煤层注水对煤矿灾害的防治作用机理研究

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作者 王刚 黄启铭 +3 位作者 程卫民 于岩斌 王振洋 李木坤 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页

国内外长期工程实践证实,煤层注水作为一种防控技术手段,能够从源头上有效治理煤尘、瓦斯及冲击地压等灾害,为煤矿安全生产提供了重要保障。本研究基于近年来国内外研究成果,从注水引发的煤体润湿改性、孔裂隙结构演化及力学性能调控三... 国内外长期工程实践证实,煤层注水作为一种防控技术手段,能够从源头上有效治理煤尘、瓦斯及冲击地压等灾害,为煤矿安全生产提供了重要保障。本研究基于近年来国内外研究成果,从注水引发的煤体润湿改性、孔裂隙结构演化及力学性能调控三个维度,系统梳理了煤层注水防治矿井灾害作用机理的研究成果。煤层钻孔注水在压力驱动下渗流进入煤体孔裂隙网络,通过水膜包裹煤尘颗粒、降低煤体表面能等途径抑制粉化核形成,实现粉尘污染的源头防控;水力润湿作用促使煤体强度弱化并提升煤体塑性,配合水力致裂产生的区域卸压效应,显著改善煤层应力分布状态,从而有效预防煤层冲击地压灾害。同时,注入煤层内部的水分子通过竞争吸附置换煤体孔隙内的瓦斯,结合高压水力增透机制,显著强化煤层瓦斯的流动性,大幅提升煤层瓦斯抽采效率。尽管现有研究已从多角度阐明了注水防灾机理,但在深部复杂地质条件下,注水渗润的各向异性特征、水-煤-气-应力多场耦合动态响应机制,以及地质力学环境变异对注水效果的影响等方面仍需深入探索。这些关键问题的突破将为发展适应深部开采条件的煤层注水新技术提供理论支撑,推动煤矿灾害水力化防治水平迈上新台阶。 展开更多

关键词 煤层注水 粉尘 冲击地压 煤与瓦斯突出 防治机理

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不同时间窗下露天矿边坡真实孔径雷达监测预警研究

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作者 丁辉 祁利民 姜杰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第5期65-72,80,共9页

为了研究真实孔径雷达在露天矿滑坡灾害监测预警中的应用,基于蠕动变形三阶段理论,建立真实孔径雷达预警模型,分析滑坡时间预测预报方法,提取雷达监测位移数据,探讨不同时间窗TW(Time Windows)下应用速度倒数法预警模型线性拟合方法,并... 为了研究真实孔径雷达在露天矿滑坡灾害监测预警中的应用,基于蠕动变形三阶段理论,建立真实孔径雷达预警模型,分析滑坡时间预测预报方法,提取雷达监测位移数据,探讨不同时间窗TW(Time Windows)下应用速度倒数法预警模型线性拟合方法,并根据临滑前加速变形阶段OOA(Onset of Acceleration)之后的变形速度数据进行线性拟合预测滑坡时间的规律。研究结果表明:基于边坡变形三阶段蠕变理论,随着所选取的新的起始点SP(Start Point)的推移,所预测的滑坡时间不断接近真实滑坡时间;随着时间窗的不断减小,滑坡预测时间不断逼近真实滑坡时间,在监测预警中应当选取较小的时间窗,以提高数据展示的敏感性和滑坡预测时间的准确性。 展开更多

关键词 露天矿山 滑坡灾害 监测预警 真实孔径雷达 时间窗 速度倒数

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煤自燃初期低温氧化产热特性及关键结构演变特征 被引量：1

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作者 刘浩 李增华 +2 位作者 王刚 牛会永 谭波 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3518-3533,共16页

煤自燃初期氧化产热是导致煤自燃的根源,也是衡量煤自燃危险性最直接的评价指标。为了测定煤在自燃初期消耗单位氧气产生的氧化热,创新性地通过六通阀与定量环组合,精确控制向煤样罐中通入的空气量,并基于煤氧化热理论构建计算模型,测... 煤自燃初期氧化产热是导致煤自燃的根源,也是衡量煤自燃危险性最直接的评价指标。为了测定煤在自燃初期消耗单位氧气产生的氧化热,创新性地通过六通阀与定量环组合,精确控制向煤样罐中通入的空气量,并基于煤氧化热理论构建计算模型,测定煤在自燃初期不同条件下的单位耗氧氧化热。结果表明:在50℃恒温氧化条件下,LJ、WD、ZZ、XT 4种煤样消耗单位氧气产生的氧化热分别为66.94、40.76、42.82、23.31 kJ/mol。这一发现表明,煤自燃初期产生的氧化热远低于数值模拟中常用的氧化热数值300 kJ/mol,且变质程度最低的LJ煤氧化放热量最大,4种煤样都在氧化时间为40 s左右时达到了最大产热速率。为了分析自燃初期不同煤样的产热量呈现差异性的原因,通过低温氮气吸附试验测试煤样的孔隙结构,结果发现煤的孔隙结构不是决定煤氧化放热量差异的主导性因素,孔隙结构更发育只是有效促进了煤氧复合反应。而电子顺磁共振试验结果表明煤自燃初期氧化产热是由反应位点控制的动力学行为,煤样原生反应位点的数量是决定产热量的主导因素。初始氧化温度的升高使得煤中初始反应位点增多,也使得煤产生反应位点的速率加快。反应位点的本质为自由基,自由基浓度的增加速率决定了煤氧化反应的速率。 展开更多

关键词 煤自燃初期 产热特性 产热机理 孔隙结构 自由基

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黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用研究现状与展望

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作者 陈绍杰 江宁 +2 位作者 张根旺 蒋春林 高群 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期12-22,共11页

【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现... 【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现沉陷区水土资源集约开发利用和促进黄河流域生态保护与高质量发展的重要路径,以更好地统筹其水土资源,解决沉陷积水和缓解矿区城市用水短缺问题。【方法】针对我国高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用理论与实践进行了梳理总结,对比分析了“主动”与“被动”构建平原水库技术优势与不足,从4个方面介绍高潜水位采煤沉陷区主动构建平原水库的理论基础及现状,并在梳理各采煤沉陷区平原水库建设利用实践的基础上,对“主动”式构建平原水库发展进行展望及效益优势评价。【进展】(1)“主动”建设平原水库更有利于“蓄水-调水-供水”、增加库容和耕地复垦率,是有效解决高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水和缓解城市用水短缺局面的重要方法;(2)目前利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库多为沉陷积水形成之后,因势利导的“被动”构建,“主动”构建平原水库的实践较少且基础理论研究不足,缺乏科学系统的理论技术体系;(3)沉陷积水-采动动态耦合地层损伤与演化、采掘计划-沉陷预测-库容调控优化、沉陷-积水-坝体的一体化全时序多方位智能监测等关键科学问题缺乏深入研究;(4)通过提前预剥离地表土壤“主动”构建水库,库容量增加30%~45%,耕地复垦率增加60%~70%,能有效保障区域农业和工业用水量,生态系统稳定。【展望】未来应加强基础理论相关研究以保障水库的安全修建和运营,在技术发展方面推广新技术、新材料的研发与应用,全面打造“蓄水-复垦-碳汇”于一体的综合型智能生态水库,在政策和标准方面建立健全全链条技术标准体系,将沉陷区平原水库建设纳入矿区生态修复规划,保障政策的连贯性和资金支持,为进一步促进黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库科学建设利用提供方向和思路。 展开更多

关键词 黄河下游 高潜水位 采煤沉陷区 沉陷积水 平原水库 主动构建

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冲击荷载下倾斜煤层沿空留巷底板破坏机理与控制方法

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作者 刘学生 赵志鹏 +3 位作者 范德源 李学斌 宋世琳 杨生龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期213-227,共15页

受倾斜煤层基本顶侧向回转下沉产生的冲击荷载影响,沿空留巷围岩变形破坏严重,底鼓问题尤为显著。以某矿1301S工作面沿空留巷底板大变形控制为工程背景,首先,基于基本顶“O-X”破断运动特征,根据达朗贝尔原理及朗肯土压力理论,建立基本... 受倾斜煤层基本顶侧向回转下沉产生的冲击荷载影响,沿空留巷围岩变形破坏严重,底鼓问题尤为显著。以某矿1301S工作面沿空留巷底板大变形控制为工程背景,首先,基于基本顶“O-X”破断运动特征,根据达朗贝尔原理及朗肯土压力理论,建立基本顶侧向回转下沉动力学模型,分析倾斜煤层支承压力作用下巷道底板受力情况,揭示冲击荷载影响下巷道底板破坏机理,定义巷道底板失稳力学判据η。然后,通过数值模拟对比分析冲击荷载扰动前后底板的破坏特征,探究不同因素影响下底板破坏特征。最后,从荷载源控制及承载体强度2个方面进行综合考虑,提出底鼓控制方法,并在1301S工作面沿空留巷开展现场应用。结果表明:基本顶侧向回转下沉产生远超自重的冲击荷载与支承压力间接作用至巷道底板的挤压荷载相互叠加,共同导致巷道发生底鼓大变形。冲击荷载强度与基本顶断裂长度、高度、容重及采高呈正相关,将现场实测数据代入巷道底板失稳力学判据得η=1.06>1,巷道底板发生压曲失稳,与现场巷道底鼓大变形现象相符。动载扰动后,巷道底鼓量及底板破坏深度大幅增加;随冲击荷载强度的减小及底板抗弯刚度增大,巷道最大底鼓量及底板破坏深度减小;巷道底板破坏过程依次经历缓慢变形到突变变形再到变形稳定3个阶段。提出以爆破切顶为主、底板分层注浆为辅的底鼓联合控制方法,现场监测结果显示,沿空留巷底鼓得到有效控制,最大底鼓量降低了73.4%,围岩整体稳定性好。 展开更多

关键词 倾斜煤层 冲击荷载 动力学 压曲失稳 底鼓联合控制

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基于OC-RPIM的压裂电位监测法模拟特征分析

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作者 李洋 刘得军 +2 位作者 丁昊 陈韵 张城煌 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第5期170-178,共9页

水力压裂监测过程中,信号特征可以反映裂缝扩展状态,因此基于电位监测方法和正演模拟算法对垂直井压裂裂缝信号特征进行了模拟分析。为了提高正演模型的稳定性及准确性,首先,针对二维电场方程,采用了可自适应调节形状参数的全局形状参... 水力压裂监测过程中,信号特征可以反映裂缝扩展状态,因此基于电位监测方法和正演模拟算法对垂直井压裂裂缝信号特征进行了模拟分析。为了提高正演模型的稳定性及准确性,首先,针对二维电场方程,采用了可自适应调节形状参数的全局形状参数径向基点插值法(OC-RPIM),这样可以避免因使用不合理形状参数而带来的误差;其次,采用法向良导体界面等效方法对压裂裂缝进行简化建模,以提高多尺度问题计算的稳定性。正演结果表明,井壁电位信号的变化率会随着裂缝半径的增大逐渐降低,在地层电导率变化不大的条件下,建议采用远点井壁电位监测方式来提高裂缝半径的识别范围;在地层与裂缝填充物电导率对比度较高条件下,井壁电位信号与裂缝半径有更强的关联性,且其他因素对井壁信号的影响得到有效削弱。研究结果为电位法压裂监测信号解释提供了理论支撑,并提供了针对电位法压裂监测信号的有效正演手段。 展开更多

关键词 水力压裂 裂缝监测 电法测井 径向基点插值法 自适应

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承压积水作用下临空损伤煤柱宏观破坏特征与渗流规律

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作者 刘伟韬 陈东祺 +2 位作者 刘玉本 杜衍辉 赵吉园 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期140-153,共14页

【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结... 【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结构对煤体稳定性的影响,引入相对稳定的初始损伤裂隙概念,基于损伤力学理论建立临空煤体的“流–应力–损伤”(HMD)耦合力学模型,采用COMSOL有限元分析临空损伤煤柱受单侧压力水影响下渗流破坏过程。【结果和结论】初始损伤裂隙的力学参数会显著影响煤体产生二次损伤的时间,两者之间存在临界阈值;损伤裂隙的存在会显著影响临空煤柱的稳定性,在单侧水压的作用下呈现出非对称的破坏形态,局部突水处的流速相比损伤前提高了2个数量级;裂隙结构会影响煤体失稳过程,随着裂隙角度从30°增加到60°,煤体的失稳时间从7.0 h缩减至4.1 h,而0°裂隙模型由于应力方向的特殊性失稳时间最短,仅为3.9 h;从损伤发育的宏观过程来看,不同模型均经历了从初始损伤裂隙尖端二次发育→损伤破坏贯通边界→大面积损伤区域扩展→边界局部突水通道形成的4个阶段;从模型损伤单元数量的演化特征来看,呈现损伤发育和快速扩展2个阶段,裂隙结构对发育速度的影响主要作用在损伤发育阶段,而不同模型快速扩展阶段的时间差异并不明显。研究结果可以为采空区隔水煤体的稳定性判断与失稳过程识别提供参考。 展开更多

关键词 临空煤柱 采空区积水 初始损伤裂隙 流–应力–损伤耦合模型 失稳前兆

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基于FRP-PCM加固的既有病害隧道加固性能评价 被引量：1

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作者 许振玉 张学朋 +3 位作者 李宁博 蒋宇静 陈红宾 刘林胜 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期186-194,共9页

为提高隧道工程安全运维能力,通过截面极限承载力,实现纤维增强聚合物水泥砂浆基复合材料(FRP-PCM)补强加固既有病害隧道性能的量化评价和选型的量化设计。基于有限差分原理建立隧道损伤模型,开展FRP-PCM补强病害隧道稳定性分析数值试验... 为提高隧道工程安全运维能力,通过截面极限承载力,实现纤维增强聚合物水泥砂浆基复合材料(FRP-PCM)补强加固既有病害隧道性能的量化评价和选型的量化设计。基于有限差分原理建立隧道损伤模型,开展FRP-PCM补强病害隧道稳定性分析数值试验,根据相关规范作出截面极限承载力曲线(又称M-N曲线)综合评判隧道安全情况,同时,提出M-N曲线风险系数α,实现加固效果的定量化评价,并与工程规范相结合建立FRP型号的设计选型方案。结果表明:衬砌拱顶产生空洞时,通过M-N曲线判断拱顶部位和拱肩部位较危险。当围岩质量越差、衬砌混凝土劣化程度越高、松动压力高度越大时,FRP-PCM方法加固性能越显著;在劣化程度80%、围岩等级V级、松动压力高度19.2 m(2D)的工况条件下,经过不同型号FRP补强后能使衬砌M-N曲线风险系数降低23%~32%,较大提升衬砌的安全性能。基于M-N曲线风险系数,可根据围岩等级、松动压力高度、衬砌损伤情况等因素选择最优FRP型号进行补强加固。 展开更多

关键词 既有病害隧道 纤维增强聚合物水泥砂浆基复合材料(FRP-PCM) 加固性能 M-N曲线 衬砌病害

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糖蜜基泡沫抑尘剂的绿色合成及抑尘机理研究

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作者 马洪涛 管彦太 +8 位作者 刘建峰 智荣臻 孙凤荣 郭坤 王杰 自卫 姚传平 赵新义 赵梦柔 《金属矿山》 北大核心 2025年第8期209-217,共9页

为预防和控制煤尘造成的尘肺病和大气污染等问题,遵循“以废治尘”原则,利用制糖业副产物糖蜜制备了糖蜜基泡沫抑尘剂。通过在粘结剂糖蜜溶液(TM)中加入保水剂羧甲基壳聚糖(CMCS)、润湿剂鼠李糖脂(RL)、起泡剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)... 为预防和控制煤尘造成的尘肺病和大气污染等问题,遵循“以废治尘”原则,利用制糖业副产物糖蜜制备了糖蜜基泡沫抑尘剂。通过在粘结剂糖蜜溶液(TM)中加入保水剂羧甲基壳聚糖(CMCS)、润湿剂鼠李糖脂(RL)、起泡剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB),机械搅拌发泡得到糖蜜基泡沫抑尘剂(TM-CMCS/RC)。利用正交试验优化配比,通过接触角、固化层硬度和抑尘效率等试验测试性能,借助FT-IR、SEM和热重等表征手段分析结构,并利用Mate-rials Studio软件进行分子动力学模拟。试验结果表明:经抑尘剂处理,煤样表面羟基含量增加,亲水性增强;煤尘间空隙和裂缝被填补,形成了致密的固化层;该抑尘剂热稳定性良好,在露天煤矿的极端环境下内部结构稳定;抑尘剂的接触角为35.28°,润湿性能良好;固化层抗压强度达53.56 kPa,能有效抵御风蚀,在风速12 m/s时固尘率仍超90%,抑尘效果显著优于其他对比样品,能满足露天煤矿煤尘治理的实际需求。分子动力学模拟结果表明,与水/煤系统相比,抑尘剂/煤系统中煤-水界面吸附层厚度增加了4×10^(-10) m,水的扩散系数D减小,说明抑尘剂增强了对煤分子的润湿和吸附能力。该抑尘剂环保可降解,制备方便,对煤尘治理和煤矿可持续发展具有重要意义。 展开更多

关键词 煤尘 糖蜜 生物表面活性剂 泡沫抑尘剂 分子动力学模拟

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开挖蓄水条件下边坡破坏机理及稳定性研究

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作者 费晓欧 缪海宾 陆丹丹 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期166-174,共9页

为研究开挖蓄水对边坡上部重要建(构)筑物的影响,利用物理实验探究开挖和蓄水过程中边坡岩体的应力、变形、地表沉降以及孔隙水压力的变化情况,对开挖扰动以及蓄水的作用下边坡体与断层构造带变形、破坏特征及其规律进行分析。研究结果... 为研究开挖蓄水对边坡上部重要建(构)筑物的影响,利用物理实验探究开挖和蓄水过程中边坡岩体的应力、变形、地表沉降以及孔隙水压力的变化情况,对开挖扰动以及蓄水的作用下边坡体与断层构造带变形、破坏特征及其规律进行分析。研究结果表明:开挖会导致岩体应力重新分布,近坡面应力变化较大,开挖时上盘岩体在自重力的作用下会沿断层破碎带产生相对错动。蓄水初期,边坡坡体表面受到动静水压力作用产生压密变形,内部孔隙水压力升高,边坡向临空向变形,坡顶出现沉降趋势。实验结果可为高陡露天煤矿滑坡防控提供理论参考。 展开更多

关键词 边坡稳定性 开挖卸荷 坡体变形 沉降 滑坡

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露天矿区地貌重塑研究进展与展望

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作者 焦晓亮 张建莹 +2 位作者 雷少刚 夏嘉南 张秋园 《中国煤炭》 2025年第11期70-77,共8页

在简要分析露天矿区主要生态环境问题的基础上,系统梳理了露天矿区地貌重塑的理论内涵、技术演进与演化模型发展,指出地貌重塑是露天矿区生态修复的核心前置环节。露天矿区地貌重塑理论基础起源于地貌学领域,在遵循近自然引导型生态修... 在简要分析露天矿区主要生态环境问题的基础上,系统梳理了露天矿区地貌重塑的理论内涵、技术演进与演化模型发展,指出地貌重塑是露天矿区生态修复的核心前置环节。露天矿区地貌重塑理论基础起源于地貌学领域,在遵循近自然引导型生态修复原则基础上,露天矿区地貌重塑理念开始向近自然地貌重塑转变升级;露天矿区地貌重塑技术方法从传统采-排-复模式发展至近自然重塑,融合河流、水文地貌理论,目前已迈入近自然地貌重塑的新阶段。最后指出,未来应在“生态优先、系统治理”的原则下,深化矿区排土场类型、水文过程与生态重建的协同研究,强化基于遥感监测、人工智能和数字孪生等新技术的精准设计与动态监管,探索矿群协同治理模式,构建可持续、低成本、高效益的地貌重塑体系,为露天矿区生态修复和区域生态安全格局构建提供科学依据和实践路径。 展开更多

关键词 露天开采 地貌重塑 近自然修复 矿区生态修复 协同治理

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大型煤矿区复垦土壤养分空间分布特征及评价研究

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作者 孟曦 张秋园 +4 位作者 方杰 刘竞超 宋豪 赵勇强 程伟 《中国煤炭》 2025年第11期20-29,共10页

在东部煤炭资源量大幅减少的背景下,西部干旱-半干旱区草原区已成为我国重要的能源接替区和战略能源储备区。煤炭资源开发不可避免的对矿区造成高强度、大规模扰动,严重影响了矿区生态系统结构完整性和功能可持续性。研究矿区尺度土壤... 在东部煤炭资源量大幅减少的背景下,西部干旱-半干旱区草原区已成为我国重要的能源接替区和战略能源储备区。煤炭资源开发不可避免的对矿区造成高强度、大规模扰动,严重影响了矿区生态系统结构完整性和功能可持续性。研究矿区尺度土壤养分空间特征及肥力等级评估对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取准格尔矿区土壤作为研究对象,利用统计学和克里金插值方法研究准格尔煤炭基地土壤养分含量现状及分布特征,并对土壤肥力水平进行研究和评价。结果表明:准格尔旗矿区土壤有机质、全氮、水解性氮、速效磷、速效钾的平均含量分别为7436.33±6011.70、300.01±165.92、26.97±16.61、2.91±2.23、97.80±58.72 mg/kg。矿区土壤有机质含量在空间分布上呈现从西向东递减的趋势,全氮在空间分布上呈现出斑块状,水解氮从空间分布上呈现不规则分布,速效磷空间分布较均匀,速效钾的空间分布呈现从西向东递增的趋势。矿区土壤有机质和全氮之间呈极显著的正相关关系,有机质、水解氮含量与海拔均呈极显著的正相关关系,水解氮及速效钾的含量还受坡度的影响,与坡度呈现显著的相关关系。研究结果为精准、高效、差异化的矿区复垦策略制定提供了直接的、分类指导的科学依据。 展开更多

关键词 矿山生态修复 大型煤炭基地 土地复垦 土壤肥力

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融合PROSAIL模型与机器学习的矿区植被叶绿素含量反演

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作者 蒋立翔 雷少刚 +3 位作者 侯宁 孙永桥 徐俣璠 曹海滨 《中国煤炭》 2025年第11期78-87,共10页

植被叶绿素含量是衡量植被生理状态的关键参数,对其开展精准监测对于矿区生态修复成效评估与区域生态环境管理具有重要意义。传统地面测量方法虽精度较高,但难以实现大范围、动态化监测;而基于单一经验模型或物理模型的遥感反演方法在... 植被叶绿素含量是衡量植被生理状态的关键参数,对其开展精准监测对于矿区生态修复成效评估与区域生态环境管理具有重要意义。传统地面测量方法虽精度较高,但难以实现大范围、动态化监测;而基于单一经验模型或物理模型的遥感反演方法在复杂矿区环境中精度和稳健性不足。基于此,以哈尔乌素煤矿排土场为研究对象,提出一种融合PROSAIL辐射传输模型与随机森林(Random Forest,RF)算法的矿区植被叶绿素含量反演方法。在PROSAIL参数空间内进行大规模随机采样,生成覆盖不同植被生长状态的模拟光谱数据,并结合传感器光谱响应函数转换后作为训练样本,引入RF算法建立光谱特征与植被叶绿素含量间的非线性映射关系,并应用该模型对Sentinel-2影像开展高精度矿区植被叶绿素含量反演。基于97个地面样点的验证结果表明,RF_PROSAIL耦合模型反演精度最优(R^(2)=0.72,RMSE=6.93μg/cm^(2),MAE=5.30μg/cm^(2)),其拟合精度较单一PROSAIL模型和RF模型分别提高约20%和16%,且误差显著降低。此外,植被叶绿素含量的空间分布结果显示矿区植被恢复状况与开采扰动强度高度一致。该混合模型充分结合了物理机理与数据驱动算法优势,可在减少对地面样点依赖的同时显著提高参数反演精度和稳健性,为矿区生态监测与精准治理提供了可靠技术支持和科学依据。 展开更多

关键词 叶绿素含量 Sentinel-2多光谱 PROSAIL模型 机器学习 遥感反演模型

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隧道病害健康诊断及维修加固技术研究综述

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作者 蒋宇静 潘竹田 +1 位作者 张学朋 李宁博 《中国安全科学学报》 2025年第11期139-148,共10页

为减少隧道衬砌病害,延长隧道的安全使用年限,从隧道病害诊断和维修加固角度出发,构建隧道衬砌病害诊断框架,探索病害隧道维修加固手段。通过综述分析隧道病害健康诊断及维修加固技术的应用现状,系统梳理各类检测技术的优缺点,总结病害... 为减少隧道衬砌病害,延长隧道的安全使用年限,从隧道病害诊断和维修加固角度出发,构建隧道衬砌病害诊断框架,探索病害隧道维修加固手段。通过综述分析隧道病害健康诊断及维修加固技术的应用现状,系统梳理各类检测技术的优缺点,总结病害诊断方法与补强措施。研究结果表明:无损检测技术已从单一化、半自动化向集成化、智能化发展,声波法、地质雷达法、激光扫描等技术在效率与精度上各有特性,摄影测量与多传感器融合的自动检测系统逐步应用但存在多病害同步检测瓶颈;维修加固技术中,传统方法难以满足低成本、高安全性需求,纤维增强复合材料(FRP)等新型技术虽具优势但存在成本高、环境适应性不足等问题。 展开更多

关键词 病害隧道 衬砌病害 无损检测 健康诊断 维修加固技术

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