胡振奇教授黄河下游平原矿区采煤塌陷治理的策略与挑战

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平原煤矿区由于水位高、煤层多,多次扰动地面塌陷。 因此,沉陷稳定性的判断、治理范围的确定以及沉陷区积水的原因至关重要,直接关系到治理工程的投资。 、恢复耕地数量和管理技术的选择。 另外,现有沉陷地管理都是稳定后进行,导致耕地恢复率较低。 这种传统的“末端管理”理念是否需要改变,还需要从管理战略的角度进行研究。

为此,胡振奇教授在《煤炭科学》2021年第5期撰文《黄河下游平原煤矿区采煤沉陷地管理若干基本问题研究》一文,题为“黄河下游平原煤矿区采煤塌陷地管理的策略与挑战”的相关成果在题为“黄河下游矿区生态保护与可持续发展”的专题新闻发布会上详细解读了相关成果流域”。

创新

(1)明确耕地损害边界,提出耕地损害临界变形值计算方法和治理范围划定方法。

(2)通过明确塌陷后地表与潜水位的关系,解释塌陷过程中积水的机理和动力过程,以及是否将积水作为评价土地破坏程度的重要标准。

(3)提出了基于治理阶段并考虑未来(周边及多煤层)开采影响的塌陷稳定性分析方法。

(4)针对黄河下游平原煤矿区耕地破坏严重的问题,提出了《煤炭开采与耕地保护协调发展战略》和《开采与恢复战略》。

关于作者

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胡振奇,男,1963年5月3日出生,安徽五河人,博士,教授,长江学者特聘教授。 他是我国第一位中美联合培养的土地整治博士。 现任中国煤炭学会煤矿土地复垦与生态修复专业委员会主任委员,中国生态学会常务理事,中国土地学会、土地整理复垦分会常务理事。 副主任委员,主要从事土地复垦和生态重建研究。 作为项目负责人或主要参与者完成国家863计划、国家自然科学基金、国家科技支撑项目、省部级重点科研项目、横向科研项目等项目100余项。 入选“新世纪百千万人才工程”,荣获第八届中国青年科学技术奖、教育部跨世纪杰出人才、北京市名师等荣誉,享受国务院政府特殊津贴。 迄今为止,已发表论文300余篇,其中SCI、EI收录100余篇,出版专着12部,培养博士后、博士生、硕士生100余名。 获得国家发明专利40余项,国家科技进步奖3项,省部级科技进步奖26项。

研究方向

土地复垦及矿区生态重建; 矿区环境及污染土地修复; 土地资源利用与管理

主要结果

针对大体积、大面积采煤塌陷问题,他创新性地提出了“边采边恢复”的理念和技术,比以往技术多恢复了10%至40%的耕地,创造了采用“分层剥离、交错回填”的土壤回用方法。 基于结构技术原理,创新煤矿塌陷区免填复垦技术,解决了煤矿塌陷区高水位耕地恢复困难的世界性难题。 创造性开发了煤矿塌陷区黄河泥沙充填复垦技术。 创造性开发了煤矿塌陷区黄河泥沙充填复垦技术。 主持开发煤矸石山自燃污染原位控制及生态修复技术,解决煤矿区核心污染源源头治理问题:发明热红外与近距离耦合的地面自燃定位技术-范围摄影测量,并构造内部自燃位置点。 求解模型实现废石山自燃准确定位; 提出远距离、变浓度、变压浅喷与深层注浆相结合的安全灭火方法; 首次提出了抑氧与隔氧耦合的防火方法,并发明了灭菌法与还原剂、还原菌耦合的抑氧防火方法和混合材料覆盖与碾压隔氧防火技术。

概括

黄河下游流经河南、山东两省。 该地区属冲积平原地貌。 它不仅是我国的粮食主产区,也是重要的煤炭基地。 平原煤矿区煤炭开采的主要生态环境问题是采煤塌陷和严重积水,导致耕地面积减少、生态环境恶化。 以黄河下游平原煤矿区采煤塌陷为研究对象,探讨采煤塌陷治理的三个基本问题:治理范围、积水机制、稳定性分析,并研究其控制措施。 研究显示:

①煤矿塌陷治理范围属于隐性信息,难以准确确定。 传统的沉降边界10毫米对于控制范围来说往往太大。 建筑物和农田的破坏边界应作为煤矿塌陷的控制范围。 建筑物损伤边界应根据临界变形值:倾斜i=3mm/m、水平变形ε=2mm/m、曲率K=0.2mm/m2确定,耕地损伤边界由下式划定:开始影响耕地生产力的临界沉降值、临界倾斜值、临界水平变形值的最小值、耕地破坏临界变形值的计算方法及治理范围的划定方法被提议。

②采煤塌陷积水是平原矿区生态破坏的主要特征,也是优化治理技术的关键。 主要与地表沉降、水位、气候、土壤结构和质地等因素有关。 通过明确地表和水位与水位的关系,阐述了塌陷积水的机理和动态过程,以及是否将积水作为评价土地破坏程度的重要标准。

③沉降稳定是控制措施和时机选择的关键。 提出了一种基于控制阶段并考虑未来(周边及多煤层)开采影响的塌陷稳定性分析方法。

④ 针对黄河下游平原煤矿区耕地破坏严重的问题,我们改变传统的“末端管理理念”和“零和博弈思维”,提出了“煤炭开发与耕地保护战略”和“边开采边恢复战略”。 可以有效保护和恢复耕地,实现煤炭开采与生态保护协调发展。

部分图片

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治理范围的说明

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地表与水位的关系

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沉陷区积水过程

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与水位相关的季节性积水面积和常年积水面积

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煤层地下开采的相互作用关系

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稳定性划分方法