基于B-GFP荧光菌的煤层注水扩散的空间特征及隙网渗流规律的生物示踪研究

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作者 肖栋 彭苏萍 +1 位作者 李学臣 何海伦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3085-3099,共15页

辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径... 辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径。为此,利用煤层杆菌与蓝绿荧光(B-GFP)表达质粒融合,构建具有荧光特征的人工基因改造蓝绿荧光菌,结合其在煤层环境中的优良适应性及稳定的表面吸附特性,确定B-GFP荧光菌生物示踪技术,系统分析不同稀释倍数的荧光菌在煤表面的吸附特征及其在煤层裂隙中的渗流路径,为煤层水力化措施效果评价提供了新途径。结果表明:菌液在煤层中的扩散受有机代谢物含量和裂隙特征双因素的影响,高浓度时具有较强的浸润性,易在煤表面形成菌-液两相膜,导致菌体聚集成易于观测的菌斑;而在高稀释倍数下,菌液的浸润性减弱,菌体更依赖鞭毛在粗糙表面分散吸附。50倍稀释度被发现是构建均匀菌膜的最佳条件,且具有最高的多类型的示踪可辨识度。此外,B-GFP荧光菌在预裂煤样贯通裂隙中能够稳定附着,不受裂隙二次发育和扩展的影响,能够可靠地标记出贯穿型大裂隙、缝网以及半封闭型裂隙分布。回采工作面煤层注水影响半径的生物示踪法评价研究发现,该项技术能够准确地刻画出不同裂隙的分布区域,且刻画出注入水的空间渗流特征。煤层注水的实际影响半径大于4m,钻孔间距可扩展至8m。该研究为优化煤矿瓦斯防治和水力化措施设计提供了重要的理论支持和实践依据,对提高水力化措施的有效性研究具有显著的应用价值。 展开更多

关键词 裂隙发育 煤层注水 生物示踪 水力化措施 矿山安全

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矿山小构造智能化地震解释研究进展--以煤矿断层解释为例

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作者 邹冠贵 罗镇奇 +3 位作者 彭苏萍 刘郑羿飞 韩成阳 薛静雯 《有色金属(矿山部分)》 2025年第6期1-13,共13页

小构造的识别精度对于矿山安全与高效开采具有重要意义。以煤矿断层为例,由于小断层的隐伏性和复杂性,传统人工地震解释方法往往难以满足高效、精准的要求。近年来,随着机器学习技术的迅速发展,智能算法在地震解释领域的应用取得了显著... 小构造的识别精度对于矿山安全与高效开采具有重要意义。以煤矿断层为例,由于小断层的隐伏性和复杂性,传统人工地震解释方法往往难以满足高效、精准的要求。近年来,随着机器学习技术的迅速发展,智能算法在地震解释领域的应用取得了显著进展,为断层自动识别提供了新的技术途径。本文系统回顾了煤矿断层识别的传统技术方法,并深入分析其在精度与效率方面的局限性。同时,对具有代表性的机器学习算法在断层识别中的发展现状与优缺点进行了归纳总结。研究表明,支持向量机在处理小样本、高维度和非线性数据方面具有显著优势,因此重点探讨了支持向量机在煤断层自动识别应用,通过利用主成分分析(PCA)、核主成分分析(KPCA)对地震属性进行降维,用降维后的属性特征作为输入训练模型。实验结果表明,KPCA-SVM模型的断层识别准确率均高于SVM和PCA-SVM模型。综合分析显示,融合属性优化与降维技术的SVM模型可显著提升断层识别精度,减少人为因素干扰。最后,对小构造智能化地震解释的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 小断层识别 机器学习 支持向量机

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煤矿地学大数据智能湖仓系统建设与应用 被引量：1

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作者 耿恒高 彭苏萍 +3 位作者 王占刚 许娜 许献磊 杜文凤 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页

为满足煤矿智能化发展过程中对海量、多源、异构数据高效管理与应用的需求,提出基于多种大数据技术的煤矿地学大数据智能湖仓系统。针对多源异构煤矿地学数据的高效索引需求,提出基于希尔伯特曲线与GeoHash编码的时空分类方法,将时间、... 为满足煤矿智能化发展过程中对海量、多源、异构数据高效管理与应用的需求,提出基于多种大数据技术的煤矿地学大数据智能湖仓系统。针对多源异构煤矿地学数据的高效索引需求,提出基于希尔伯特曲线与GeoHash编码的时空分类方法,将时间、空间、分类等多维属性进行统一编码,降低数据索引维度,提升数据检索效率。智能湖仓系统的构建不仅提高煤矿地学数据的整合与利用效率,还为煤矿企业的数字化转型与透明化发展提供重要实践经验,推动煤矿行业向智能化、透明化、高效化方向迈进。 展开更多

关键词 煤矿智能化 地学大数据 大数据技术 智能湖仓

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宁东矿区三维地震勘探现状与进展 被引量：3

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作者 王军 王晓东 +5 位作者 黄忠正 董青山 彭苏萍 邹冠贵 佘佳生 韩成阳 《有色金属(矿山部分)》 2025年第2期16-22,共7页

系统总结了宁东矿区三维地震勘探技术的发展情况,为矿区煤炭资源的开发利用提供技术支持。从三维地震采集、处理和解释三个方面入手,详细介绍了各技术环节的发展历程和最新进展。在采集方面,采用宽方位的5 m×5 m小面元尺寸、高覆... 系统总结了宁东矿区三维地震勘探技术的发展情况,为矿区煤炭资源的开发利用提供技术支持。从三维地震采集、处理和解释三个方面入手,详细介绍了各技术环节的发展历程和最新进展。在采集方面,采用宽方位的5 m×5 m小面元尺寸、高覆盖次数方法;在处理方面,应用高精度地表静校正、叠前噪声压制、振幅补偿、反褶积、叠前时间偏移等技术;在解释方面,从传统解释发展到多属性解释、人工智能解释等新技术。经过近20年的发展,然而,三维地震技术在宁东矿区的应用仍需在采集参数优化、高精度处理、智能解释等方面继续提升。三维地震技术在宁东矿区的应用取得了显著进步,提高了煤田小断层识别精度,优化了采集参数,提高了处理效果和解释精度。三维地震技术的不断进步,为矿区煤炭资源的精准化、透明化开发提供了有力技术支持,对保障矿区煤炭安全高效生产具有重要意义。提出了采集参数优化、高精度处理和智能解释等作为未来三维地震技术发展的重点方向。 展开更多

关键词 宁东矿区 三维地震勘探 高精度静校正技术 多属性解释技术 人工智能解释技术

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深部煤层气储层各向异性岩石物理建模及应用

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作者 龚飞 彭苏萍 +4 位作者 程绩伟 邹冠贵 张钊基 王国伟 刘毅 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期476-491,共16页

岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于煤层气储层,已建立的岩石物理模型大多针对中浅部煤层气储层,主要考虑煤层气的赋存状态和水平裂缝的影响,忽略了煤层气储层固有各向异性的影响。基于深部煤层气储层特征... 岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于煤层气储层,已建立的岩石物理模型大多针对中浅部煤层气储层,主要考虑煤层气的赋存状态和水平裂缝的影响,忽略了煤层气储层固有各向异性的影响。基于深部煤层气储层特征与微观物性特征,聚焦深部煤层气储层复杂的孔隙结构难以表征和固有各向异性成因不明的问题,提出了一套适用于深部煤层气储层的双重孔隙各向异性岩石物理模型,并通过超声实验数据和实际测井数据验证了模型的有效性和可靠性。微观观测结果表明:研究区深部煤样煤体结构较为致密,以圆形气孔为主,但仍含有少量随机分布的微观裂缝。有机质构成深部煤样岩石骨架,呈条带状且定向分布,部分黏土矿物在成岩过程中呈水平定向排列,使得深部煤层气储层表现出较强的固有各向异性特征。将构建的深部煤层气储层岩石物理模型应用于鄂尔多斯盆地东南缘某工区某井,实现了裂缝结构参数和层状因子的反演与速度各向异性参数的定量预测,预测的纵、横波速度与实际测井数据吻合良好,误差小于3%。目标储层反演的裂缝孔隙度为0.88%~3.15%,裂缝纵横比为0.01~0.1,层状因子为1~120,预测的速度各向异性数值较大,说明目标储层有较强的地震各向异性。在目标深度范围内,速度各向异性参数与有机质和黏土含量大体呈正相关关系,与层状因子呈负相关关系。研究结果可为揭示深部煤层气储层的地震岩石物理机理和后续的工程“甜点”关键参数的高精度预测提供理论支撑。 展开更多

关键词 深部煤层气储层 孔隙结构 岩石物理建模 弹性特征 各向异性

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地震物理模拟技术在地球物理专业教学中的应用

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作者 龚飞 彭苏萍 +2 位作者 邹冠贵 刘毅 陈豪 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期88-95,共8页

地震勘探的基本概念抽象、理论知识范围广泛,需要学生切身实践才能达到教学效果。然而,野外实际勘探周期长、危险系数高、制约因素多,不利于教学工作开展。为帮助学生深入理解地震勘探理论方法,加强工程实践能力,该文提出将地震物理模... 地震勘探的基本概念抽象、理论知识范围广泛,需要学生切身实践才能达到教学效果。然而,野外实际勘探周期长、危险系数高、制约因素多,不利于教学工作开展。为帮助学生深入理解地震勘探理论方法,加强工程实践能力,该文提出将地震物理模拟技术融入地球物理专业教学。以基于地震物理模拟的页岩储层脆性特征研究为例,详细介绍地震数据采集、处理和解释技术流程,明确在实施过程中可能遇到的难点以及需要掌握的要点。通过开展地震物理模拟技术全过程教学,学生能够实践地震数据采集、处理和解释流程,学习地震波传播规律,提升对地质信息的深度解读能力。 展开更多

关键词 物理模拟教学 地球物理学 地震勘探 数据采集

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西部干旱半干旱煤矿区生态环境损伤特征及修复机制 被引量：24

7

作者 彭苏萍 毕银丽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期57-64,共8页

我国煤炭开发重点已战略西移,实现煤炭资源绿色开采与生态协调发展,成为保障国家能源安全的重要举措之一。西部煤层大多数埋藏浅、上覆基岩薄、煤层厚,有利于一次采全高大规模井工开采或露天开采。但该地区气候干旱少雨、生态条件脆弱,... 我国煤炭开发重点已战略西移,实现煤炭资源绿色开采与生态协调发展,成为保障国家能源安全的重要举措之一。西部煤层大多数埋藏浅、上覆基岩薄、煤层厚,有利于一次采全高大规模井工开采或露天开采。但该地区气候干旱少雨、生态条件脆弱,大规模高强度对矿区及周边生态环境造成的损伤大。由于对开采过程中生态损伤演变机制及采后修复机理尚不清楚,没有成熟的修复理论和方法作指导,成为制约该地区煤炭高质量发展的重大难题。针对上述难题开展系统研究,认为精准勘测煤炭开采全周期工作面地质-水文地质条件和矿区生态演化特征,有助于阐明开采诱致上覆土岩破损机理、水资源散失富集与循环调运规律、生态损伤演变机理和承载力,并揭示采后矿区土岩层、水资源循环、生态自适应机理。采用植物-微生物组合修复方法,初步构建井工和露天矿山人工与自然协同的水-土-生立体耦合修复理论,提出了生态修复机制的新思考,在浅埋深矿区开采形成的裂缝发育犹如农田松土一般,成为生态修复新的契机,促进水-土-生再分配,并利用微生物修复技术,可促进矿区生态环境的正向协同发展,实现西部煤矿脆弱生态区开发“金山银山”,再造“绿水青山”的思维转变。 展开更多

关键词 干旱半干旱 煤矿区 精准勘探 生态自修复 涵水-提质-增容协同修复

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矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统及实验研究 被引量：5

8

作者 许献磊 陈令洲 +2 位作者 彭苏萍 梁鹏 赵禹深 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1964-1975,共12页

煤岩界面识别技术是煤矿智能化开采的关键技术之一。基于高频雷达波探测技术可实现煤岩界面的随采高精度探测,但仍存在矿井超大采高(≥6 m)片帮垮落带来设备的安全风险及采高突变(采高≤2 m)时空间限制设备通过的问题。在前期工作基础... 煤岩界面识别技术是煤矿智能化开采的关键技术之一。基于高频雷达波探测技术可实现煤岩界面的随采高精度探测,但仍存在矿井超大采高(≥6 m)片帮垮落带来设备的安全风险及采高突变(采高≤2 m)时空间限制设备通过的问题。在前期工作基础上提出了一种矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统并进行了煤岩界面探测实验研究,主要内容包括:①阐述矿井节点式雷达观测系统原理,根据矿井工作面实际环境设计煤岩界面识别观测系统方案及雷达传感单元安装方式;②研究并提出节点式采集控制系统和信息交互传输设计方案,实现数据动态采集控制及存储;③针对节点式采集方式及煤岩界面雷达反射回波特征,研究提出了节点探测数据增强处理方法、煤岩界面识别算法,可有效的实现煤岩界面智能识别与追踪、煤层厚度及空间坐标解算。为验证该方法的可行性,采用多个中心频率为1.5 GHz的探地雷达传感单元进行物理模型验证实验,并对节点式数据采集和连续数据采集结果进行了对比分析,实验结果表明:节点式采集方法与连续采集方法均可有效识别出煤岩界面,与连续采集方法相比,本文提出的节点式探测方法可实现数据的快速动态重复性采集,单次采集时长控制在10 s以内,煤层厚度探测结果平均误差为1.07 cm,最大误差为1.47 cm,平均误差百分比为7.64%。本方法为矿井智能化开采中煤岩界面的动态高精度探测提供技术支撑。 展开更多

关键词 煤岩识别 探地雷达 节点式雷达观测系统 误差分析

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西部煤矿区微生物修复促进植物水分高效利用策略 被引量：7

9

作者 毕银丽 武超 +2 位作者 彭苏萍 田乐煊 张延旭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1003-1010,共8页

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地... 西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地表水、地下水与植被生长,是水分循环与养分运输的重要载体。土壤水分的高效与合理利用关系到生态修复的成败,因此探究植物根系水分利用策略对于西部煤矿区生态修复具有重要作用。分析了国内外植物水分利用的主要研究方法,比较了不同方法之间的优缺点及相应研究进展。在干旱半干旱煤矿区受损生态环境中,采用植物-微生物联合的微生物修复技术,能提高植物水分利用效率,改善植物水分利用策略。同时,接种微生物降低了植物从浅层土壤吸收水分的比例,有效地增加植物从深层土壤中吸收和利用水分,提升了植物水分利用效率,使接菌植物在干旱半干旱煤矿区表现出更高的生态适应性。分析了目前西部煤矿区植物水分利用的研究进展和存在的问题,探讨了煤矿区微生物修复对水分利用策略的改善,提出了西部干旱煤矿区生态修复中不同植物组合对水分利用策略的影响及其研究重点,为实现矿区绿色可持续、高质量发展奠定了扎实的基础,具有重要的生态应用价值。 展开更多

关键词 西部煤矿区 丛枝菌根真菌 植物水分利用策略 水同位素技术 植被组合

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沁水盆地构造煤弹性各向异性及裂缝特征研究 被引量：2

10

作者 龚飞 王国伟 +3 位作者 康武江 彭苏萍 邹冠贵 张钊基 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3544-3555,共12页

煤的弹性及其各向异性特征是煤层气储层预测的基础,由于煤矿物组成和孔隙结构十分复杂,其弹性及其各向异性性质不够明确.因此,本文选取沁水盆地四组中高阶构造煤,在不同围压条件下对垂直层理、平行面割理、平行端割理和与层理呈45°... 煤的弹性及其各向异性特征是煤层气储层预测的基础,由于煤矿物组成和孔隙结构十分复杂,其弹性及其各向异性性质不够明确.因此,本文选取沁水盆地四组中高阶构造煤,在不同围压条件下对垂直层理、平行面割理、平行端割理和与层理呈45°四个方向的柱塞样开展了超声速度测试,分析煤样的弹性及其各向异性特征.结果表明:煤样速度随围压呈非线性增加,不同方向速度应力敏感性差异较大.煤样速度存在明显的各向异性,垂直端割理方向的速度最大,垂直层理方向最小.煤样在面-端割理方向速度差异均小于5%,远小于平行层理方向与垂直层理方向之间的速度差异,可被近似当作横向各向同性介质.煤样速度各向异性参数与围压呈负相关,压力增加导致的各向异性变化量远小于最高压时速度各向异性,说明层理是煤样各向异性的主导因素,裂缝的存在增强了煤样的各向异性.此外,我们对煤样不同方向的裂缝密度进行了定量表征,并讨论了与弹性及其各向异性特征之间的关系.研究结果可为煤层气储层各向异性反演及面-端割理识别等提供岩石物理支撑. 展开更多

关键词 构造煤 弹性性质 各向异性 裂缝

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干旱区外排土场反向平盘风蚀作用影响规律数值模拟研究 被引量：1

11

作者 马力 马宁 +6 位作者 毕银丽 彭苏萍 王晓民 胡盛炫 倪魏杰 张奇峰 李蒙博 《绿色矿山》 2024年第2期183-190,共8页

干旱区露天矿水资源匮乏,外排土场风力较大、风速过快,导致植物存活率降低,不利于生态修复。为有效解决大风对植物存活率的影响,以红沙泉露天矿为例,利用Fluent软件模拟了在6~10 m/s风速条件下外排土场不同挡土墙高度的无风区域大小及... 干旱区露天矿水资源匮乏,外排土场风力较大、风速过快,导致植物存活率降低,不利于生态修复。为有效解决大风对植物存活率的影响,以红沙泉露天矿为例,利用Fluent软件模拟了在6~10 m/s风速条件下外排土场不同挡土墙高度的无风区域大小及变化规律,根据无风区大小,确定外排土场挡土墙最佳高度为2 m,考虑挡土墙高度对排土作业的影响,采用1 m挡土墙叠加1 m防风抑尘网结构。同时,在外排土场设置反向平盘结构,相较于传统水平方向布置平盘,可以有效增大无风区域,减少土壤中水分的蒸发,弱化风沙对植物带来的危害,从而使干旱区外排土场植物的存活率提升。依据大涡模拟,研究了在反向平盘角度为5°、10°、15°和20°的条件下不同风速的无风区范围,确定了外排土场平盘倾斜最佳角度和不同风速条件下反向平盘三级结构的无风区域。结果表明:随着角度的增加,相同速度下无风区域先增大后减小,角度对无风区域的影响不明显;在角度相同的情况下,随着速度增加,无风区域逐渐减小。依据模拟结果发现角度为10°时无风区范围达到最大为2.8 m,确定10°为最合适角度,挡土墙加排土场反向设计可以一定程度的增大无风区范围,且起到降低风速的作用,对植物生长有利。反向三级平盘结构中间平盘无风区域较小,最下部平盘无风区域最大,可以在最下部平盘种植较高植物,在中间平盘种植较低长势植物。 展开更多

关键词 干旱区 外排土场 反向平盘 挡土墙 大涡模拟

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我国关键矿产及其材料产业供应链高质量发展战略研究 被引量：56

12

作者 干勇 彭苏萍 +7 位作者 毛景文 裴荣富 李仲平 屠海令 孙传尧 陈其慎 谢曼 郑文江 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期1-9,共9页

关键矿产和材料是事关国民经济、国防建设、居民生活的基础原料,其供应链的稳定性意义重大。本文将矿产资源与材料产业进行关联,从资源勘查、采选、冶炼,材料加工、制造,产品回收等全产业链条的角度着手,分析了我国关键矿产及其材料产... 关键矿产和材料是事关国民经济、国防建设、居民生活的基础原料,其供应链的稳定性意义重大。本文将矿产资源与材料产业进行关联,从资源勘查、采选、冶炼,材料加工、制造,产品回收等全产业链条的角度着手,分析了我国关键矿产及其材料产业的战略需求与发展现状;凝练了以产业链不畅通,资源端关键矿产供给不足,冶炼端耗能高、规模过大,材料端支撑保障能力不足、创新能力不强、产业基础薄弱,循环利用端发展滞后等问题。按照“找得着”(勘查)、“采得出”(采矿)、“用得上”(基础原材料制备)的基本思路,论证提出了2035年“三步走”目标,并从采选、冶炼、基础原材料方面剖析了技术发展重点。系统提升国内矿产资源供给保障能力、全面提升新材料技术竞争力、畅通资源‒冶炼‒材料‒循环利用产业链,以此为重点举措来推动我国关键矿产及其材料产业供应链的高质量发展。 展开更多

关键词 关键矿产 材料 全产业链 供应链 高质量发展 循环利用

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煤层采动覆岩富水性变化规律瞬变电磁法动态监测 被引量：22

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作者 胡雄武 徐虎 +2 位作者 彭苏萍 张平松 付茂如 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1576-1586,共11页

黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时... 黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时域电磁场理论,模拟分析了正常(不含水)和异常(局部含水)地电模型条件下瞬变电磁场的扩散过程和发射回线中心点电压曲线的衰减特征,结果反映10 ms内含水异常体的瞬变电磁场响应明显,且不同层位含水体的响应时间和幅值有较大差异,从理论上表明了利用瞬变电磁法探测研究区地下水的可行性。针对研究区测试条件,结合数值模拟和现场试验结果,确定选择25 Hz的发射频率有利于瞬变电磁场衰减早、中期数据的获取。通过对研究区地层的瞬变电磁场动态监测,对比分析了2^(-2)煤层开采前后地层在纵横向上的电性变化特征,表明煤层开采总体上降低了直罗组(J2z)和延安组(J2y5)岩层的富水性,且相对富水区位置从采前的中至北部变化为采后稳定期的东北部,指出富水性的变化与地层结构的改变、上覆土层隔水性能的变化以及地下水补给等密切相关,进一步反映了煤炭开采对地下水系统具有显著影响。最后,讨论认为瞬变电磁动态监测结果有一定的局限性,应进一步综合研究区其他成果从整体上揭示煤层开采对地下水系统的影响规律,从而为该矿区生态环境保护与修复提供参考。 展开更多

关键词 煤炭开采 采动覆岩 富水性 瞬变电磁法 动态监测

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构建煤炭资源强国的战略路径与对策研究 被引量：38

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作者 张博 彭苏萍 +1 位作者 王佟 宋梅 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期88-96,共9页

煤炭是我国的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性地位。作为全球煤炭资源开发利用大国,新形势下我国建设煤炭资源强国的重要性日益凸显。本文在界定煤炭资源强国概念与内涵的基础上,辨识了煤炭资源强国的主体要素特征,并从绿色煤炭资... 煤炭是我国的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性地位。作为全球煤炭资源开发利用大国,新形势下我国建设煤炭资源强国的重要性日益凸显。本文在界定煤炭资源强国概念与内涵的基础上,辨识了煤炭资源强国的主体要素特征,并从绿色煤炭资源、工程技术、人才教育、企业经济、"一带一路"等要素层面,全面评价了我国实现煤炭资源强国的差距,进而明确了构建煤炭资源强国的战略目标与路径,最终提出了相应的政策建议。研究发现,我国已经具备建设煤炭资源强国的基础,但在煤炭资源勘探开发与转化利用相关的技术、产业、市场等方面仍存在诸多问题。实现煤炭资源强国,亟待强化绿色煤炭资源基础、工程科技创新能力、企业发展与市场环境建设以及人才与制度保障,系统提升煤炭工业的全球竞争力。 展开更多

关键词 煤炭资源 强国 可持续发展 能源战略

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红沙泉露天煤矿碳储量时空动态变化分析 被引量：13

15

作者 刘英 魏嘉莉 +3 位作者 毕银丽 彭苏萍 岳辉 何雪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期214-224,共11页

明确矿区碳储量的演变规律及其对采矿活动的响应机制,是在碳达峰、碳中和“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段。以土地利用/覆被为基础,利用InVEST模型评估新疆红沙泉矿区2007—2020年的碳储量变化,探究采矿... 明确矿区碳储量的演变规律及其对采矿活动的响应机制,是在碳达峰、碳中和“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段。以土地利用/覆被为基础,利用InVEST模型评估新疆红沙泉矿区2007—2020年的碳储量变化,探究采矿扰动下土地利用变化对固碳功能的影响,构建景观指数-采煤面积-碳储量耦合协调度模型探寻3者的发展协调程度,并利用景观生态功能贡献率量化矿业景观的影响范围。结果表明:(1)2007—2020年,红沙泉矿区未利用地以1.95 km^(2)/a的速度持续缩减,工矿用地和交通运输用地分别以1.68,0.16 km^(2)/a的速度持续扩张且2者的土地利用动态度最高(分别为79.86%,46.25%),其余地类变化并不明显;(2)2007—2020年,红沙泉矿区碳储量以6550.769 t/a的速率呈持续下降的趋势,累计减少固碳8.516×10^(4)t,其减小区域主要位于矿区北部,表现为北部未利用地(碳密度为96.34 t/hm^(2))逐渐被不断扩张的工矿用地(碳密度为53.48 t/hm^(2))斑块状分割侵占;草地和未利用地向工矿用地转移是造成碳储量下降的主要原因;(3)景观尺度上,红沙泉矿区景观破碎化加重(斑块数目NP、斑块密度PD、形状指数LSI的增幅分别为194,1.185,6.856,聚合度AI的降幅为0.104),生物多样性SHDI和均匀度SHEI上升(增幅为0.445,0.236);斑块尺度上,工矿用地和交通运输用地的景观向聚集化有序性发展,而草地和未利用地向破碎化无序型发展;景观指数、采煤面积与碳储量的耦合协调度呈不断减小趋势,由2007年的0.948(优质协调)下降为2020年的0.602(初级协调);(4)距离红沙泉矿区矿业景观15 km内,距离越远,平均单位面积碳储量越高;矿区碳储量敏感区可分为3级:极敏感区(0~7 km)、敏感区(7~15 km)、不敏感区(15 km以外)。该研究能够定量反映矿区固碳功能及其与景观格局、采煤面积的耦合机制,以及矿业景观的影响范围,可为矿区实施低碳高质量发展提供思路,促进矿区精准服务于碳达峰、碳中和“双碳”目标。 展开更多

关键词 红沙泉矿区 碳储量 生态系统服务 土地利用 采矿活动

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煤层瓦斯突出危险区综合预测方法 被引量：30

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作者 李冬 彭苏萍 +2 位作者 杜文凤 邢朕国 李泽辰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期466-472,共7页

常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方... 常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方法,得到了构造煤分布情况;介绍了基于自然伽马曲线的拟密度反演方法,获得了煤层顶板岩性情况。综合瓦斯含量、构造煤分布及煤层顶板岩性3个方面特征,建立了一套瓦斯突出危险区域综合预测方法,为判断瓦斯突出危险区提供了理论基础。经过与实际突出位置做验证,预测结果吻合,说明了综合预测方法在此研究区具有较高的准确性。 展开更多

关键词 瓦斯突出 瓦斯含量 构造煤 顶板岩性 综合预测

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新疆戈壁煤矿露天开采对生态环境扰动定量分析 被引量：11

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作者 刘英 许萍萍 +4 位作者 毕银丽 岳辉 彭苏萍 韩勇 姜凯升 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期959-974,共16页

新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤... 新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤矿生态指数(IACME),并运用M-K检验与Sen趋势分析法揭示研究区IACME时空演变特征与规律,评价干旱矿区的生态环境质量状况,同时利用多元回归、神经网络、随机森林和支持向量机方法分别建立五彩湾矿区气候因素与IACME的关系模型,预测得到基于气候条件下的I′_(ACME),结合残差分析与双重差模型定量评估采矿活动的影响。结果表明:(1)近30 a来研究区IACME均值为0.28,总体上IACME呈下降趋势,由1990年的0.30下降到2020年的0.22。变化幅度方面,退化区面积占比为62.63%,远高于改善区28.3%,由于采矿活动的影响,显著退化面积占比增加12.96%,主要集中在以矿井为中心向外辐射区域,显著改善面积占比下降17.28%。(2)利用多元回归、神经网络、随机森林、支持向量机4类方法分别建立气候因素与IACME的关系模型,得到基于麻雀搜索算法的随机森林(SSA-RF)精度最高,验证集R^(2)=0.82、均方根误差E_(RMS)=0.109,该模型在所使用的建模方法中可靠性更高,适用性较强;(3)通过SSA-RF预测基于气候条件的I′_(ACME),气候影响下,研究区生态环境以较差(0.2~0.4)和中等(0.4~0.6)为主。假设不存在采矿活动,研究区2006—2020年I′_(ACME)在0.26~0.59,I′_(ACME)平均值为0.40,与同年份实际的IACME空间分布相比,环境显著改善的区域明显增多,主要集中在研究区中部矿井所在区域。(4)利用残差定量分析得知研究区采矿活动对生态环境具有负向效应,平均残差δ为-0.116,通过双重差分模型得出采矿对生态环境的定量影响为-0.112,进一步表明煤炭开采对生态环境存在负面扰动,导致生态环境质量下降;2种方法计算结果相近,表明SSA-RF与双重差分模型均可用于定量分析煤炭开采的影响。(5)采矿活动导致研究区生态环境退化占比为57.52%,改善占比为34.67%;气候条件下导致生态环境退化占比为42.28%,改善占比为65.33%,采矿导致生态环境退化占比超过50%,说明采矿活动是影响生态退化的重要原因之一。综上所述,五彩湾矿区生态系统亟待恢复,必要时应辅以人工干预,来推动五彩湾戈壁矿区整体的环境保护、生态系统修复与综合治理。 展开更多

关键词 干旱煤矿生态指数 煤尘指数 麻雀搜索算法 随机森林 采矿活动

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探地雷达结合钻孔探测采煤塌陷区土壤剖面层次及含水率 被引量：11

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作者 吴志远 彭苏萍 +1 位作者 崔凡 聂俊丽 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期243-251,共9页

为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精... 为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精度。结果表明:1)雷达探测钻探结果显示,煤矿开采区浅层(<10 m)土壤介质结构从上之下主要包含砂层、黏土层和风化层3类。2)探地雷达探测含水率与实测含水率随深度变化规律相似,4个钻孔两种方法探测所得含水率相关系数分别为0.875、0.88、0.94和0.84,表明探地雷达反演浅部地层含水率的可行性,黏土、含砂黏土的含水率远远大于砂层含水率。3)煤矿开采对浅部地层土壤剖面具有一定影响,但土壤剖面整体不变。煤矿开采后浅层土壤含水率下降明显,第1、3次探测L1测线砂层和黏土层含水率损失率平均为28.26%、12.85%。这表明煤层开采对砂层结构土壤含水率影响较大。第二、四次探测砂层平均含水率分别为5.31%,7.44%,含水率增大2.11%,土壤含水率增大范围在5%~56%之间,平均增大范围为27.89%示。黏土层两次探测含水率分别为11.46%、11.96%,含水率增大0.5%,含水率增大范围在-19.13%~19.59%,平均增大范围为4.79%。即黏土类结构层含水量变化较小,砂层结构含水量变化较大,说明黏土类地层受降雨影响较小,砂层结构地层含水量受降雨影响较大,表明浅部地层土壤水分主要受降雨影响。 展开更多

关键词 土壤 含水率 探地雷达 煤矿开采区

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黄河流域煤矿区生态环境修复关键技术与战略思考 被引量：252

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作者 彭苏萍 毕银丽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1211-1221,共11页

针对黄河流域煤矿区所处的战略地位,剖析了该流域生态环境面临的主要问题,认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈,现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展,理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析... 针对黄河流域煤矿区所处的战略地位,剖析了该流域生态环境面临的主要问题,认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈,现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展,理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状,提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术,对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局,裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系,裂隙对地表生态发育与退化作用,生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用,要采用四维综合监测方法,揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围,研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术,构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念,充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似“松土”的作用动力,减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象,积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合,实现从被动防治到主动治理,使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范,并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式,来实现生态环境修复可持续发展。 展开更多

关键词 黄河流域煤矿区 裂隙发育 水资源保护 生态环境修复

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西部干旱半干旱露天煤矿生态重构技术难点及发展方向 被引量：77

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作者 毕银丽 彭苏萍 杜善周 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1355-1364,共10页

露天煤矿开采对生态环境最严重和直接的影响是对水资源破坏与土地资源的挖损占压,以及对生态系统的物种破坏。西部干旱半干旱露天矿区生态重构的关键是水资源保护与利用、排土场土层结构重构、表土改良和植被优化组合。西部干旱半干旱... 露天煤矿开采对生态环境最严重和直接的影响是对水资源破坏与土地资源的挖损占压,以及对生态系统的物种破坏。西部干旱半干旱露天矿区生态重构的关键是水资源保护与利用、排土场土层结构重构、表土改良和植被优化组合。西部干旱半干旱露天矿区生态重构核心技术是研发露天矿区岩层结构与含水量探测技术,监测地下水存在的范围与边界。以水资源量为约束,构建排土场近地表合理的土层结构,实现重构土层保水涵水动态协调供给。提出干旱半干旱露天矿排土场近地表高效低成本的表土生态层-涵水层-隔水层的3层土层重构结构模型,研发物探检测成套技术与装备,监测矿坑水来源、排土场土层结构与含水率,保证生态工程水资源有效利用。结合土地的生态承载力,对排土场重构生态进行功能分区与景观设计。开发新型微生物菌剂培养配方,揭示微生物改良土壤及抗逆境机理,形成较好的有机生物立体生态重构模式,可产生较好的经济、生态和社会效益,促进矿区绿色可持续发展。通过对西部干旱半干旱露天矿区及其周边环境动态观测,在生态条件差的地区,人工干预能有效地打破原始生态禁锢,刺激生态正向发展,获得西部干旱半干旱露天矿区自然与人工生态协调发育规律。解豁了科技界担心大规模的煤炭开发使西部干旱半干旱地区的生态环境进一步恶化,造成“雪上加霜”效应的难题。同时针对西部干旱半干旱区露天矿排土场重构土壤的结构差、肥力低、植物种类单一,重构生态难的现状,采用微生物-植物联合修复技术,研发多型号生物修复菌剂和基质,有效地促进了植物根系发育,增强了植物抗土壤压实、养分贫瘠、干旱缺水及易盐碱化等逆境的生理生化反应,人工干预重构后的生态环境比原生态效应提高10倍以上。实践了西部露天煤矿区开发金山银山,再造绿水青山的生态理念。 展开更多

关键词 西部干旱半干旱区 露天煤矿区 生态重构 水资源保护利用 3层海绵土层重构模型

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