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东部煤粮复合区采煤沉陷地边采边复时机

煤炭学报 2023年第1期48卷 373-387页

作者：胡振琪李根生袁冬竹中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学公共管理学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

东部高潜水位煤粮复合区采煤沉陷导致连片耕地积水,加剧了区内煤炭保供和粮食生产之间的矛盾。为了协调耕地保护与地下采煤的关系,采用边采边复技术,可以实现地面复垦技术与井下采煤技术的耦合,在高潜水位矿区可显著提高复垦率。复垦时... 详细信息

东部高潜水位煤粮复合区采煤沉陷导致连片耕地积水,加剧了区内煤炭保供和粮食生产之间的矛盾。为了协调耕地保护与地下采煤的关系,采用边采边复技术,可以实现地面复垦技术与井下采煤技术的耦合,在高潜水位矿区可显著提高复垦率。复垦时机的选择是边采边复的关键,直接决定复垦工程的成败。梳理了影响边采边复时机选择的自然因素和人为因素,提出了2种边采边复时机类型:(1)采动地表临界积水下的理论复垦时机;(2)采动地表浅积水(积水深度0~3 m)下的实际复垦时机。以单一煤层开采为例,研究了采动地表积水与地下开采的时空关系,提出了采动地表临界积水启动距及积水边界角,揭示了工作面推进速度与理论复垦时机的时空关系。提出以采动地表临界积水下沉值为约束的井下减沉的耕地源头保护措施,构建了采区尺度下的跳采全采工作面临界宽度模型和浅积水下的实际复垦时机模型。案例研究表明:以顾桥煤矿北一采区临界积水下沉值1.00 m为约束,所优化的跳采全采工作面宽度可将复垦时机延迟到全采阶段,即推迟复垦时间和延长耕地使用寿命12.5 a。模拟了龙固煤矿不同采动积水深度下的复垦耕地面积变化,构建了复垦时机与复垦率之间的定量模型,以此预测了不同复垦率指标下的最佳复垦时机区间及浅积水条件下的最佳复垦率,认为相对积水深度为0.6时,为该采矿地质条件下的最佳复垦时机,当复垦耕地率差值控制在5%时,最佳复垦时机为地表积水相对深度0.7067。最后,讨论了边采边复的投入产出效益,认为边采边复技术可显著提高土地复垦效益,从源头上将采煤引起的社会和生态负效益内部化,该技术具有技术可行、经济合理和生态友好的优势。研究结果可为高潜水位煤矿区边采边复时机优选和井上下采复耦合提供理论支撑和案例参考。

关键词：采煤沉陷煤粮复合区边采边复复垦时机矿区生态修复

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再论煤矿区生态环境“边采边复”

煤炭学报 2020年第1期45卷 351-359页

作者：胡振琪肖武赵艳玲中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083 浙江大学公共管理学院浙江杭州310058

煤炭资源开发与利用带来一系列生态环境问题,发展与保护的矛盾在经济高速发展背景下冲突日益显著。在当前生态文明建设背景下,矿区生态环境保护与修复成为热点与焦点。针对煤炭资源开发过程中形成的采煤沉陷、露天采场、固体废弃物堆积... 详细信息

煤炭资源开发与利用带来一系列生态环境问题,发展与保护的矛盾在经济高速发展背景下冲突日益显著。在当前生态文明建设背景下,矿区生态环境保护与修复成为热点与焦点。针对煤炭资源开发过程中形成的采煤沉陷、露天采场、固体废弃物堆积等损毁对象,以及由此产生的耕地损失、环境恶化、空气污染、矿-地冲突等矿区生态环境与社会问题,改变原有的“末端治理”理念,提出煤矿生态环境“边开采边修复”(简称“边采边复”)理念、技术以及实现路径。认为煤矿区生态环境“边采边复”是基于“源头和过程控制”的理念,而不是传统的“末端治理”理念,其特点是在采矿过程中,同步(时)治理。“边采边复”概念中的“复”既包含狭隘的“复垦(复耕)”,也包含Ecological Restoration中的“修复”的概念,其核心目的是为了及时恢复治理损伤的生态环境,缓解煤炭资源开发利用与环境保护之间的矛盾,确保矿业活动朝着可持续、循环与绿色的方向发展。因此,“边开采边复垦(广义的复垦)”、“边开采边修复”、“边开采边治理”都是一个意思,都可简称“边采边复”或“边采边治”。基于笔者提出的井工矿边采边复技术基础上,进一步凝练与阐述了煤矿区生态环境“边采边复”理念,讨论了煤矿生态环境“边采边复”的原理与类型,介绍了露天矿、采煤沉陷地、煤矸石3种主要损毁对象边采边复的关键技术。煤矿生态环境是一个整体与系统,“边采边复”是贯彻和实施山水林田湖草生命共同体,实现整体保护、系统修复与综合治理的有效保障。边采边复需要考虑治理修复过程的动态性、系统要素的均衡性、整体价值的最大性。为了促进边采边复理念与技术的发展与进步,仍有以下几个方面需要进行深入的研究:①以系统思维的角度考虑自然资源要素的边采边复综合效益;②加强边采边复与资源开采的耦合与优化调整机制研究;③加强新材料、新技术和新方法与边采边复技术的融合。

关键词：煤矿区生态环境源头治理边采边复土地复垦

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浅析矿山土地复垦的新技术——边采边复

科学技术创新 2022年第28期 5-8页

作者：徐周徐州市生态文明建设研究院江苏徐州221000

传统采煤沉陷地复垦土地恢复率低、周期长、成本高,因积水大量珍贵地表熟土被浸没破坏,存在众多弊端。通过分析研究边采边复技术,发现边采边复技术的土地恢复率更高。边采边复的关键技术主要有三个方面,一是边采边复位置和范围的确定;... 详细信息

传统采煤沉陷地复垦土地恢复率低、周期长、成本高,因积水大量珍贵地表熟土被浸没破坏,存在众多弊端。通过分析研究边采边复技术,发现边采边复技术的土地恢复率更高。边采边复的关键技术主要有三个方面,一是边采边复位置和范围的确定;二是边采边复复垦时机选择;三是边采边复复垦标高设计。

关键词：边采边复土地复垦关键技术

基于两端逼近算法的边采边复基塘布局确定方法

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煤炭科学技术 2019年第5期47卷 206-213页

作者：张瑞娅胡振琪肖武刘坤坤石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083 浙江大学公共管理学院浙江杭州310058

为了优选确定采煤沉陷地边采边复规划设计中最佳基塘复垦布局、提高耕地恢复率、降低复垦成本,根据边采边复技术思想和采煤沉陷特征,分析了影响边采边复基塘布局的4个方面因素,并在此基础上建立了基于两端逼近算法的边采边复基塘布局确... 详细信息

为了优选确定采煤沉陷地边采边复规划设计中最佳基塘复垦布局、提高耕地恢复率、降低复垦成本,根据边采边复技术思想和采煤沉陷特征,分析了影响边采边复基塘布局的4个方面因素,并在此基础上建立了基于两端逼近算法的边采边复基塘布局确定方法和流程,以安徽省淮南市某高潜水位煤矿为研究对象进行了模拟验证。结果表明:该边采边复基塘布局确定方法简单有效,与传统复垦最终基塘布局相比耕地恢复率可以提高17.48%,更好地保护了当地珍贵的耕地资源,保障了粮食安全;与此同时在基塘比例一定的情况下,边采边复最终基塘布局能够节省约13.40%的外来充填土方费用,从而降低复垦成本。

关键词：边采边复基塘布局采煤沉陷地两端逼近算法

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山东龙堌矿某单一工作面边采边复时机优选

金属矿山 2018年第1期47卷 187-192页

作者：袁冬竹胡振琪胡家梁陈景平中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

我国传统采煤沉陷地复垦多采取沉陷后再复垦的模式,复垦时间长、复垦率低。近年来,有学者提出了边采边复的理论,并取得了一定的成果,但该类研究多针对多煤层或单一煤层开采造成的大范围损毁区域,并且相应的边采边复技术研究也是根据大... 详细信息

我国传统采煤沉陷地复垦多采取沉陷后再复垦的模式,复垦时间长、复垦率低。近年来,有学者提出了边采边复的理论,并取得了一定的成果,但该类研究多针对多煤层或单一煤层开采造成的大范围损毁区域,并且相应的边采边复技术研究也是根据大范围内各阶段的地表变形情况来制定复垦方案,无法有效体现出地面复垦与地下开采的动态结合机理。以山东龙堌矿的某一工作面开采形成的沉陷地为例,进行单一工作面的边采边复技术研究。根据所选工作面的推进速度,划分了8个阶段,对各个阶段的开采进行了土地损毁情况分析,按照损毁程度及损毁地类型划分为9个评价单元,分别进行了土地复垦适宜性评价。结合适宜性评价结果将各单元合并为不同的复垦单元分别进行复垦规划,合理安排复垦施工工程,通过对比每个阶段可复垦出的耕地面积与相应的复垦成本,优选出了最佳复垦时机,以较低的成本尽可能复垦出更多的耕地。

关键词：土地复垦单一工作面边采边复复垦时机高潜水位

基于GIS的高潜水位煤矿区边采边复表土剥离策略

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中国矿业 2014年第4期23卷 97-100页

作者：肖武王培俊王新静余洋陈超中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

高潜水位煤矿区采煤塌陷后积水现象严重,积水后再治理造成复垦后耕地所占比例低,复垦成本增多,且施工难度增大。在地面沉陷积水前,预先进行表土的剥离存储以便后期复垦利用,是提高复垦效率的最有效方法。本文以山东某矿工作面为例,结合... 详细信息

高潜水位煤矿区采煤塌陷后积水现象严重,积水后再治理造成复垦后耕地所占比例低,复垦成本增多,且施工难度增大。在地面沉陷积水前,预先进行表土的剥离存储以便后期复垦利用,是提高复垦效率的最有效方法。本文以山东某矿工作面为例,结合GIS的空间分析功能,将地面划分为40m×40m的地面格网单元(共7875个),对煤炭开采后地面的动态沉陷过程进行了模拟,明确了地面开始沉陷及出现积水的时间,最后定量的确定了461个地面格网单元表土剥离的时间、范围与深度,剥离的表土可用于后期土地复垦工作。研究有利于井工煤矿区的边采边复技术的研发,并促进开采与治理的同步进行。

关键词： GIS 边采边复表土剥离策略煤矿区

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矿山土地复垦的新理念与新技术——边采边复

煤炭科学技术 2013年第9期41卷 178-181页

作者：胡振琪肖武中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

从环境保护和科学开采的理念和要求出发,提出了采矿与复垦同步进行(即边采边复)的科学依据,介绍了美国采矿与复垦法规对边采边复的要求和露天矿山开采-复垦一体化的发展历程及进展,针对我国井工煤矿"先破坏、后复垦"导致土壤资源损失、... 详细信息

从环境保护和科学开采的理念和要求出发,提出了采矿与复垦同步进行(即边采边复)的科学依据,介绍了美国采矿与复垦法规对边采边复的要求和露天矿山开采-复垦一体化的发展历程及进展,针对我国井工煤矿"先破坏、后复垦"导致土壤资源损失、恢复土地率低、复垦时间长等问题,阐述了边采边复的必要性和可行性。实践证明,边采边复技术对减轻土地损伤、缩短复垦时间、保护土壤资源、提高土地恢复率和增加复垦效益具有重要作用。

关键词：边采边复土地复垦科学开采绿色开采环境保护

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井工煤矿边采边复施工敏感区域的确定方法

中国煤炭 2013年第9期39卷 107-111页

作者：肖武胡振琪杨耀淇苗慧玲周祥勃中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京市海淀区100083

针对地面施工类型,划分了施工敏感区的分类,选择耕地为研究对象,重点剖析了耕地施工敏感区的确定方法与过程,并运用于山东某矿山工作面,将研究区域地面划分为7875个地面单元,地下工作面划分为13个开采阶段,由此,确定了各个开采阶段地面... 详细信息

针对地面施工类型,划分了施工敏感区的分类,选择耕地为研究对象,重点剖析了耕地施工敏感区的确定方法与过程,并运用于山东某矿山工作面,将研究区域地面划分为7875个地面单元,地下工作面划分为13个开采阶段,由此,确定了各个开采阶段地面复垦施工的敏感区域。

关键词：煤矿区边采边复施工敏感区空间分布

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单一工作面不同煤厚开采下边采边复模拟研究

煤炭工程 2018年第8期50卷 145-149页

作者：陈景平胡振琪刘东文袁冬竹张瑞娅中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

我国井工煤矿开采导致了地面沉陷问题的出现,地面土地损伤严重,传统采煤沉陷地稳沉后再复垦的方式存在恢复土地率低、复垦周期长等问题。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位采煤沉陷地的应用展现了一定的优越性。边采边复... 详细信息

我国井工煤矿开采导致了地面沉陷问题的出现,地面土地损伤严重,传统采煤沉陷地稳沉后再复垦的方式存在恢复土地率低、复垦周期长等问题。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位采煤沉陷地的应用展现了一定的优越性。边采边复技术要在沉陷过程中采取复垦措施,需要对其动态沉陷过程进行模拟和分析,而不同采厚下导致的地面沉陷过程及规律有所不同,因此对不同采厚下边采边复的模拟研究很有必要。文章采用室内模拟方法,以东滩煤矿单一工作面为模拟试验区,利用开采沉陷预计软件(MSPS)对不同采厚(2m,5m,8.65m,10m)在各开采阶段下的动态沉陷进行预计,基于该地面沉陷特征,设计了不同采厚下的边采边复复垦方案,并进行了对比分析。

关键词：不同采厚边采边复开采沉陷单一工作面