矿山地质环境保护与治理恢复方案编制中几个技术问题的探讨

以国土资源部颁布的《矿山地质环境保护规定》、《矿山环境保护与综合治理编制规范》和《地质灾害危险性评估技术要求》为原则,结合工作实践,尝试对矿山地质环境评估要求进行了强调与细化,对评估范围的确定方法,对现状评估、预测评估及综合评估的关系、方案适用年限、成果图件的编制等几个矿山地质环境保护与治理恢复方案中的主要技术问题做了初步探讨。     

金竹山土朱煤矿开采地表沉降规律与灰色预测模型研究

针对金竹山矿业公司土朱煤矿煤层赋存条件,依据采动理论的裂缝垂直分带模型,分析地表沉降和塌陷的机理;提出在采煤活动阶段应进行地表实际位移观测,经数据处理后得到地面沉降曲线,以确保地面人类活动的安全;在采煤活动后阶段则实施灰色预测地面沉降,即通过采煤活动阶段的地表实际观测数据为历史原始数据序列,建立灰色Logistic模型;并对采煤活动后阶段的地面沉降进行预测。精度检验表明:灰色Logistic模型预测精度高,利用该模型预测地面沉降可减少地面沉降监测经费和实时提供预警信息,以确保开采区域内人们生命财产安全。     

基于粗糙集-神经网络的矿山地质环境影响评价模型及应用

采用衡山白果地区石膏矿山的11个评价指标,综合运用粗糙集和神经网络理论,构建了基于粗糙集-神经网络(RS-ANN)的矿山地质环境影响评价模型,对RSES软件约简的数据和无约简的数据采用EasyNN-plus软件进行预测评价。神经网络模型的输入属性为8个,而粗糙集-神经网络模型的输入属性为6个,训练样本均为13个,预测样本均为4个,前者的平均预测精度为1.85%～24.86%,后者为1.23%～15.28%。研究发现,粗糙集在保留关键信息的前提下可有效地对数据表进行约简,约简后的神经网络预测结果与实际情况吻合,并比无约简时总体精度有较大幅度提高。     

黔西北土法炼锌矿区重金属污染现状及其环境影响评价

在对黔西北土法炼锌四个矿区周围的土壤和植物(蔬菜和作物等)进行全面调查的基础上,对土壤和植物重金属(Zn、Cd、Pb、Cu和As)污染现状进行了监测与初步评价.结果表明,四个土法炼锌矿区除野马川的土壤属于中度污染外,其余全部处于严重污染状态,并且Cd是每个矿区的主要污染元素;土法炼锌矿区周围的蔬菜已全部受到严重污染,综合污染指数在10.83～40.67之间,属于重度污染,蔬菜污染主要以Cd为主,超过国家食品卫生标准54倍;矿区周围其他植物如土豆、玉米和绿肥等中的重金属亦严重超标,主要以Pb污染为主,超过国家食品卫生标准366.75倍.说明矿区土壤中种植作物的生长及食用安全已经受到重金属污染的严重影响,对居民健康构成潜在威胁.     

新疆矿区煤矿瓦斯排放现状与趋势分析

为获得新疆矿区当前生产规模对应的瓦斯排放基量,调查了研究矿区生产矿井的瓦斯排放现状.根据各矿区2004-2006年生产矿井的开采煤层、生产水平、生产规模和瓦斯排放等参数,对不同矿区和煤田进行了统计分析,计算了新疆矿区当前生产规模对应的瓦斯排放总量,同时对重点瓦斯防治矿区和一般瓦斯防治矿区进行了分类.调查结果表明,新疆矿区煤矿平均吨煤相对瓦斯涌出量由2004年的2.82m3/t增加到2006年的3.09 m3/t,呈逐年递增趋势; 新疆矿区2004-2006年的年平均瓦斯(CH4)排放量为1.05×108 m3/a;准南煤田(I)和塔北煤田(VI)的平均绝对瓦斯涌出量分别占全疆绝对瓦斯涌出总量的64.82%和15.19%,为相对瓦斯富集区,也是当前瓦斯防治的重点区域.按照矿区3年平均绝对瓦斯涌出量(大于1.00m3/min)或平均相对瓦斯涌出量(大于5m3/t)将新疆矿区分为重点瓦斯防治矿区和一般瓦斯防治矿区,并提出了瓦斯分类治理的具体建议.应用灰色系统理论,结合调查数据分别求解了新疆矿区原煤产量与绝对瓦斯涌出量的GM[1,1]预测模型.本研究为新疆煤炭资源后续规模开发过程中的相关环境决策和节能减排政策的实施提供了依据.     

突变级数法在采空区塌陷预测中的应用

基于突变级数理论,分析影响采空区稳定性的因素(包括采空区体积率、距地表的垂深、地质构造复杂程度、煤层倾角、覆盖层厚度、覆盖层类型等),研究采空区塌陷的预测方法.对各影响因素进行排序并确定各因素指标体系,得到各样本的突变级数,从而对采空区稳定性进行预测.实例验证表明,突变级数法的判断结果符合实际,与神经网络分级法的判断结果一致.可见,基于突变级数理论的采空区塌陷预测方法具有科学性和有效性.     

重构煤炭主体专业教育的公益性

从煤炭主体专业教育具有的公益性属性分析入手,指出煤炭主体专业的办学经费日紧和煤炭主体专业边缘化与去煤化,公益性日渐式微。建议从国家、高校、企业、个人家庭等各个层次全方位重构煤炭主体专业教育的公益性,加强国家利益至上,强化政府主渠道作用,在政策与教育投入要向其倾斜,优先发展与保障煤炭主体专业的教育,制定相关法规确保煤炭专业生源与人才培养质量,并在该领域就业。国家、企业、高校与个人家庭利益相关者都应在制度上强化各自应有的责任,从而形成一个多层次全方位良性互动发展的培养与吸纳人才的机制,确保煤炭主体专业教育的公益性,促进煤炭主体专业健康发展,满足安全生产的人才需求的供给,从而为煤炭安全生产提供重要保障。     

村庄下倾斜煤层条带开采方法研究

针对我国"三下"(建筑物下、水体下、铁路下)压煤条带开采的实际情况,根据国内外有关条带开采的实践经验和技术要求,采用极限强度理论和压力拱理论对村庄下倾斜煤层条带开采进行了分开采深度设计,计算得出了条带开采的采出宽度和保留宽度;应用条带开采地表移动参数的模糊优化理论对概率积分法预计参数进行了选取,按照不同的开采深度,对村庄范围内的地表移动和变形值进行预计;根据预计的结果,对计算得出的条带开采尺寸进行检验和优化。研究表明,村庄下分采深条带开采尺寸设计和分采深地表沉陷预计,不仅可以提高地下煤炭资源的采出率,实现村庄在不搬迁情况下安全开采,也可最大限度地减小地下开采对地表建筑物的损害。     

矿区铁路安全管理信息系统的研究

针对我国矿区铁路运输安全管理落后的现状,分析矿区铁路运输安全管理的主要特点,设计了矿区铁路安全管理信息系统的总体结构。以徐沛铁路运输系统为例,基于B/S模式开发了徐沛铁路安全管理信息系统,实现了对职工的安全培训考核、职工安全档案管理、运输事故信息的录入与统计分析、各类安全文档的管理、技术措施的审批和安全直通车的功能。该系统已在徐沛铁路运输安全管理中得到成功应用,也可应用于其他矿区铁路安全管理。     

复杂环境下浅埋大跨地铁渡线隧道施工地层沉降控制方法研究

以北京地铁4号线白石桥至学院南路区间渡线隧道作为工程背景,阐述在复杂环境下浅埋大跨隧道施工的地层沉降控制方法。该隧道具有"隧道跨度大(最大跨度22.1 m),埋深浅,断面类型多、结构复杂"等特点,隧道上方有雨水管等市政管线,地层沉降控制难度极大。首先介绍了渡线隧道总体施工顺序安排、超前加固方案和各断面施工方法,并利用FLAC3D三维数值模拟程序,对最大断面开挖支护过程进行了模拟计算,研究了地表沉降规律和塑性区分布情况,用于指导施工。在施工期间对地表沉降进行监测,其结果表明:渡线隧道施工方法是合理的,地表沉降在控制范围内,确保了隧道周边环境的安全。