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新疆煤炭资源开发潜力与开发策略

煤炭学报 2024年第2期49卷 967-977页

作者：卞正富张益东王猛王长申韩晓彤牟守国任清晨李国栋中国矿业大学教育部矿山生态修复工程研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学碳中和研究院江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008 中国矿业大学公共管理学院江苏徐州221008 新疆大学地矿学院新疆乌鲁木齐830046

鉴于新疆煤炭资源赋存条件的独特性以及煤炭赋存区生态环境的脆弱性,科学开发新疆煤炭资源成为当务之急。为此,简要论述了新疆煤炭资源地质赋存条件、赋煤区水文地质条件、自然地理与生态环境条件,分析了新疆煤炭资源开发潜力。结果表明... 详细信息

鉴于新疆煤炭资源赋存条件的独特性以及煤炭赋存区生态环境的脆弱性,科学开发新疆煤炭资源成为当务之急。为此,简要论述了新疆煤炭资源地质赋存条件、赋煤区水文地质条件、自然地理与生态环境条件,分析了新疆煤炭资源开发潜力。结果表明:新疆煤炭资源极为丰富,全区预测煤炭资源量2.19万亿t,占全国总预测储量的40%以上;新疆共有24个预测资源量超过100亿t的煤田,其中5个煤田预测资源量超过1 000亿t,8个煤田预测资源量在400亿~1 000亿t,11个煤田预测资源量在100亿~400亿t;潜在煤炭资源量中,1 000 m以下浅储量占比52.8%。新疆煤炭资源以低阶烟煤和中阶烟煤为主要煤阶,其次是中煤阶煤中的高阶烟煤,而低煤阶煤中的褐煤和中煤阶煤中的超高阶烟煤以及高煤阶煤中的无烟煤,分布范围和数量极为有限,所占资源总量的比例很低;综合考虑疆煤外运、疆电外送、西气东输以及本地煤化工产业规划,预计2035年新疆煤炭产能有望超8亿t。在此基础上,构建了生态环境承载力评价指标体系,对新疆规划建设的五大煤矿区生态环境承载力进行了评价,得出:新疆煤炭资源赋存区生态环境承载力整体处于中低水平,五大煤矿区生态环境承载力均值排序为伊犁(0.42)>库拜(0.38)>和丰(0.31)>准东(0.25)>吐哈(0.22),呈现出由西到东递减的趋势。针对新疆煤炭资源开发条件与潜力,提出了优化煤炭资源开发布局、推动开采技术升级、推进智能采矿技术、强化绿色开采理念、拓展煤炭多元化利用渠道等策略。

关键词：新疆煤炭开发潜力生态承载力开发策略

公路桥梁裂缝修复用改性新材料性能测试及效果研究

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粘接 2024年第1期51卷 110-113页

作者：牟守国解团结东营市市政工程有限公司山东东营257091 东营市河道海堤服务中心山东东营257091

针对传统混凝土桥梁裂缝修复困难的问题,提出通过改性石蜡、碳纤维布与内置钢丝网水泥砂浆板对混凝土桥梁裂缝进行协同修复。试验对工业石蜡的改性条件进行优化,研究了改性石蜡、碳纤维布与内置钢丝网水泥砂浆板对混凝土桥梁裂缝的修复... 详细信息

针对传统混凝土桥梁裂缝修复困难的问题,提出通过改性石蜡、碳纤维布与内置钢丝网水泥砂浆板对混凝土桥梁裂缝进行协同修复。试验对工业石蜡的改性条件进行优化,研究了改性石蜡、碳纤维布与内置钢丝网水泥砂浆板对混凝土桥梁裂缝的修复效果。试验结果表明,工业石蜡∶石墨粉∶乳化剂∶环氧树脂=100∶1.5∶12∶12时,对工业石蜡的改性效果最好,在改性石蜡厚度为9 mm,侧面单面铺设2层碳纤维布,底面铺设一层内置钢丝网水泥砂浆板的条件下,桥梁混凝土开裂载荷提升至15.8 kN,破坏载荷提升至16.9 kN,裂缝的最终修复率约为32.1%,表现出良好的增韧效果和修复效果。

关键词：桥梁修复混凝土裂缝修复加固材料改性石蜡

新疆煤炭资源-水资源-自然生态地理组合类型划分及生态修复策略

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绿色矿山

绿色矿山 2024年第2期 191-205页

作者：于昊辰张建韩晓彤牟守国卞正富青岛科技大学经济与管理学院中国矿业大学矿区土地利用与生态安全治理研究中心中国矿业大学矿山生态修复教育部工程研究中心

源于不同类型资源配置或要素组合之下所呈现的区域差异性，分区分类、因地制宜是科学实施生态保护修复的题中之义。在新疆，大规模采矿扰动与干旱脆弱生态环境的空间耦合所导致的土地退化问题严峻，而资源禀赋及生态环境差异又决定了不... 详细信息

源于不同类型资源配置或要素组合之下所呈现的区域差异性，分区分类、因地制宜是科学实施生态保护修复的题中之义。在新疆，大规模采矿扰动与干旱脆弱生态环境的空间耦合所导致的土地退化问题严峻，而资源禀赋及生态环境差异又决定了不同矿区生态问题及保护修复措施的差异将是一种必然，但尚缺乏保护修复分类方案的理论与实践探索。为此，尝试从“煤炭资源-水资源-自然生态地理(简称CR-WR-PGE)”的不同组合类型出发，对新疆5个煤炭基地所涉及的矿区进行分类，进而提出差异化的生态保护修复策略。结果表明：(1)基于CR-WR-PGE的定性关联分析，构建了基于空间叠置法的CR-WR-PGE组合类型划分理念及概念模型，提出了包括3个方面、5项指标叠置的简化划分方式。(2)以5个煤炭基地为例，共划分出69种CR-WR-PGE组合类型，其中准东、吐哈、伊犁、库拜、和丰分别有15、17、25、33、24种不同的组合类型，并较为系统的分析了5个煤炭基地各自组合类型的主要特征。(3)结合CR-WR-PGE不同组合类型的共性与特性提出了新疆矿区三级分类体系，包括戈壁荒漠矿区、荒漠草原矿区和绿洲矿区3个Ⅰ级类，并细化为6个Ⅱ级类和17个Ⅲ级类。(4)基于Ⅰ级类划分结果，提出差异化的生态保护修复策略，其中戈壁荒漠矿区可适当放宽对于植被恢复的要求，并重视规模性砾幕层重构；荒漠草原矿区则可通过引导型修复模式，消除或减少人类活动负面扰动来促进土地生态系统要素的自我恢复；绿洲矿区在生态保护方面仍需由政府规划主导，但生态修复方面可允许资本有序注入矿山生态修复领域，探索建立多元市场化修复机制。未来，建议在矿区生态保护修复领域树立CR-WR-PGE组合类型这一新理念，既可为“一矿一策”提供边界和指导，又能为维护区域生态安全提供科学依据。

关键词：新疆煤矿区生态保护修复煤炭资源水资源自然生态地理

基于PLUS-InVEST模型的天山北坡生态系统碳储量时空变化与预测

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干旱区研究 2024年

作者：张顺鑫吴子豪闫庆武李桂娥牟守国中国矿业大学公共管理学院中国矿业大学公共管理学院

土地利用变化作为影响陆地生态系统碳储量的重要因素，研究两者间的关系对维持区域碳平衡和实现双碳目标具有重要意义。基于第三次新疆综合科学考察背景，分析天山北坡1990年、2000年、2010年、2020年土地利用变化与碳储量的定量关系，... 详细信息

土地利用变化作为影响陆地生态系统碳储量的重要因素，研究两者间的关系对维持区域碳平衡和实现双碳目标具有重要意义。基于第三次新疆综合科学考察背景，分析天山北坡1990年、2000年、2010年、2020年土地利用变化与碳储量的定量关系，结合PLUS和InVEST模型，模拟在历史趋势、水资源保护和经济发展3种情景下2030年区域碳储量的空间格局。结果表明：（1）草地和裸地是天山北坡主要土地覆被类型，1990—2020年耕地、林地、水域、建设用地和湿地面积增加，耕地面积增加最多，其余土地利用类型面积减少，草地减少最多。（2）1990—2020年天山北坡碳储量呈“先升后降”趋势，草地、裸地、耕地和林地间的转化是总碳储量变化的主要成因。（3）3种情景下碳储量均低于2020年水平，经济发展情景减幅最为显著，草地减少、裸地增加是碳损失的主要原因。

关键词：土地利用变化天山北坡碳储量 PLUS模型 InVEST模型

基于NDVI时间序列轨迹的草原露天矿区植被时空动态特征

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应用生态学报 2017年第6期28卷 1808-1816页

作者：贾铎王藏姣牟守国赵华中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116

采矿作用下草原露天矿区植被时空动态特征尚不明确.以胜利露天矿区为例,选取MODIS和Landsat影像,利用ESTARFM构建2001—2015年植被生长期一致的年际Landsat时间序列,以时间分割算法拟合像元NDVI时间序列轨迹,结合轨迹形态特征提取早期... 详细信息

采矿作用下草原露天矿区植被时空动态特征尚不明确.以胜利露天矿区为例,选取MODIS和Landsat影像,利用ESTARFM构建2001—2015年植被生长期一致的年际Landsat时间序列,以时间分割算法拟合像元NDVI时间序列轨迹,结合轨迹形态特征提取早期扰动型、持续扰动型、扰动稳定型、扰动稳定恢复型和扰动恢复型5种植被动态类型及各类型的时间特征.结果表明:胜利矿区植被动态类型以扰动恢复型为主,占各类型像元总数的55.2%,扰动稳定型和持续下降型次之,分别为25.6%和11.0%,早期扰动型和扰动稳定恢复型较小,分别为3.5%和4.7%.扰动多发于2004—2009年,稳定期多始于2008年,空间上多分布于露天采场和排土场,恢复期多始于2008年和2010年,其空间范围较小且集中于矿井外围和排土场.扰动持续时长以1年为主,稳定期持续时长以7年为主,恢复期持续时长中稳定恢复型为2~5年,扰动恢复型为8年.

关键词： NDVI 时间序列轨迹草原露天矿区时空动态

基于时间分割算法的半干旱矿区植被动态特征分析

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煤炭学报 2017年第2期42卷 477-483页

作者：王藏姣贾铎雷少刚牟守国中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116

分析半干旱矿区植被扰动与恢复动态特征,对矿区生态环境保护具有指导意义。以大柳塔煤矿为例,利用时间轨迹分割算法提取1994—2014年植被扰动与恢复时间及幅度特征,分析大柳塔煤矿各用地类型区植被空间分异及植被对煤炭开采响应特征。... 详细信息

分析半干旱矿区植被扰动与恢复动态特征,对矿区生态环境保护具有指导意义。以大柳塔煤矿为例,利用时间轨迹分割算法提取1994—2014年植被扰动与恢复时间及幅度特征,分析大柳塔煤矿各用地类型区植被空间分异及植被对煤炭开采响应特征。结果表明:1各类型区植被扰动/恢复发生的时间集中,各区域均于1995年发生大面积扰动与恢复;露天开采区第2次大面积植被扰动与恢复时间分别为2006和2009年,而工作面、重建区和小窑为2010年。幅度方面,建成区及工业广场植被扰动与恢复平均幅度最大,小窑扰动幅度与恢复幅度间差值最高。各类型区植被最大扰动持续时长均低于最大恢复持续时长。2工作面尺度,植被对煤炭开采扰动响应具有滞后性。工作面采后2 a植被扰动发生面积最大,而植被恢复面积随采后时长逐渐扩大。植被平均扰动幅度高于平均恢复幅度。时长方面,平均扰动持续时长为1.54~2.40 a,平均恢复持续时长为4.06~7.18 a。

关键词：时间分割植被动态半干旱矿区

经济发展与城市蔓延的Logistic曲线假说及其验证--基于华东地区典型城市的考察

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自然资源学报 2012年第5期27卷 713-722页

作者：李效顺曲福田陈友偲牟守国中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 南京农业大学中国土地问题研究中心南京210095

经济发展与城市蔓延一直是学者研究的热点,其假说大都建立在发展与保护矛盾不断激化的基础之上,论文基于国内外城市发展轨迹的判断,提出新的研究假说:经济发展与城市蔓延存在Logistic曲线关系,并选择华东地区典型城市进行实证检验。结... 详细信息

经济发展与城市蔓延一直是学者研究的热点,其假说大都建立在发展与保护矛盾不断激化的基础之上,论文基于国内外城市发展轨迹的判断,提出新的研究假说:经济发展与城市蔓延存在Logistic曲线关系,并选择华东地区典型城市进行实证检验。结果表明:第一,国外(区域)经济发展由快速城市化、工业化初级阶段过渡到高级或后工业化阶段进程中,对城市蔓延扩张的依赖程度逐渐减弱;第二,中国1978—2003年间经济发展与城市蔓延增长具有周期性波动特征,2003年以后两者波动出现明显脱钩或分歧;第三,实证结果显示,上海、南京、无锡和徐州的第二三产业GDP在分别达到2.91×1011、1.02×1011、4.43×1010、9.42×1010元时,城市蔓延扩张出现拐点,验证了研究假说,其规模上限分别为8.99×104、6.01×104、2.20×104、3.43×104 hm2。研究结论能够为我国城市蔓延治理和公共政策调整提供科学依据和直接参考。

关键词：经济发展城市蔓延 Logistic曲线假说验证

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西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估

煤炭学报 2020年第1期45卷 338-350页

作者：卞正富于昊辰侯竟牟守国中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学国土资源研究所江苏徐州221116 矿山生态修复教育部工程研究中心江苏徐州221116

中国西部生态环境极其脆弱,煤炭资源开发与自然因素共同作用导致的矿区土地退化不容忽视,本文旨在揭示我国西部煤矿区土地退化的成因、程度、分布与趋势,为矿区土地退化防治与国土空间生态修复提供数据基础与决策依据。提出了煤矿区土... 详细信息

中国西部生态环境极其脆弱,煤炭资源开发与自然因素共同作用导致的矿区土地退化不容忽视,本文旨在揭示我国西部煤矿区土地退化的成因、程度、分布与趋势,为矿区土地退化防治与国土空间生态修复提供数据基础与决策依据。提出了煤矿区土地退化的概念,将煤矿区土地退化的直接因素划分为挖损、塌陷和压占,间接因素或外在表现划分为土壤侵蚀、植被退化与沙漠化或石漠化,结合实地调查并辅以高分辨率与高光谱遥感数据解译,提取了上述土地退化因素信息,并提出了土地退化外在表现的分级评价标准,进而构建了西部煤矿区土地退化的综合评价模型,对分布于黄土高原区、西南山地丘陵区、北方草原区和西北干旱区的12个重点煤矿区进行了土地退化信息提取、土地退化因素分析与土地退化综合评价。结果表明:①影响井工煤矿的万吨塌陷率的因素有累计采厚、平均采深、煤层倾角及上覆岩性,影响露天煤矿的万吨损毁率的因素包括煤层厚度、剥离岩土厚度及其堆放方式。②不同地域的矿区土地退化主要表现有所不同:黄土高原区为植被退化和土壤侵蚀,西南山地丘陵区为土壤侵蚀,北方草原区与西北干旱区植被退化、土壤侵蚀与沙漠化3者兼有。③矿山尺度的土地退化要比矿区尺度的更为剧烈,露天开采引起的土地退化要强于井工开采;矿区尺度的土地退化程度与煤炭资源开发强度(用煤矿扰动面积与矿区总面积之比表示)有关,开发强度越大,矿区土地退化程度越严重,而土地退化程度与开发强度并不呈正比,它还与矿区的生态脆弱性或承载力有关。因此,不同区域、不同采煤方法造成的土地退化形式及退化程度不一,因此需要采取不同的修复策略;为防止过度土地退化,需要根据矿区生态承载力确定合适的开发强度。

关键词：土地退化影响因素评估煤矿区西部

基于SSA-Mann Kendall的草原露天矿区NDVI时间序列分析

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地球信息科学学报 2016年第8期18卷 1110-1122页

作者：贾铎牟守国赵华中国矿业大学(徐州)环境与测绘学院徐州221116 中国矿业大学(徐州)江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州221116

针对煤矿区植被指数时间序列研究中,存在年际尺度上对植被动态规律刻画不全面、月际尺度上因物候性周期波动导致变化趋势和周期振荡信号微弱难以提取、基于变换的变化检测物理意义不够明确的问题,本文以胜利露天矿区为例,在月际尺度,基... 详细信息

针对煤矿区植被指数时间序列研究中,存在年际尺度上对植被动态规律刻画不全面、月际尺度上因物候性周期波动导致变化趋势和周期振荡信号微弱难以提取、基于变换的变化检测物理意义不够明确的问题,本文以胜利露天矿区为例,在月际尺度,基于SSA-Mann Kendall重建草原露天矿区的采矿扰动区和伪不变特征区MODIS NDVI时间序列的趋势和周期振荡信号,从显著程度和突变时间2方面对趋势成分进行定量化分析,并结合各特征区周期振荡演变特征揭示采矿扰动下草原露天矿区植被生长的动态规律。结果表明:SSA-Mann Kendall能将NDVI时间序列的微弱信号充分放大,便于提取,并可对趋势成分进行定量化表达,结合周期振荡与趋势成分的演变特征有助于辅助识别矿区植被生长的动态特点;伪不变特征区植被无显著下降趋势,采矿扰动区下降趋势显著,且露天采场较排土场的趋势更为明显,草原露天矿区地表植被损伤具有突发性,突变点多发于矿井开工建设时;扰动形式差异导致部分矿井露天采场和排土场周期振荡演变特征存在差异,露天采场植被消失殆尽,排土场因植被恢复措施而具有更复杂的动态特点。

关键词： NDVI时间序列奇异谱分析 Mann Kendall 变化趋势周期振荡