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基于ARIMA-LSTM的矿区地表沉降预测方法 被引量：3
1
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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D-InSAR技术与SBAS-InSAR技术在矿区地面沉降监测中的应用研究 被引量：11
2
作者 王鹏 程海强 王翔 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期133-141,共9页
为了对D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术在矿区地面沉降监测中的应用能力进行对比分析,以山东省济宁市某采矿工作面为主要研究区,选取2022年11月2日—2023年8月29日期间26景Sentinel-1A数据,分别利用D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术获取了该工... 为了对D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术在矿区地面沉降监测中的应用能力进行对比分析,以山东省济宁市某采矿工作面为主要研究区,选取2022年11月2日—2023年8月29日期间26景Sentinel-1A数据,分别利用D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术获取了该工作面的地面沉降信息,首先从沉降区域的时空演变特征和沉降面积分布等方面对两种技术进行了对比分析,进一步通过同期实测水准数据对两种技术得到的结果进行了精度验证。研究结果表明,D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术监测到的研究区内最大累积沉降量分别为69 mm和59 mm,识别出沉降量大于10 mm的区域面积分别为0.60 km^(2)和0.87 km^(2),其中,沉降量大于30 mm的区域面积分别为0.10 km^(2)和0.17 km^(2)。与水准监测数据对比可知,两种InSAR技术得到的监测结果与真实沉降情况相吻合,在部分沉降漏斗中心区域,地面沉降量超过InSAR技术可监测形变梯度,两种技术的监测精度都大幅降低。相对于SBAS-InSAR技术,D-InSAR技术获取的累积沉降量值更大,但其抵抗误差干扰的能力较弱,而SBAS-InSAR技术能够更好地消除大气相位效应等误差的影响,得到的地面沉降结果在空间分布上更连续平滑。本文研究对利用InSAR技术监测矿区地面沉降具有一定借鉴意义。 展开更多
关键词 D-INSAR技术 SBAS-InSAR技术 煤矿 地面沉降 沉降监测
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基于D-InSAR技术的矿区地表沉陷监测研究 被引量：9
3
作者 仝云霄 杨俊泉 +1 位作者 胡晓佳 孟中玙 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期410-422,共13页
矿山开采可能诱发各种地质灾害,威胁矿区的社会稳定和居民的生命财产安全,快速准确监测矿区沉陷可有效预防地质灾害。本文以山西省大同煤矿为研究对象,获取2022年10月至2023年3月共13景Sentinel-1影像,基于合成孔径雷达差分干涉测量技术... 矿山开采可能诱发各种地质灾害,威胁矿区的社会稳定和居民的生命财产安全,快速准确监测矿区沉陷可有效预防地质灾害。本文以山西省大同煤矿为研究对象,获取2022年10月至2023年3月共13景Sentinel-1影像,基于合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-In SAR)进行地表沉陷监测研究,获取大同煤矿地表累计沉陷量,使用已有研究成果对比验证了本实验结果的可靠性。结果表明,大同煤矿沉陷分布较广,主要分布在大同市南郊区西部以及南郊区、怀仁市、左云县和山阴县四县市交界处,监测期间最大、平均沉陷量分别为381.43 mm、13.88 mm,总沉陷面积约为207.91 km2,根据7个重点沉陷区的时空变化特征及演化规律发现沉陷呈现持续扩张趋势,推断地表沉陷仍会持续较长时间。研究证明了In SAR技术在矿山开采沉陷监测的可靠性,为矿产资源管理工作提供新的技术方法,研究结果可为矿山开采沉陷治理和地质灾害防控提供参考依据。 展开更多
关键词 大同煤矿 D-INSAR 矿区沉陷 地表形变监测 地质灾害 Sentinel-1
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我国“三下”采煤技术体系与工程实践 被引量：4
4
作者 郭文兵 胡玉杭 +3 位作者 胡超群 李龙翔 吴东涛 葛志博 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期19-38,共20页
我国“三下”(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下)煤炭资源丰富,开展“三下”采煤技术研究、解放“三下”压煤对提高煤炭资源采出率、优化井下采掘布局、延长矿井服务年限等具有重要意义。总结了我国“三下”压煤开采技术以及建(构)筑... 我国“三下”(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下)煤炭资源丰富,开展“三下”采煤技术研究、解放“三下”压煤对提高煤炭资源采出率、优化井下采掘布局、延长矿井服务年限等具有重要意义。总结了我国“三下”压煤开采技术以及建(构)筑物保护技术,包括部分开采、充填开采、协调开采、覆岩离层注浆技术以及地面保护、维修加固技术,并分析了各种“三下”采煤技术的优缺点和适用条件等。提出“三下”压煤开采造成建(构)筑物损害的源头是煤炭地下开采引起的覆岩破坏与地表移动,控制地表沉陷、研究地表移动变形规律是建(构)筑物下采煤的关键,减少覆岩破坏、准确预测覆岩破坏高度是水体(覆岩含水层)下安全采煤技术的关键。从经验公式、理论计算、现场实测等方面综合分析了“三下”采煤覆岩破坏与地表移动规律、地表移动变形预测、地面建筑物保护技术等。研究认为高效率、低成本、全固废、智能化覆岩离层注浆和充填开采、地下水原位保护等源头减沉控损技术将是我国未来“三下”开采技术的发展方向,并建立覆岩与地表移动变形的“天−空−地−井”一体化监测、预警机制,加强“三下”采煤工艺、全固废材料、技术与装备水平的提升,科学构建并不断完善绿色低碳、智能、安全高效的“三下”采煤技术体系。 展开更多
关键词 “三下”采煤 岩层移动 地表沉陷 采动损害与保护 覆岩离层注浆
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陕北采煤沉陷区覆岩层状结构对凹形黄土坡面形态的影响及土壤侵蚀效应
5
作者 宋世杰 张家杰 +5 位作者 王双明 柳青 程霞 牛瑞琳 白莉 郭利鹏 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期174-184,共11页
采煤沉陷区的水土流失防治已经成为黄河中游生态保护与高质量发展亟需重点突破的关键问题。覆岩层状结构作为煤炭地质赋存的重要特征和地下采动效应自下而上传递的载体,在相同采矿条件下控制着采动后地表的基本形态,进而深刻影响着采煤... 采煤沉陷区的水土流失防治已经成为黄河中游生态保护与高质量发展亟需重点突破的关键问题。覆岩层状结构作为煤炭地质赋存的重要特征和地下采动效应自下而上传递的载体,在相同采矿条件下控制着采动后地表的基本形态,进而深刻影响着采煤沉陷区的土壤侵蚀效应及变化规律。以陕北黄土沟壑区2-2主采煤层地质赋存特征为原型,以砂层系数(60%、67%、71%、75%、83%、88%)、砂泥比(6∶4、7∶3、8∶2)2个覆岩层状结构关键特征及采厚(3 m、5 m)为变量,共构建了36个不同类型的数值模型;基于FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了不同覆岩层状结构类型下采煤沉陷区25°凹形黄土坡面的形变特征和规律,分别采用中国水土流失方程(CSLE模型)和区域经验模型,计算与分析了凹形黄土沉陷坡面的土壤侵蚀效应。结果表明:①在既定采厚且任意砂泥比条件下,凹形黄土沉陷坡面坡度的增幅随砂层系数的增加均增大,当砂层系数超过71%时,会消除不同采厚对凹形黄土沉陷坡面形态变化的影响差异,当超过75%时则基本丧失对凹形黄土沉陷坡面形态变化的影响;②无论是年侵蚀降雨尺度(M1)还是典型场次侵蚀降雨尺度(M2)下,凹形黄土沉陷坡面土壤侵蚀模数的增幅均会随砂层系数的增加而增大,并存在迅速增大、趋于稳定的两段式变化过程,M1增幅为4.18%~5.39%,M2增幅为6.71%~8.05%,当砂层系数超过75%时,基本丧失对凹形黄土沉陷坡面不同尺度土壤侵蚀模数变化的影响;③在既定砂层系数条件下,砂泥比≤60%对应的M1和M2增幅明显高于砂泥比>60%;④砂层系数是影响凹形黄土沉陷坡面土壤侵蚀变化的首要覆岩层状结构特征,可作为陕北采煤沉陷区坡面尺度水土流失效应“地下超前防控”的重要地质依据。对于“砂层系数≤75%”的采煤沉陷区,可以通过控制地下采厚的方式实现坡面尺度水土流失效应的超前防控;对于“砂层系数>75%”的采煤沉陷区,地表坡面土壤侵蚀的加剧程度已不再对地下采厚敏感,以致在满足区域土壤侵蚀强度总体控制目标的前提下,还存在增大采厚、提高采煤效率的空间。 展开更多
关键词 采煤沉陷 覆岩层状结构 砂层系数 土壤侵蚀 黄河中游
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黄河中游陕北煤矿区黄土沉陷坡面土壤入渗特性变化规律及其侵蚀效应
6
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 白莉 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期633-646,共14页
破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪... 破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_(s))显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 沉陷坡面 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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采煤沉陷区建筑物抗变形技术研究进展与展望
7
作者 夏军武 周宇 +1 位作者 王玉婧 杨晗 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3352-3368,共17页
随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,... 随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,导致建筑物抗变形技术推广应用呈现起伏。首先,梳理了采煤沉陷区的地表变形特征、地表变形对建筑物的影响分类、地基与建筑物的相互作用机理、土与结构界面的本构模型、地基-基础-结构相互作用力学模型、建筑物抗变形技术及工程运用实例方面取得的成效和关键技术进展,分析了建筑抗变形的原理与技术应用。然后,总结了目前建筑物抗变形技术面临的难题与挑战:地表沉陷预测模型准确性有待提升;采煤沉陷区地基-基础-结构相互作用机制不明确;地基充填材料力学及变形特性尚不能满足工程建设地基用土的要求;基础类型、基础刚度及构造等对结构抗变形的影响有待进一步研究;结构耗能和吸收地表变形的新型建筑物抗变形技术待完善与研发。最后,针对现阶段我国建筑物抗变形技术应用面临的难题和挑战,提出了一套基于物理模拟试验平台研发、框架结构抗变形的规律及机理、共同作用力学模型、框架结构抗变形技术及自适应变形技术的研究与设计方法。 展开更多
关键词 采煤沉陷区 地表变形 抗变形技术 本构模型 力学模型 加固技术
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OT技术联合无人机LiDAR在矿区地表沉陷监测中的应用研究 被引量：1
8
作者 高奎英 都伟冰 +5 位作者 陈建华 杨彬 张合兵 徐朝 冯志忠 张文志 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期80-87,共8页
目的为充分发挥不同尺度遥感监测在识别高强度煤炭开采地表形变方面的应用价值,方法利用卫星影像偏移量追踪技术和无人机激光雷达技术分别获取矿区尺度和工作面尺度的典型沉陷区及其参数,并结合地面观测站数据论证这两种不同尺度遥感监... 目的为充分发挥不同尺度遥感监测在识别高强度煤炭开采地表形变方面的应用价值,方法利用卫星影像偏移量追踪技术和无人机激光雷达技术分别获取矿区尺度和工作面尺度的典型沉陷区及其参数,并结合地面观测站数据论证这两种不同尺度遥感监测的差异性。结果以神东矿区两景合成孔径雷达影像为例,利用偏移量追踪技术得到研究时段内矿区多处于地表沉陷中心,沉陷值为-3.8~0 m。无人机激光雷达技术有效识别出工作面尺度上的沉陷范围和量级,二次和三次采动区的地表沉陷量高于一次采动区的,有井下煤柱存在的区域沉陷量较小,沉陷量为-1.17~0 m。对比分析工作面两处典型区域无人机激光雷达差分数据与卫星偏移量追踪结果的差别,沉陷量较小的区域,偏移量追踪技术精度较高,沉陷量较大的区域,无人机激光雷达技术精度较高,两者得到下沉系数分别为0.61和0.72,说明无人机激光雷达获取的下沉系数更接近地面实测下沉系数。结论研究结果可为大范围和高效开采沉陷监测提供参考。 展开更多
关键词 高强度开采 偏移量追踪 无人机激光雷达 开采沉陷
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采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测研究进展 被引量：1
9
作者 陈永春 吴海涛 +4 位作者 申礼鹏 刘英 徐燕飞 陈孝杨 周育智 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期153-163,共11页
沉陷水域水体富营养化严重,利用多时相多源遥感影像数据,构建水体富营养化指标(氮、磷、叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物的质量浓度,以及水体透明度等)反演模型,可实现沉陷水域水体富营养化状况的动态、精准、高效监测。基于近20年... 沉陷水域水体富营养化严重,利用多时相多源遥感影像数据,构建水体富营养化指标(氮、磷、叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物的质量浓度,以及水体透明度等)反演模型,可实现沉陷水域水体富营养化状况的动态、精准、高效监测。基于近20年来关于采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测的相关文献,系统梳理了采煤沉陷水域水体富营养化特征、遥感监测常用数据源和水体富营养化指标反演模型等三方面的研究现状,总结了遥感技术在沉陷水域水体富营养化监测中存在的问题,提出了未来的发展趋势,可为采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测的应用提供参考。 展开更多
关键词 煤矿开采 沉陷水域 遥感反演 水体富营养化 叶绿素A 水质参数
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淮南典型资源枯竭矿区生态系统碳增汇修复模式研究 被引量：1
10
作者 郭玉良 刘世奇 +7 位作者 桑树勋 陈伟伟 张芮 王庆刚 曹银南 滕鸿博 贠宇春 丁映红 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页
采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清... 采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清查,碳储、碳汇、碳收支模型构建的方法,旨在查明淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量特征、碳收支状况及碳增汇潜力,进而提出适合淮南典型采煤沉陷区生态系统碳增汇的生态修复模式.研究结果表明:淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统植被分布较单一、碳排放量较大、碳储量较低、碳汇能力较弱.现状下李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量为2.4456万t,年碳排放量为30.32 t;若将用于重新利用的荒废耕地和建筑拆除场地(目前状态为草地)改造为林地,李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量将为3.9177万t,年碳排放量将为-5.14 t,产生碳吸收效应;若将其改造为耕地,则李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量为3.9177万t,年碳排放量将增加到62.83 t.对比分析发现林地在矿区生态系统碳汇功能的提升中尤为重要,不仅可降低矿区碳排放量,还能增加生态系统碳储量.“基于土地利用类型的整体规划协同生态系统要素碳汇功能提升”的“点—面协同增汇模式”对于分布范围广、土地碳库损毁严重的采煤沉陷区生态修复与碳增汇的协同治理具有重要指导意义. 展开更多
关键词 淮南 采煤沉陷区 碳收支 碳储量 碳增汇 修复模式
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采煤沉陷区表层水及沉积物中微塑料的赋存特征 被引量：2
11
作者 王尧 王宁 +2 位作者 张宇 郑刘根 潘晓雪 《环境监测管理与技术》 北大核心 2025年第2期51-56,共6页
以淮南市采煤沉陷区为研究对象,分析表层水和沉积物中微塑料的分布特征、来源和风险。结果表明:研究区表层水中微塑料丰度为833个/m^(3)~2750个/m^(3),粒径以0.5 mm~1 mm为主,占比为33.53%,形状以纤维状为主,占比为72.17%,颜色以蓝色为... 以淮南市采煤沉陷区为研究对象,分析表层水和沉积物中微塑料的分布特征、来源和风险。结果表明:研究区表层水中微塑料丰度为833个/m^(3)~2750个/m^(3),粒径以0.5 mm~1 mm为主,占比为33.53%,形状以纤维状为主,占比为72.17%,颜色以蓝色为主,占比为61.38%;沉积物中微塑料丰度为30个/kg~91个/kg,粒径以1 mm~2 mm为主,占比为32.19%,形状以纤维状为主,占比为89.99%,颜色以蓝色为主,占比为70.37%。研究区微塑料主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯(37.23%)和聚酰胺(30.98%),可能来源于纤维类生产、生活用品;沉陷湖泊微塑料的污染风险等级不高于Ⅱ级,风险较小。 展开更多
关键词 微塑料 分布特征 风险等级 表层水 沉积物 采煤沉陷区
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钱营孜煤矿地表沉陷的D-InSAR监测 被引量：11
12
作者 闫建伟 汪云甲 +3 位作者 陈国良 朱勇 陈玉平 殷照元 《金属矿山》 CAS 北大核心 2011年第3期105-107,111,共4页
以安徽恒源煤电(皖北)的钱营孜煤矿为试验区,利用两景L波段的ALOS PALSAR影像,采用"两轨法"差分干涉技术获取了该矿区在2010年1月13日到2月28日间的地面沉陷信息,并与同一时期该矿区地面监测站所获取的沉降变形数据进行了比... 以安徽恒源煤电(皖北)的钱营孜煤矿为试验区,利用两景L波段的ALOS PALSAR影像,采用"两轨法"差分干涉技术获取了该矿区在2010年1月13日到2月28日间的地面沉陷信息,并与同一时期该矿区地面监测站所获取的沉降变形数据进行了比较。结果表明,与地面站水准测量的结果一致,说明使用该技术能很好地完成监测平原地带的煤矿区地面沉陷的任务。 展开更多
关键词 D—InSAR 地表沉降 沉陷监测 煤矿区 两轨法 平原
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分布式“河道-沉陷区-地下水”水循环耦合模型——Ⅰ.模型原理与开发 被引量：6
13
作者 李慧 陆垂裕 +3 位作者 孙青言 王浩 严聆嘉 张博 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期214-223,共10页
基于水平衡原理提出了采煤沉陷区的水量平衡控制方程,详细描述了采煤沉陷区积水与多个水文要素之间的作用关系,并在分布式水文模拟的基础上开发了物理机制较强的"河道-沉陷区-地下水"耦合模拟模型。该模型可为采煤沉陷区积水... 基于水平衡原理提出了采煤沉陷区的水量平衡控制方程,详细描述了采煤沉陷区积水与多个水文要素之间的作用关系,并在分布式水文模拟的基础上开发了物理机制较强的"河道-沉陷区-地下水"耦合模拟模型。该模型可为采煤沉陷区积水机理、水循环转化机制、沉陷区进一步发展后的积水情势变化预测、沉陷对当地水循环的影响等研究提供定量分析工具。 展开更多
关键词 采煤沉陷 沉陷区 地下水 耦合模拟 分布式水文模型
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呼伦贝尔草原采煤沉陷对土壤-植物系统的影响及评价 被引量：8
14
作者 韩煜 肖能文 +6 位作者 赵伟 史娜娜 王琦 高晓奇 郭志强 温建忠 全占军 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期687-697,共11页
为研究采煤沉陷对土壤-植物系统的影响,以呼伦贝尔草原煤矿为研究对象,通过在沉陷区与对照区不同坡位〔坡顶(地表沉陷边界附近)、坡中(沉陷边缘区)、坡底(沉陷中心区)〕设置样地进行土壤性质和植物群落的调查测试,对比分析沉陷干扰下土... 为研究采煤沉陷对土壤-植物系统的影响,以呼伦贝尔草原煤矿为研究对象,通过在沉陷区与对照区不同坡位〔坡顶(地表沉陷边界附近)、坡中(沉陷边缘区)、坡底(沉陷中心区)〕设置样地进行土壤性质和植物群落的调查测试,对比分析沉陷干扰下土壤水分和养分、植物物种组成以及群落结构的变化,研究土壤性质与植物群落特征之间的关系,并对沉陷区和对照区土壤-植物系统进行综合评价.结果表明:①采煤沉陷后,沉陷区土壤体积含水量(简称“土壤含水量”)较对照区下降了4.8%(P<0.05),坡中土壤水分损失最严重,比对照区同一坡位减少了8.4%(P<0.05).沉陷区0~60 cm土壤TN(全氮)、TP(全磷)、OM(有机质)和AK(速效钾)含量平均值分别比对照区下降了17.8%、28.9%、38.0%和46.5%(P<0.05),坡中和坡底土壤养分流失明显,TN含量在坡中比对照区相同坡位下降了29.7%(P<0.05),OM、AK含量在坡底减少了54.1%、64.1%(P<0.05).②沉陷区植物种类比对照区减少了28.6%~37.0%,原有优势种羊草(Leymus chinensis)、贝加尔针茅(Stipa Baicalensis)的重要值下降,而双齿葱(Allium bidentatum)、寸草苔(Carex duriuscula)等旱生植物种类和数量增多,植物群落发生退化,群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数明显低于对照区(P<0.05).③通过冗余分析可知,土壤性质与群落多样性指数相关性显著(P<0.05),其中TP、TN、OM和AK含量与多样性指数的相关系数均大于0.5(P<0.05),TN含量是影响群落多样性的关键因子.④利用因子分析法对土壤-植物系统进行综合评价,显示沉陷区各样地土壤-植物系统与对照区相比呈退化状态,不同坡位的退化程度表现为坡中>坡顶>坡底.研究显示,受沉陷干扰影响,土壤水分和养分发生损失,群落物种多样性下降,土壤-植物系统退化趋势明显,坡中部位(沉陷边缘区)退化最严重. 展开更多
关键词 呼伦贝尔草原 采煤沉陷 土壤性质 群落多样性
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采煤沉陷区农田-水域生态系统变化前后服务价值评估 被引量：11
15
作者 李慧 易齐涛 +2 位作者 章磊 王晓萌 徐鑫 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期354-361,404,共9页
两淮矿区煤炭大规模的井工开采导致了广泛的土地沉陷和积水,农业生态系统向水域生态系统转变,生态系统结构和功能发生重大变化,采矿前后生态系统服务价值对比研究有助于深入理解采矿活动对区域生态系统扰动影响。该研究参照农田生态系... 两淮矿区煤炭大规模的井工开采导致了广泛的土地沉陷和积水,农业生态系统向水域生态系统转变,生态系统结构和功能发生重大变化,采矿前后生态系统服务价值对比研究有助于深入理解采矿活动对区域生态系统扰动影响。该研究参照农田生态系统和水生态系统服务价值评估方法并选取合理的指标体系,对两淮典型矿区农田生态系统向水域生态系统转变前后的生态服务价值进行了定量估算和比较。研究结果表明:由于水生态系统服务功能的多样化,使得其服务功能单位面积总价值均高于此前的农田生态系统,淮南3个研究水域生态系统的服务价值从原来的农田生态系统的53 845元/(hm2·a)增加至95 203~133 089元/(hm2·a)的范围,而淮北2个研究水域生态系统的服务价值则从47 624元/(hm2·a)增加至82 948~93 204元/(hm2·a)的范围;由于大量储水空间的形成,农田生态系统原有的产品提供价值主要转变为供水价值,占总服务价值的45%左右;同时水域水分调节功能和水质净化功能也显著增强,二者在淮南水域占到总服务价值的48%左右,在淮北水域则为40%左右;由于水域生态系统初级生产力显著下降,使得其初级产品提供能力和气体调节能力弱化80%~90%,但生物多样性服务价值显著增加。 展开更多
关键词 生态系统服务价值 两淮矿区 土地利用 采煤沉陷
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基于三角模糊数的AHP-TOPSIS村庄下开采接续方案优选方法研究 被引量：11
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作者 刘文生 吴作启 崔铁军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期458-461,共4页
为了研究在保证出煤量的条件下最大程度地减少采空区对村庄建筑的损害,合理安排采煤接续方案的问题,采用综合层次分析法(AHP)和逼近理想解排序法(TOPSIS)的基础上引入模糊数学理论,建立了村庄下采煤地表建筑物损坏的模糊评价模型,解决... 为了研究在保证出煤量的条件下最大程度地减少采空区对村庄建筑的损害,合理安排采煤接续方案的问题,采用综合层次分析法(AHP)和逼近理想解排序法(TOPSIS)的基础上引入模糊数学理论,建立了村庄下采煤地表建筑物损坏的模糊评价模型,解决了多属性评价指标融合问题和评价指标过硬问题。以辽源矿区龙家堡煤矿村庄下孤岛煤柱开采为例实施了该理论,同时与已有的两种方案选择方法得到的结果进行了比较。分析结果表明,在各备选方案中接续205工作面为最优备选方案。该方法的最大优势在于三角模糊数对评判数据的模糊化,同时计算量也较小。 展开更多
关键词 开采沉陷 三下采煤 采动损害评价 三角模糊数 AHP-TOPSIS
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矿-粮复合区采煤塌陷损毁耕地分级研究 被引量：5
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作者 赵晓霞 李晶 +3 位作者 刘子上 李文玉 张鹏 周书俊 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期177-181,192,共6页
根据采煤塌陷理论和采煤对矿区环境造成的影响研究,对高潜水位煤粮复合区损毁耕地成因及破坏程度进行阐述和分析,结合已有的矿区损毁耕地评价指标体系,基于评价指标建立原则,选取地表倾斜、地表下沉及潜水位埋深为高潜水位地区采煤塌陷... 根据采煤塌陷理论和采煤对矿区环境造成的影响研究,对高潜水位煤粮复合区损毁耕地成因及破坏程度进行阐述和分析,结合已有的矿区损毁耕地评价指标体系,基于评价指标建立原则,选取地表倾斜、地表下沉及潜水位埋深为高潜水位地区采煤塌陷耕地损毁程度评价指标,并对损毁程度进行了分级:轻度、中度和重度损毁。以山东省西南部某矿区为例,借助Arc GIS分析工具,建立了综合评价结果适宜性函数,对煤粮复合区采煤塌陷耕地损毁程度进行了评价,并对评价结果进行了可视化显示,结果表明:截止2005年,研究区采煤塌陷损毁耕地面积约为23 km2,其中轻、中、重度等级损毁面积分别为6.7、5.7和10.6 km2,随着煤矿开采的继续,耕地损毁面积仍在持续增加,而损毁程度也在逐渐加深。基于评价结果,提出了适合于高潜水位矿区耕地保护的一些建议。 展开更多
关键词 采煤塌陷 煤粮复合区 损毁耕地 评价
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神府-东胜采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响 被引量：12
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作者 郭巧玲 马志华 +2 位作者 苏宁 杨云松 韩振英 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期109-116,共8页
为揭示采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响,以神府-东胜煤田石圪台采煤塌陷区为研究对象,采用数理统计法对塌陷区不同宽度(8、4、3、2和1 cm)的裂缝和非裂缝区土壤含水量进行对比分析,并利用地统计方法、Surfer11. 0对采煤塌陷区土壤含... 为揭示采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响,以神府-东胜煤田石圪台采煤塌陷区为研究对象,采用数理统计法对塌陷区不同宽度(8、4、3、2和1 cm)的裂缝和非裂缝区土壤含水量进行对比分析,并利用地统计方法、Surfer11. 0对采煤塌陷区土壤含水量空间变异性进行分析。结果表明:对于同一深度的土层,裂缝区土壤含水量明显小于非裂缝区,且随着裂缝宽度的增加,土壤含水量减小幅度不断增大。垂向分布上,裂缝宽度≤3 cm的测点,土壤含水量随土层深度的增加而增大,说明宽度较小的裂缝对较深的土层含水量影响较小;而在裂缝宽度> 3 cm的测点,地面以下30 cm至60 cm的土层含水量明显偏小,说明宽度较大的裂缝对相对较深的土层含水量影响较大。对于土壤含水量的平面变化,各土层土壤含水量低值区均位于裂缝区的裂缝发育带,高值区位于非裂缝区的植被覆盖区。以上结果说明采煤塌陷区裂缝在一定程度上破坏土体结构,造成土壤含水量减少,影响土壤水空间分布,造成土壤水分流失,导致生态退化。 展开更多
关键词 土壤含水量 裂缝 煤矿塌陷区 SURFER 11. 0 神府-东胜煤田
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基于机器学习的采煤沉陷区耕地恢复力评价
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作者 金典 杨永均 +3 位作者 杨爽 陈赞旭 李丁 张绍良 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期190-197,共8页
耕地恢复力是耕地遭受外界扰动后恢复的能力,是土地复垦与生态修复规划编制的依据。采煤沉陷区耕地恢复力评估还缺少有效方法。本文引入机器学习方法,将恢复力评价转换为对耕地修复可能性概率的测算,并对徐州市城北采煤沉陷区耕地恢复... 耕地恢复力是耕地遭受外界扰动后恢复的能力,是土地复垦与生态修复规划编制的依据。采煤沉陷区耕地恢复力评估还缺少有效方法。本文引入机器学习方法,将恢复力评价转换为对耕地修复可能性概率的测算,并对徐州市城北采煤沉陷区耕地恢复力水平开展实证研究。结果表明:①随机森林算法可作为恢复力评价的新方法,模型优化后的平均精确度达88.28%,能够充分利用耕地修复的历史经验,避免评价过程中的主观性,准确反映采煤沉陷区耕地恢复的能力。②研究区耕地恢复力概率介于0.037~0.995之间,沉陷区外围地带恢复力高,中心区恢复力低。③机器学习表明,灌溉保证率是影响采煤沉陷区耕地恢复力的核心因子,重要性占比达到20.88%,积水深度次之,占比17.15%;土壤有机质含量、耕地破碎度和道路可达性等因子的影响也较大,重要性占比分别为15.18%、12.58%和12.38%。本研究表明利用训练样本数据和机器学习方法可以有效评估采煤沉陷区耕地恢复力水平,为矿区土地复垦和生态修复决策提供科学依据。 展开更多
关键词 生态修复 恢复力 机器学习 采煤沉陷 耕地
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多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响
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作者 贾玉良 陈苏社 +5 位作者 邓强 周海丰 王巍 邹友峰 聂小军 陈志超 《水土保持研究》 北大核心 2025年第3期98-107,共10页
[目的]探明生态脆弱矿区多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响,为该地区土地复垦与生态修复提供科学依据。[方法]以神东矿区活鸡兔矿井为研究区,遴选一次、二次、三次采动裂缝区与未扰动区,通过土壤样品采集和分析,揭示不同采... [目的]探明生态脆弱矿区多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响,为该地区土地复垦与生态修复提供科学依据。[方法]以神东矿区活鸡兔矿井为研究区,遴选一次、二次、三次采动裂缝区与未扰动区,通过土壤样品采集和分析,揭示不同采动裂缝区土壤理化性质的变化及它们的相关性。[结果](1)土层深度、重复采动均显著影响裂缝区土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量和毛管持水量(p<0.05),且存在显著的交互作用(p<0.05);一次、二次采动裂缝区土壤孔隙度下降、容重增加,土壤持水能力下降;三次采动裂缝区土壤孔隙度与持水能力增加,土壤含水量显著高于未扰动区同一土层(p<0.05),最大值为15.01%(50—70 cm土层)。(2)重复采动显著影响裂缝区土壤全氮、碱解氮、全磷、有机质含量(p<0.05);一次、二次采动裂缝区土壤全氮、全磷含量显著低于未扰动区(p<0.05);三次采动裂缝区土壤全氮、碱解氮、全磷含量与未扰动区差异不显著(p>0.05),0—10 cm土层土壤有效磷、有机质含量分别为9.97 mg/kg,13.18 g/kg,显著高于其他区域(p<0.05)。(3)三次重复采动显著增强了裂缝区土壤物理性质、土壤养分含量与土壤含水量之间的负相关性(p<0.05)。[结论]多煤层重复采动下地表裂缝导致土壤理化性质空间异质性增强,但作用方向、作用程度与采动次数之间无相关性。 展开更多
关键词 地表裂缝 土壤理化性质 多煤层 重复采动 生态脆弱矿区
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