FLAC^(3D)的植物主根应力损伤数值模型,通过控制变量,分别模拟不同开采条件、不同根土层力学性质和不同根系密度和直径下植物根土复合单元与根系的宏观力学扰动特征,构建植物根系应力对不同开采深度、推进速度、煤层埋深、煤层厚度的状态响应函数。结果得到:开采基岩破断产生的顶板应力会传递到根土层,根土层塑性区破坏范围随工作面不断推进递增,扰动区根系上下部受到的最大剪应力增加,根系上下部所受应力的非一致性是诱发采空区边界附近根系损伤的重要原因。控制单一变量的情况下,扰动区根系受到的最大剪应力随着采厚的增加递增,随采深的增加递减,但采速的变化仅影响覆岩应力传递到根土层的时间,对根土层塑性区破坏范围基本无影响;随内摩擦角和黏聚力增加,土体的抗剪性能越强,根土层发生剪切破坏的区域递减,利于植物根系保护;随根径的增大,根系单位面积上的应力递减,而根系密度的变化对根系应力及根土层塑性区破坏程度影响较小。根系上下部应力差与采厚、采深、采速之间的响应函数类型均为连续渐变函数,与推进距离之间的响应函数为阶跃变化函数。植被保护或源头减损时须调控开采沉陷位态,或采用充填、部分充填等静态开采技术,尽可能降低开采扰动对植物根系的应力损伤。研究结果可丰富半干旱矿区煤炭井工开采诱发植物损伤机理。 展开更多
关键词 半干旱矿区 采动应力 植被退化 力学机制 根系扰动
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黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应 被引量:2
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作者 宋世杰 成星 +4 位作者 王双明 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1234-1248,共15页
破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以... 破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应。结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0~3 min)、渐变(3~60 min)及稳定(60~110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤K_(s)的效应最显著,平均增幅为60.63%,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和K_(s)与极细砂粒呈极显著正相关(p<0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p<0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12~2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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平顶山东部矿区煤系气资源量估算及有利开发层段预测 被引量:2
9
作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 赵锦程 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第2期147-155,共9页
近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特... 近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特征,提出有利层段优选模型。结果表明:二1煤层和四2煤层的平均实测含气量分别为12.36和9.77 m^(3)/t,平均含气量梯度分别为2.56和1.60 m^(3)/(t·hm);二煤段、三煤段和四煤段的平均实测全烃值分别为0.39%、1.04%和0.85%,含煤岩系的含气量随全烃值的增加呈线性增大;平顶山东部矿区的煤系气总资源量为214.20×10^(8) m^(3),资源丰度为2.15×10^(8) m^(3)/km^(2);在区域分布上,首山一矿煤系气的总资源量最高,平煤八矿和十三矿中等,平煤十矿较低;垂向上,二煤段煤系气总资源量最高,四煤段次之,三煤段最小;研究区的有利指数为0.005~0.475,平均为0.172,煤系气开发有利层段3个,较有利层段5个,不利层段4个;区域上的优先开发顺序依次为首山一矿、平煤十矿、平煤十三矿和平煤八矿,垂向上的优先开发层段依次为二煤段、四煤段和三煤段。研究成果可为平顶山东部矿区煤系气有利开发层段的优选提供地质依据。 展开更多
关键词 煤系气 含气量 资源量 有利层段 平顶山矿区
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煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法 被引量:2
10
作者 毛清华 翟姣 +2 位作者 胡鑫 苏毅楠 薛旭升 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1347-1361,共15页
为解决煤矿综采工作面人员尺度多变、危险区域动态变化等因素导致人员入侵危险区域时,视频AI识别准确率不高的问题,提出一种RSCA-YOLOv8s与危险区域自动划分的煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法。针对综采工作面人员识别准确... 为解决煤矿综采工作面人员尺度多变、危险区域动态变化等因素导致人员入侵危险区域时,视频AI识别准确率不高的问题,提出一种RSCA-YOLOv8s与危险区域自动划分的煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法。针对综采工作面人员识别准确率低问题,在YOLOv8s模型基础上引入RFAConv-SE(Squeeze-and-Excitation with Receptive-Field Attention Convolution)与CCNet(Criss-Cross Attention Network)注意力模块提高复杂背景图像中模型对全局及上下文信息的捕获能力,C2f模块融合Res2Net网络提高模型的多尺度和小目标人员特征提取能力,通过改进的SPCASFF(Adaptive Structure Feature Fusion with Sub-Pixel Convolution layer)模块提升模型对多尺度人员特征的自适应融合能力。针对综采工作面摄像头跟随液压支架动态变化导致危险区域在视场范围内动态变化的问题,提出一种基于护帮板、挡煤板标志性目标关键特征点提取的危险区域自动划分方法。针对危险区域不规则变化与基于重叠度的判断方法参数设置困难的问题,提出一种基于射线法判断人员与危险区域像素坐标位置关系的人员入侵危险区域精准识别方法。通过消融试验、RSCA-YOLOv8s与YOLOv5s、YOLOv8-SPDConv等方法对比试验,以及综采工作面7组多场景危险区域自动划分与5组人员入侵危险区域识别试验测试,结果表明:RSCA-YOLOv8s的人员识别方法准确率更高,达到了97.2%,相较基线模型mAP@0.5提高了1.1%,mAP@0.5:0.95提高了2.5%,对小目标人员具有更准确的识别能力和更高的识别精度;该方法危险区域自动划分的平均准确率为97.285%,人员入侵危险区域的判别准确率为98%以上。 展开更多
关键词 综采工作面 人员入侵 危险区域 多尺度目标 YOLOv8s 区域自动划分
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黄河中游陕北煤矿区不同宽度的采动地裂缝对土壤抗冲性的影响 被引量:1
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作者 宋世杰 阮豪 +4 位作者 王双明 陈宝灯 李源红 刘露 张家杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期382-395,共14页
采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作... 采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作为研究对象,采集其周边水平距离0~80 cm的表层土壤,测定土壤机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质等5个国内外学者普遍关注的土壤抗冲性影响因子和土壤抗冲系数,揭示采动地裂缝周围土壤理化特性指标及抗冲系数的变化规律,构建陕北采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数的预测模型。结果表明:采动地裂缝周围表层土壤在冲刷作用下产生的泥沙流失量会随冲刷时间的增加呈现“速增(0~1 min)、缓增(1~3 min)、稳持(3~10 min)”3阶段的变化过程,冲刷产生的泥沙流失量主要来自于3 min以内,其贡献率超过90%;采动地裂缝会产生大幅降低周围表层土壤抗冲性的效应,最大降幅为32.1%,且采动地裂缝宽度越大,越靠近地裂缝,该效应越明显;土壤抗冲系数与砂粒质量分数呈极显著负相关(p<0.01),与黏粒、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质质量分数呈极显著正相关(p<0.01),其中砂粒、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体质量分数可作为陕北采动地裂缝发育区土壤抗冲性的主控因素;以采动地裂缝宽度、距裂缝水平距离为变量,构建了采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数预测模型,计算发现当水平距离超过158 cm时,采动地裂缝对周围表层土壤抗冲性的影响基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤水蚀性防控的靶向区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤抗冲性 土壤侵蚀 原状土 陕北煤矿区
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基于ARIMA-LSTM的矿区地表沉降预测方法 被引量:4
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作者 王磊 马驰骋 +1 位作者 齐俊艳 袁瑞甫 《计算机工程》 北大核心 2025年第1期98-105,共8页
煤矿开采安全问题尤其是采空区地表沉降现象会对人员安全及工程安全造成威胁,研究合适的矿区地表沉降预测方法具有很大意义。矿区地表沉降影响因素复杂,单一的深度学习模型对矿区地表沉降数据拟合效果差且现有的地表沉降预测研究多是单... 煤矿开采安全问题尤其是采空区地表沉降现象会对人员安全及工程安全造成威胁,研究合适的矿区地表沉降预测方法具有很大意义。矿区地表沉降影响因素复杂,单一的深度学习模型对矿区地表沉降数据拟合效果差且现有的地表沉降预测研究多是单独进行概率预测或考虑时序特性进行点预测,难以在考虑数据的时序特征的同时对其随机性进行定量描述。针对此问题,在对数据本身性质进行观察分析后选择差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型进行时序特征的概率预测,结合长短时记忆(LSTM)网络模型来学习复杂的且具有长期依赖性的非线性时序特征。提出基于ARIMA-LSTM的地表沉降预测模型,利用ARIMA模型对数据的时序线性部分进行预测,并将ARIMA模型预测的残差数据辅助LSTM模型训练,在考虑时序特征的同时对数据的随机性进行描述。研究结果表明,相较于单独采用ARIMA或LSTM模型,该方法具有更高的预测精度(MSE为0.262 87,MAE为0.408 15,RMSE为0.512 71)。进一步的对比结果显示,预测结果与雷达卫星影像数据(经SBAS-INSAR处理后)趋势一致,证实了该方法的有效性。 展开更多
关键词 煤矿采空区 地表沉降预测 时序概率预测 差分整合移动平均自回归 长短时记忆网络
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基于NbS的全生命周期矿山生态修复理论框架及技术路径 被引量:2
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作者 王金满 冯宇 +5 位作者 叶甜甜 贾梦旋 高亭玉 刘悦 吴大为 李明刚 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期377-391,共15页
矿山生态修复是国土空间生态保护和修复的重点和难点。当前,矿区生态修复注重自然恢复,向系统性、整体性和可持续性方面转变。采用文献梳理、对比分析和归纳总结的方法,结合基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)准则,建立了... 矿山生态修复是国土空间生态保护和修复的重点和难点。当前,矿区生态修复注重自然恢复,向系统性、整体性和可持续性方面转变。采用文献梳理、对比分析和归纳总结的方法,结合基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)准则,建立了全生命周期的矿山生态修复全过程实施技术框架,包括保护与预防控制、复垦修复、管理维护、监测评估和适应性管理,提出了基于自然的修复技术促进矿山生态修复的技术路径。首先,将NbS理念融入矿山生态保护及预防控制阶段,应采取避让措施、重要物种保护、物种采集利用等手段来减轻矿山开采对生态环境的破坏,提升矿山生态系统的自恢复能力,降低成本效益;其次,将NbS引入地貌重塑、土壤重构、植被重建和景观营建等具体修复措施中,通过模拟自然过程激发矿山生态系统自恢复,提供科学、高效和可持续的修复方案;再次,将NbS准则融入矿山生态修复管理维护阶段,围绕基础设施、土壤与植被及生态系统功能维持进行管理维护,符合当前生态系统修复的主流方式;最后,基于NbS进行矿山开采前、开采中、开采后全周期监测评估,并对比不同恢复情景开展适应性管理。基于NbS理念的理论框架和技术路径为新时期矿山生态修复提供重要理论指导,有助于实现矿山生态系统全生命周期的整体保护、系统修复和综合治理。 展开更多
关键词 矿山生态修复 国土空间生态保护 基于自然的解决方案 全生命周期管理
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改良基质对煤矿区土壤理化性质的优化 被引量:2
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作者 陈花 刘娜 +2 位作者 姚晓倩 刘拉香 李强 《山西农业科学》 2025年第1期90-100,共11页
煤炭资源的大量开采造成土地资源严重破坏,为了改良矿区土壤,以榆林市某煤矿区土壤为试样,设置空白对照(CK1)、5%煤气化渣(CK2)、5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭配施,... 煤炭资源的大量开采造成土地资源严重破坏,为了改良矿区土壤,以榆林市某煤矿区土壤为试样,设置空白对照(CK1)、5%煤气化渣(CK2)、5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭配施,共计13个处理,测定处理后土壤的理化性质,并运用主成分分析法对改良效果进行综合评价,以筛选矿区土壤改良的有效配方。结果表明,与CK1相比,CK2处理的土壤毛管持水性、孔隙度、pH值、碱解氮含量分别增加12.32%、0.92%、21.41%、12.89%,有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、含盐量分别显著降低76.52%、39.56%、26.85%、25.12%。与CK2处理相比,5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭处理均能有效改善土壤理化性质,其中,矿区土壤中施入5%煤气化渣+30%平菇菌渣+10%生物炭后,土壤容重、密度和土壤含盐量均显著降低;土壤田间持水量、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量和碱解氮含量显著增加。主成分分析发现,5%煤气化渣+30%平菇菌渣+10%生物炭处理对煤矿区土壤改良效果最佳。 展开更多
关键词 煤气化渣 食用菌菌渣 生物炭 主成分分析 煤矿区土壤 理化性质
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大型复杂老矿区多目标多层次协同建模研究
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作者 崔原 刘嘉伟 +4 位作者 刘高 陈奉川 葛崇基 武耀栋 王旭 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期148-155,共8页
为满足大型复杂老矿区的综合治理与开发需求,提出采用多目标多层次协同建模方法,整合矿区地质、工程资料等多源信息,形成矿区信息数据库,构建地质模型、工程模型,动态集成协同模型并应用到抚顺煤田矿区。建模过程强调“管理—仿真—集... 为满足大型复杂老矿区的综合治理与开发需求,提出采用多目标多层次协同建模方法,整合矿区地质、工程资料等多源信息,形成矿区信息数据库,构建地质模型、工程模型,动态集成协同模型并应用到抚顺煤田矿区。建模过程强调“管理—仿真—集成—开发”多目标导向、注重对地质模型、工程模型、模型应用的多层次表达,能根据实际所需,动态生成不同目标不同层次的模型并进行集成和有针对性的模型应用。研究结果表明:协同模型能精确反映矿区信息,为矿区综合治理与未来开发提供科学依据,建模方法为大型复杂老矿区治理和开发提供了有效的技术支撑和指导意义。 展开更多
关键词 煤矿 大型复杂老矿区 多目标 多层次 协同建模
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知识-数据联合驱动的可解释智能矿产预测研究:以四川可尔因矿集区为例
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作者 李楠 尹世滔 +4 位作者 柳炳利 肖克炎 王成辉 代鸿章 宋相龙 《地学前缘》 北大核心 2025年第4期60-77,共18页
随着人工智能和大数据技术的迅速发展,基于机器学习的矿产资源智能预测已成为当前研究热点。然而,部分机器学习模型嵌套的复杂非线性网络结构和抽象表达,具有高度不透明的黑盒属性,导致智能预测结果与成矿作用之间缺乏相关解释,降低了... 随着人工智能和大数据技术的迅速发展,基于机器学习的矿产资源智能预测已成为当前研究热点。然而,部分机器学习模型嵌套的复杂非线性网络结构和抽象表达,具有高度不透明的黑盒属性,导致智能预测结果与成矿作用之间缺乏相关解释,降低了预测模型的泛化能力和预测结果的可靠程度。为解决以上问题,本研究提出了知识-数据联合驱动的可解释矿产资源智能预测方法。首先,采用最佳-最差法(BWM)建立了融合先验地质特征权重的集成学习智能预测模型,以强化模型预测效果。之后,使用从全局到局部,从特征到样本的多尺度多维度可解释性方法,解构预测结果,定量评价预测指标重要程度。最后,结合野外验证后的专家指导校正,实现地质找矿知识更新迭代,形成矿床知识嵌入和矿床知识发现完整闭环,进而提升矿产资源智能预测决策过程的透明性和预测结果的可靠性。以四川可尔因矿集区为例进行实验,圈定A类高潜力靶区8处,占总面积的6.58%,其中84%的矿床样本位于高潜力靶区,表明预测方法的稳定性。钠长石频谱、Na_(2)O+K_(2)O、环形构造、Li/La和二云母花岗岩依次成为关键预测特征,呈现出明显的有序性,经野外验证,证实其与可尔因伟晶岩型锂矿找矿模型密切相关。 展开更多
关键词 矿产资源定量预测 可尔因矿集区 知识嵌入 集成学习 可解释性 野外验证
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浅覆盖区浅成低温热液型金矿地球物理勘查方法——以黑龙江省黑河市阿陵河矿区为例
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作者 殷启春 纪元 +5 位作者 王康 谭桂丽 孙桐 杨华本 陈海江 孙彦海 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第2期225-238,共14页
浅覆盖区地质找矿难度大,尤其是浅成低温热液型金矿体,其地球物理特征不明显,导致有效信息提取困难。在东北森林浅覆盖区的阿陵河矿区,对土壤金异常区实施了1/5000高精度磁法扫面、1/5000激电中梯扫面和高密度激电法等一系列地球物理勘... 浅覆盖区地质找矿难度大,尤其是浅成低温热液型金矿体,其地球物理特征不明显,导致有效信息提取困难。在东北森林浅覆盖区的阿陵河矿区,对土壤金异常区实施了1/5000高精度磁法扫面、1/5000激电中梯扫面和高密度激电法等一系列地球物理勘探工作后,开展了钻探查证和测井分析工作。结果表明:安山岩分布区的热液蚀变具有低磁异常和低视电阻率值,二者分布规律基本一致。通过对地球物理异常验证钻孔揭露的6条金矿体开展综合测井分析,根据磁性、电性和极化率组合及其空间分布特征,将低硫型金矿体划分为通道型和末端型2种成因类型。研究表明,采用综合物探方法逐步聚焦勘探靶区的找矿效果显著,为浅覆盖区浅成低温热液型金矿的地球物理勘查提供了有效示范。 展开更多
关键词 浅覆盖区 浅成低温热液型金矿 低硫型 综合地球物理勘查 测井分析 热液蚀变 阿陵河矿区 黑龙江省
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山底河流域煤矿酸性矿井水微生物群落结构特征
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作者 唐春雷 阳文秀 +5 位作者 梁永平 赵春红 申豪勇 王志恒 谢浩 赵一 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期437-450,共14页
为了揭示不同氧化还原环境条件下酸性矿井水微生物群落结构特征及其与水环境相互作用关系,选取娘子关泉域内典型废弃煤矿区山底河流域,采集不同氧化还原环境的AMD水样,用于水化学同位素分析和微生物16S rRNA基因V4、V5区测序。水化学同... 为了揭示不同氧化还原环境条件下酸性矿井水微生物群落结构特征及其与水环境相互作用关系,选取娘子关泉域内典型废弃煤矿区山底河流域,采集不同氧化还原环境的AMD水样,用于水化学同位素分析和微生物16S rRNA基因V4、V5区测序。水化学同位素分析得出AMD水化学特征主要受pH和围岩水岩作用影响,好氧和厌氧环境下AMD的pH与Eh呈负相关;缺氧厌氧环境下AMD的pH与Fe^(3+)、Eh呈负相关。AMD中Ca、Mg离子则主要来源于围岩和煤中方解石、白云石的溶解;K、Na主要来源于长石等硅酸岩在酸性条件下的溶解;SO_(4)^(2-)、Fe含量主要来源含煤地层中黄铁矿氧化;AMD的硫同位素演化特征为好氧环境下AMD的δ^(34)S-SO_(4)^(2-)较低,缺氧厌氧环境下AMD的δ^(34)S-SO_(4)^(2-)较高。山底流域AMD微生物多样性影响分析,得出pH越低,样品的细菌丰度和多样性越低;温度越高样品的细菌丰度和多样性越高。通过AMD的微生物群落与环境因子的相关性分析,得出柳沟AMD的优势菌属为Ferrovum、Gallionella和Ferritrophicum。庙沟露天矿AMD的优势菌属为Ferrovum、Gallionella和Acidithiobacillus。榆林垴钻井AMD的优势菌属为Ferrovum和Gallionella。山底河流域AMD的微生物群落受pH、温度和降水的影响较大。 展开更多
关键词 娘子关泉域 山底河流域 煤矿酸性矿井水 微生物群落特征 环境因子
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荒漠化煤矿区生态因子与地下水含量关系研究
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作者 刘英 贾羽豪 +3 位作者 衡文静 岳辉 毕银丽 彭苏萍 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期55-63,共9页
煤矿开采对生态环境和地下水资源造成显著破坏和影响,深入理解煤矿区生态因子与地形、地下水含量之间的关系对于矿区生态保护至关重要。选取红沙泉露天煤矿作为研究对象,通过实测视电阻率来反映地下水含量,并使用Pearson相关系数分析不... 煤矿开采对生态环境和地下水资源造成显著破坏和影响,深入理解煤矿区生态因子与地形、地下水含量之间的关系对于矿区生态保护至关重要。选取红沙泉露天煤矿作为研究对象,通过实测视电阻率来反映地下水含量,并使用Pearson相关系数分析不同生态指标与地形及地下水含量间的关系。结果表明:随着与采坑距离的增大,视电阻率降低,表明采矿活动导致地下水含量减少,其对地下水的影响范围大约为2 km;在靠近采坑的区域(如AA1测线),深层地下水与生态因子的相关性高于表层土壤含水量,且相关系数均超过0.4;而在较远离采坑的BB1测线,表层土壤含水量对生态因子的解释力更强,如SI-T、NGLI、IRSEI和NDVI的相关系数分别提高了18%、33%、660%和22%;在CC1和EE1测线上,生态因子与表层土壤含水量的相关性比AA1和BB1测线更高,显示采矿扰动增加了生态因子对土壤水分的敏感度,使得生态系统更为脆弱;洼地区域能一定程度上改善生态质量并增大土壤含水量。研究结论为矿区生态保护和可持续发展提供了科学依据。 展开更多
关键词 地下水含量 生态因子 地形 视电阻率 相关系数 荒漠化煤矿区
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秦岭金堆矿生态环境时空演化的遥感分析
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作者 李凤霞 张睿 +2 位作者 张怡雯 冯晓刚 胡墨清 《遥感信息》 北大核心 2025年第2期60-69,共10页
为了更全面分析秦岭金堆矿生态环境时空变化,提出了一种把遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)与土地利用覆被变化(land use cover change,LUCC)相结合的用于评价矿区生态环境时空演化的方法。首先,对矿区进行土地利用... 为了更全面分析秦岭金堆矿生态环境时空变化,提出了一种把遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)与土地利用覆被变化(land use cover change,LUCC)相结合的用于评价矿区生态环境时空演化的方法。首先,对矿区进行土地利用变化分析。然后,反演矿区的绿度(normalized difference vegetation index,NDVI)、湿度(WET)、干度(normalized differential building-soil index,NDBSI)、热度(land surface temperature,LST),构建遥感生态指数模型。最后,把RSEI与LUCC相结合,对秦岭金堆矿2013—2023年的生态环境进行定量评价。结果表明:金堆矿2013—2023年,绿度指标呈上升趋势,热度指标呈下降趋势;金堆矿2013年、2018年、2023年RSEI分别为0.574、0.621和0.654,生态环境质量总体处于中等水平;把RSEI和LUCC相结合,能够更全面地反映出矿区生态环境时空动态变化及其内在驱动力。 展开更多
关键词 土地利用覆被变化 生态环境 遥感生态指数 时空演化 矿区
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