摘要：煤矿长壁开采形成的导水裂隙引发地下水系统破坏,造成采空区水量丰富与地面水资源紧缺矛盾突出,合理保护利用矿井水对煤矿安全生产和矿区生态文明建设至关重要.利用矿井采空区作为地下水库,借助采空区破碎煤岩体较强的纳污能力,是实现矿井水污染治理及资源化利用的重要手段.我国多数矿井水水质差、溶解性总固体高、处理难,因此采空区水库破碎煤岩体水岩作用净水有利于矿井水原位高效处理利用.目前围绕采空区破碎煤岩体水岩作用开展了一系列研究,主要研究流程包括样品采集、样品检测、模拟实验、结果分析等.其中样品采集与检测是水岩作用研究的前提,涉及矿井水和煤岩体的基本特征和变化规律;模拟实验和结果分析主要探究各种影响因素下水岩作用机理.采空区水库净水机理研究主要围绕水岩作用展开,静态模拟、动态淋漓模拟和循环水浸等实验为探究水岩作用净水机理提供了有益参考.结合水文地球化学、岩石矿物学、水化学等基础理论阐明了采空区可能发生的一系列水岩作用:溶滤-沉淀作用、吸附-解吸作用、氧化还原作用以及混合作用.采空区水库对矿井水的悬浮物浓度净化效果较好,对COD的净化效果次之,而对于总硬度、TDS和总碱度的净化效果则取决于采空区破碎煤岩体矿物成分、储水时间等因素,有可能出现上述指标劣化情况.但现阶段室内水-岩模拟试验方案中设计的影响因素较单一,缺少研究区水动力场、温度场、氧气体积分数等相关数据.在此基础上,提出了煤矿采空区水库净水技术的研发方向,在明确当地政策及水质水量的原则下,从采空区自身条件及外部环境等角度深入研究,保证煤矿采空区水库净水技术运行过程中的稳定性、经济性与安全性.

摘要：煤炭企业是我国能源生产主体,也是能源消耗大户.推进煤炭企业低碳发展与绿色转型是中国实施碳中和行动的关键环节,对促进煤炭高质量发展以及"双碳"目标实现具有重要意义.然而,对煤炭企业究竟采用哪些策略或技术来响应国家"双碳"战略一直缺少系统性评估.为此,本研究基于25家煤炭上市企业公开数据,采用fsQCA组态分析方法,探究经营规模、投入水平、技术创新和政策规范对企业碳排放强度下降的多元组态路径及差异性特征.研究表明:①环保投资、研发人员等单一要素无法构成煤炭上市企业实现高水平碳减排效应的必要条件;②煤炭上市企业碳减排存在5条组态路径,环保投资、研发投入占比和绿色专利数量作为核心条件介入多条组态路径,加大环保投资、研发投入及技术升级改造是当前降低煤炭企业碳强度的有效措施;③不同地区、不同规模煤炭上市企业碳减排效应组态存在显著差异.东部地区煤炭上市企业碳减排受环保投资和政策规范的共同影响;中部地区煤炭上市企业推进碳减排多为单一因素主导,其中政策规范驱动尤为突出;西部地区煤炭上市企业推进碳减排受环保投资和技术创新共同作用.巨型煤炭上市企业推进碳减排受环保投资、研发投入占比、技术创新和政策规范等多因素共同驱动;不考虑营业收入的作用,边缘条件综合作用也能够驱动大型煤炭上市企业实现碳减排,尤其是环保投资和研发投入占比;一般煤炭上市企业推进碳减排主要为环保投资驱动型.本研究系统梳理了煤炭上市企业应对"双碳"战略的复杂组态路径,为全行业绿色发展提供科学依据.

摘要：煤层开采引起覆岩的移动、变形、破断及应力变化是造成工作面来压及地表生态损伤的主要原因.研究采动覆岩运动规律与损伤机理是解决井下安全生产、含水层保护、地表建(构)筑设施与生态保护的核心问题,是实现煤矿绿色安全开采的理论基础.为充分认识开采损伤的传导机制,以覆岩承载"拱壳"结构为核心,系统梳理了当前覆岩运动研究成果,针对覆岩组合与岩土体介质特性差异,将研究成果分为松散层拱和基岩拱.基岩拱又可以进一步分为断裂拱和应力拱.在此基础上,依据拱壳演化机制和研究手段论述了基岩拱壳研究进展与不足:理论模型能够给出拱迹线方程进而判断拱的承载特征;但存在边界应力条件简化、岩层均质性假设、拱迹线的假设和拱厚度的计算等问题;数值模拟可以很好的给出拱壳的位置、拱厚及其演化特征,但以有限元模拟的应力拱壳忽略了岩层破断的影响,而以离散元模拟的应力或者裂断拱壳则依赖于块体的划分;相似模拟目前只能定性观测裂断拱的发育特征,难以确定应力拱范围.现有基于覆岩拱壳的应用聚焦于通过拱壳演化模型进行矿压和地表沉陷的预测与防治,对主动调控覆岩拱壳的手段相对较少的问题,基于此,归纳了 3种覆岩拱壳调控手段:源头预设拱壳手段、过程调控拱壳手段、末端稳控拱壳手段.最后综合现有成果,进一步提出了基于能量守恒定律的采动损伤拱壳理论计算模型及其模拟方法,为采场覆岩空间结构稳定性演化特征及地表沉陷治理提供了理论支撑与研究手段.

摘要：天然铀作为关键的战略资源,在国防和能源领域具有重要意义.随着浅层资源的枯竭,深地战略成为保障资源安全的关键.砂岩铀矿溶浸开采是一种在天然条件下,通过注入溶浸液与矿石发生化学反应,将铀元素由固相转化为液相的采矿方法.地浸采铀具有低成本、短周期、管道化、无人化等优势,已在全球范围内得到应用.然而,深地砂岩溶浸开采面临着高井深、高地温、高地应力、强扰动的"三高一扰动"复杂环境,矿层孔裂结构的多尺度特性致使溶液渗流多级化,渗流路径复杂且均匀渗透困难.为了解决相关问题,研究人员在深地砂岩铀矿溶浸开采体系孔裂结构表征、渗流行为可视化及定向干预与宏观调控等方面开展了大量的研究工作.阐述了深地铀矿地浸体系孔裂-渗流透明表征与定向干预研究进展,其中孔裂结构透明表征主要分为物理表征方法与三维重建技术;渗流可视化技术包括渗流试验行为研究与透明岩石的制备,并介绍了数值模拟技术在渗流可视化中的应用;随后进一步探讨了深地铀矿地浸体系定向干预与调控机制,包括物理调控、生物化学调控和砂岩铀矿储层改造等策略.此类研究提高了铀矿的浸出效率,降低了开采对环境影响,推动了绿色可持续铀资源开发.最后提出深地砂岩铀矿溶浸开采体系孔裂-渗流透明表征与定向干预研究瓶颈难题,并展望未来研究需要进一步深化对深地砂岩铀矿溶浸开采机理的认识,优化和完善孔裂结构透明表征与渗流行为可视化技术,创新出更为高效与环境友好的定向干预与调控策略.

摘要：建立资源与环境平衡体系是矿产资源开发过程中贯彻生态环境保护策略,实现资源开发与环境保护协调发展的关键路径,也是推动我国矿企高质量绿色发展的必经之路.基于"双碳"目标和能耗双控逐步转向碳排放双控的策略,优化能源消费结构,探寻能源节约利用平衡是实现矿山全面绿色转型的关键环节,对其进行深入研究具有极其重要的学术价值和实践意义.首先,通过剖析能源系统各个组成部分,包括不可再生能源、可再生能源、发挥作用能源、未发挥作用能源,绘制了矿山能源平衡业务流向图,阐述了这些组成部分在矿山运营过程中的影响,同时提出了能源节约利用平衡的定义.其次,依据该定义,提出了能源平衡输入输出模型,并对中间环节进行了深入分析,探讨了在管理、工艺流程、设施配置、设备选型以及土地利用等多个维度实施节能措施的可能性,构建了能源平衡的计算模型.最终制定了企业能源平衡核算表,并从优化能源结构、提高能源利用效率、节能措施与土地利用等方面,总结出能源平衡优化的技术路径,为矿山经济效益、生态效益和社会效益的均衡发展提供了理论支持.提出的实现能源平衡的策略与思路,为资源开发与环境平衡体系的完善提供了重要理论依据,对推动我国矿山企业的转型升级和绿色矿山的全面建设具有深远的影响.

摘要：矿区尾砂由于其碱性大、养分含量低等特点,不利于植物的生长,严重时甚至会造成一系列环境问题.探究了生物炭和刺槐对矿区尾砂土壤的改良效果,为盐碱化土壤改良提供理论依据,改善土壤环境,提高土地生产力.通过盆栽实验,根据不同生物炭施加量设置了 4 个处理组,分别为CK(不施加生物炭,对照组)、BC1(施加 1％生物炭)、BC3(施加 3％生物炭)和BC5(施加 5％生物炭),对刺槐的存活率、生长(苗高、地径)、生物量、根系形态以及土壤理化性质的变化进行了测定分析.结果显示,当生物炭添加量为 5％时,刺槐的苗高、根长和生物量均达到最大值.与CK相比,BC1、BC3 和BC5 的土壤pH显著下降(1.41％～7.51％),这表明生物炭可以通过中和作用有效降低土壤碱性.电导率随着生物炭施入量的增加而增加,尤其是 5％的生物炭效果最显著,上升了181.75％.土壤有机碳含量和有效磷含量均有所提高,BC5 组分别较 CK 提高了 42.25％和111.67％,这说明生物炭增加了土壤营养元素含量,提高了土壤肥力,有利于缓解土壤贫瘠化.土壤中的速效钾含量呈下降趋势,BC5 组较CK下降了 26.39％,这表明土壤中的营养元素发生了交换.综合分析表明,施加5％的生物炭可以更好地促进刺槐的生长,降低土壤pH,提高土壤肥力,从而实现废弃资源的利用和土壤改良的效果.

摘要：2024年,自然资源部等七部委出台的相关文件已明确全面推进绿色矿山建设的相关要求,并对大中型矿山在2028年底须达到的建成数量及占比做出明确要求,同时对小型矿山的建设也要求参照绿色矿山管理,充分体现全面建设绿色矿业的国家顶层政策要求.面对全球经济需求形势、践行生态修复职责需求、增强生态文明建设水平的急迫性等因素,地方应如何建设与管理绿色矿山,不折不扣执行和发展地方绿色矿业,且能做出特点和亮点.在查阅绿色矿山研究成果、建设历程及现状后,研究了绿色矿山建设的新政策及评价指标体系,深入分析了国家级最新评价指标中一级指标的权重赋值,调研了部分地方绿色矿山建设与管理实况,论述了地方绿色矿山评价指标制定时可结合当地情况的优化之处;提出了针对全面建设依然存在的主体责任不实、内生动力不足、财力保障缺失、评价机制还需完善等一些挑战和困难,探索性阐述宣传引导和惠矿政策落地、激发内生动力与压实主体责任、财力保障与质量控制、因地治矿与融合创新等几个关于地方绿色矿山全面建设与管理所对应的构想与对策;展望了绿色矿山发展的未来方向和持续提高建设水平的愿景.以期为绿色矿业的持续高质量发展、优化评价体系与监管机制,全面推进绿色矿山建设提供思路参考和借鉴.

摘要：随着煤炭行业迈向智能化转型,人工智能技术在煤炭开采全流程中的应用逐渐深入.首先回顾了我国煤炭开采技术的发展历程,重点分析了人工智能在不同发展阶段的技术演变及其对煤矿智能化的影响.针对煤炭开采全流程中的各类智能应用场景需求,提出的新一代智能开采AI应用技术体系,构建了从感知、决策到控制的一体化AI应用框架.以场景为导向、数据为驱动、算法为核心、平台为载体,设计了新一代智能开采场景式AI应用技术流程,通过实际案例分析,展示了场景式AI应用在煤炭智能开采中的实践成效.可见,人工智能的应用大幅提升了煤矿的生产效率、安全性和可持续性,推动了煤炭行业的智能化变革,随着煤矿智能化建设持续推进,煤炭行业将迈向更高效、更安全、更绿色的发展阶段,为实现"双碳"目标和能源结构优化贡献力量.

摘要：我国褐煤资源丰富,较高的氧含量、水含量导致其利用困难,热提质是实现褐煤清洁高效利用的有效手段之一,在热提质过程中褐煤极易碎裂、粉化,造成焦油粉尘含量高,除尘困难、管路堵塞等问题,成为阻碍褐煤提质技术发展的"瓶颈".以先锋褐煤(XF)为原料,在回转炉热提质实验装置上考察了XF在不同温度的粒度变化、累积分布曲线、整体粒度分布、相对破碎率、分形维数,研究了XF在不同温度的热碎产物分布规律,利用X射线荧光仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)分析了热碎产物灰分组成差异,结果表明,XF在热提质过程中发生了明显的破碎,1～6 mm粒度是破碎颗粒的主要生成范围,粉化粒度随着温度的升高而增加,其中 0～0.1 mm的粒度增长幅度最大.在450～500℃时XF相对破碎率增幅最大,温度的升高促使破碎发生,分形维数增加,煤颗粒的破碎程度变复杂.灰分随破碎粒度变化不显著,煤中的矿物质更容易存在于粉化粒度中,随着热碎产物粒度的减小,灰分含量逐渐升高.550℃的热碎产物灰分高于450℃和350℃的热碎产物,Ca元素含量随粒度减小而降低,Si、Fe元素含量随粒度减小而升高,Al元素含量变化不明显.XRD结果表明石英、方解石属于被动分配,而黄铁矿受热分解导致其更容易分配到粉化粒度中,属于主动分配,在煤颗粒内部形成的裂隙和空洞是导致褐煤破碎的诱因之一.

摘要：针对软弱煤层大采高工作面近平行横贯断层治理中存在的围岩失稳、煤壁片帮及顶板冒落等难题,以山西华宁焦煤有限责任公司崖坪煤矿22205工作面为工程依托,系统研究了断层破碎带内煤岩力学响应特征与动态失稳演化规律,提出了基于"超前水泥注浆加固与即时化学注浆补强"的协同治理技术体系,通过多参数优化与全流程精细化控制,显著提升了断层带围岩稳定性.基于"32345"综合治理框架(三项原则、两种方式、三超前管理、四类管控、五字方针),通过优化注浆参数(压力15～30 MPa、水灰比0.8)与施工流程,结合现场试验与数值模拟验证,显著提升了断层带围岩稳定性.队对工作面内4条大型断层(YD4、YD5、YD12及YD2边缘断层)及13条小型断层实施分阶段渗透充填与动态补强,成功控制煤壁片帮率降低45％,推进效率提高15％.可为类似地质条件下软弱煤层安全开采提供理论支撑与技术参考.

摘要：我国煤炭高强度开采后形成巨量地下遗存空间,其资源化利用对缓解土地压力、防控次生灾害及实现"双碳"目标具有重要意义.系统梳理了煤炭地下空间现有综合利用技术,探讨了 CO2地下封存技术与地下水库技术等研究进展,结合团队提出的结构充填技术理论,分析了该技术亟待解决的关键问题、应用瓶颈与发展前景.已有文献表明:CO2地下封存技术依托工业固废矿化反应实现CO2封存,但固碳材料渗透性与长期稳定性等物理性能仍有待提升,储碳空间围岩在多场耦合作用下的损伤机制尚未明晰;地下水库技术通过改造采空区构建储水系统,但周期性水压波动诱发坝体结构干湿循环疲劳问题亟待解决;结构充填技术以低充填率、高稳定性设计构建稳定地下空间结构,为空间功能化提供力学保障,但仍面临关键充填位置不明确、材料性能与功能需求矛盾、多场耦合损伤机理不清及智能化工艺不足等瓶颈;未来需聚焦功能化充填材料开发、跨尺度THMC多场耦合建模、智能感知与数字孪生技术应用,构建"地质精准探测-功能定向设计-动态优化调控"技术体系.通过跨学科协同创新、政策机制支持及标准化建设,推动地下空间从环境负担向战略资源转化,为矿区绿色转型与"双碳"目标实现提供理论和技术支撑.

摘要：围岩特征快速准确探测以及高效锚固支护技术是巷道智能掘进的重要保障.随钻探测和高效锚固技术是当前矿业工程领域的研究热点,采用理论分析的方法建立了岩石力学参数与随钻参数的关系模型,研究钻进参数与岩石力学参数之间的关系;在实验室浇筑了不同力学性能的混凝土试块,对混凝土试块进行了随钻试验,同时实时采集了转速、钻速、扭矩和声压级等随钻参数,分析转速、钻速、扭矩和声压级等随钻参数同岩石力学参数的关系,建立预测模型;研制了预应力锚固综合实验台,通过预应力锚固综合实验台测试分析了不同锚固方式和预紧力锚杆预应力的传递规律.结果表明:钻速和转速与岩石单轴抗压和抗拉强度呈指数关系,其中钻速与岩石单轴抗压和抗拉强度的相关性最高,相关系数分别达到了 0.9631和 0.8718;声压级与单轴抗压强度和单轴抗拉强度均呈线性关系;扭矩做功与单轴抗压强度呈线性关系,与单轴抗拉强度呈对数关系;不论采用何种预应力锚固方式,锚杆上的轴力从锚固始端开始向锚固尾端逐渐递减;预紧力的增加会增大轴力在锚杆上的扩散范围;锚杆全长预应力技术在锚杆轴力传递上具有高效性.研究结果对提高巷道围岩参数探测准确性和锚杆支护效果,实现巷道安全高效掘进,减小事故发生概率,保证矿山安全生产具有重要意义.

摘要：岩体力学参数的准确获取是矿山巷道围岩稳定性分析与支护设计的前提,传统采用围岩取心进行实验室测试的方法,难以适应煤矿深部开采与智能化发展对岩体力学参数获取的时效性要求.数字钻进测试技术是一种利用钻孔过程中实时监测的钻速、转速、钻压、扭矩等随钻参数对岩体力学参数进行反分析的方法,该方法为实现巷道现场围岩力学参数的原位实时获取提供了新途径,其关键在于建立随钻参数与岩体力学参数的定量关系,并研发与随钻测试理论相匹配的智能钻进设备.设计研发了数字解析钻头,得到了基于旋切钻进参数的岩体切削强度与切削能量理论解,建立了岩体抗压强度与弹性模量随钻反演模型.研发了真三轴岩体数字钻进试验系统(TRD系统)和高精度岩体智能旋切试验系统(RCT系统),开展了系列岩体数字钻进试验.在此基础上,研发了智能地质随钻探测系统(IDE系统),建立了巷道围岩力学参数随钻原位探测方法.研究成果为巷道围岩原位实时智能感知提供了理论与技术支撑.

摘要：陕北侏罗系煤层埋藏较浅,历史上形成了大片隐伏古火烧区,古火烧区积水对矿井的安全生产构成了严重威胁.为了有效探测古火烧区的分布范围,分析其积水情况,以直流电法基本原理为基础,三维高密度电法勘探机理为前提,采用数值模拟和工程实践的方法,对浅埋煤层火烧区的三维高密度响应特征进行了研究.建立了多种烧变岩的三维地电模型,运用有限单元法进行了三维高密度正演模拟,对比均匀半空间中电位数值解与解析解的相对误差,验证了正演程序的准确性,分析了二极、三极及偶极装置在均匀半空间、二层、三层和四层地电模型中地质异常体的三维高密度电法响应特征.结果表明:三维高密度电法勘探时二极装置对地质异常体响应效果较好,对复杂地层响应效果一般;偶极装置对地质异常体和复杂地层的响应效果均较好,具有更高的横向分辨率;与二维高密度电法正演模拟相比,三维模拟通过多方向,多层面的数据采集提高了高密度电法探测精度,解决了三极装置解释异常偏移问题;在陕北红柳林煤矿北二盘区 2-2 煤火烧区进行了三维高密度偶极装置和二极装置勘探实践,其实际探测结果与该地区已有的地质资料吻合较好,证明了利用三维高密度电法探测煤矿火烧区分布范围及其积水情况具有一定的可行性.

摘要：我国是世界最大的煤炭生产国和消费国,开采历史悠久,在许多煤炭产区逐渐形成采选、发电、化工等涉煤产业集聚区.随着涉煤产业快速发展,涉煤场地扩张以及煤基固废排放等造成的土地退化、土壤污染等问题日益严峻,涉煤场地类型识别与分区管控策略的提出是实现区域能源资源-低碳发展-生态保护的关键.研究以宁东煤电基地涉煤产业区为对象:确定宁东煤电基地涉煤产业区特征地物的信息特征与解译标识,提出区域尺度与场地尺度的特征地物提取指标体系,包括煤炭场地、煤电场地、煤化工场地等;基于Landsat遥感影像进行区域尺度场地类型识别,采用土地利用动态度和土地利用转移矩阵分析涉煤产业区时空演变及差异性,2003-2023年煤电场地从无到有、煤炭场地增加了 10.68%、煤化工场地则增加了 26.33%,宁东煤电基地涉煤产业区煤电化场地呈迅速扩张趋势;基于2023年10m分辨率的Sentinel-2遥感影像进行场地尺度格局分析,得出 2023年煤炭场地 68.38 km2、占比 6.88%,空间分布呈现随机性;煤化工场地 49.03 km2、占比 4.93%,呈现显著空间聚集;煤电场地 24.28 km2、占比 2.44%,空间分布相对集中;采用DP-SIR(Driving-Pressure-State-Impact-Response)模型进行生态风险综合评估,涉煤产业区生态风险指数平均为 0.602、风险较低,2003-2023年矿区生态风险下降 65.66%,生态管控向好趋势明显.提出 5种分区管控模式,即生活聚集区、生态维护区、生产监测预警区、损毁修复重建区、其他调控区的分区管控策略.研究为宁东涉煤产业区煤电化场地特征识别提供理论方法支持和基础数据,对煤电化场地治理及区域生态修复具有重要意义.

摘要：利用矸石孔隙结构和吸附特性预净化高矿化度矿井水为生态脆弱矿区矿井水高效利用提供了一种经济有效的技术途径.通过自制的动态淋滤实验装置模拟了矿井水在地下岩层中的渗透迁移过程,研究了不同岩性与粒径矸石对预净化高矿化度矿井水效果的影响规律.XRD和XRF测试显示泥质粉砂岩和中粗砂岩顶板岩样的主要矿物成分为石英、高岭石、白云母及长石,其中黏土矿物高岭石的质量分数在 20%以上,呈层状结构,能吸附较多矿井水中的离子,净化矿井水资源.动态淋滤试验结果表明,矸石动态吸附作用下高矿化度矿井水pH偏向弱碱性,TDS值、Ca2+质量浓度均降低;矸石粒径越大,水样中TDS值、Ca2+质量浓度降幅越小,吸附效果较差;中粗砂岩与泥质粉砂岩相比,对矿井水溶液离子具有更强的预净化作用.矿井水淋滤后,岩样表面的大量孔洞与裂隙在水化学作用下产生物理性吸附,并形成次生裂隙,试样中大量易溶解成分溶解于淋滤液中,矸石表面碎屑增多,增加的孔道表面积、体积将加速岩样矿物的溶解作用,促进矸石对矿井水离子的吸附作用.

摘要：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2m,考虑挡土墙高度对排土作业的影响,采用 1m挡土墙叠加1m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.

摘要：煤炭开采区的生态修复效果评估需突破传统单一指标的局限,从生态系统服务功能提升的综合视角构建科学评价体系.以伊金霍洛旗布尔台井田为研究对象,基于当前常用的生态系统服务物质量评估模型和价值量计算方法,结合GIS空间分析,量化生态修复前后煤炭开采区(布尔台井田)、非煤炭开采区(伊金霍洛旗除布尔台井田以外区域)的物质量与价值量,并探讨土地利用与植被覆盖对于生态系统服务的影响,评估布尔台井田生态系统恢复效果.结果表明:①2005、2010、2015、2020年布尔台井田单位面积的土壤保持物质量均值为17.7、9.02、20.31、26.96 t/hm2;单位面积的防风固沙物质量均值为45.77、43.3、46.06、50.37 t/hm2;单位面积的碳储存物质量均值为9.8054、9.795、9.8059、9.814 t/hm2.在此期间均呈现先减少再增加的趋势.并且均与草地、林地和植被覆盖度呈现正相关关系,与建设用地、未利用土地呈现负相关关系;②2005、2010、2015、2020年布尔台井田单位面积生态系统服务总价值量均值为1 772.91、1 342.98、1 825.54、2 154.98元/hm2,总体呈现先减少再增加的趋势,与生态系统服务物质量变化趋势一致;③布尔台井田土壤保持、防风固沙功能在2010年后逐渐恢复到与非煤炭开采区接近的水平,表明生态修复效果良好.碳储量仍低于非煤炭开采区,表明需继续加强对煤炭开采区生态系统的保护与修复.研究结果对区域生态修复具有重要借鉴意义.

摘要：深地开采是未来采矿技术的发展方向,矿井热害是制约深部矿井安全生产的主要因素之一.由于深部矿井工作面处于地层增温带,叠加井下工业热源后,热源具有点多分散、持续时间长、瞬时放热功率大等特点.常规的通风优化、巷道和设备布局优化、隔绝热源等降温技术无法满足深部矿井降温需求,亟待开发和应用高效、绿色、大功率的井下人工制冷技术.从热泵原理出发,讨论了矿区地面和井下热源与热汇的时空分布特点,总结了人工制冷技术应用于深部矿井热害治理中的难点.贵州锦丰金矿目前开采深度达 630 m,以该矿为例,判别了井下热害来源,计算了冷负荷;根据矿井生产特点比选了降温对象;探讨了利用该矿区附近水体为热汇,通过水源热泵技术对井下空间降温的技术经济可行性;通过实地调研、测量、理论计算和数值模拟,分析了矿区附近绿荫塘、洛凡河、北盘江和生产引水渠 4处水体的蓄热容量和热汇稳定性;计算了基于不同水体水源热泵方案的初投资和运行成本,并进行了技术经济对比.经过综合分析后,推荐了将矿井引水渠作为水源热泵冷源,对井口新风进行一次性降温的技术方案.该方案具有降温效果好,投资低,热汇稳定容量大,生态影响小等特点.

摘要：近年来,因煤矿井下特殊的工作环境,煤矿井下机器人成为各国研发人员关注的焦点.四足机器人作为机器人中的一种,因其简单结构和高适应能力,得到了国内外大量关注.为了辅助工人在井下工作,完成危险的工作任务,进行了面向煤矿井下巡检、搬运等复杂任务的四足机器人系统设计.首先完成相关基础理论分析,包括四足机器人本体设计、四足机器人运动学建模以及四足机器人静步态规划;其次,对面向煤矿井下复杂作业场景的多功能机器人的自主感知、自主决策、自主控制相关关键技术进行了研究;最后构建了四足机器人虚拟仿真规划系统、四足机器人虚拟监控系统以及四足机器人物理系统.制作了四足机器人实体样机,并完成系统集成试验.结果表明:四足机器人结构合理、功能完善,具有对井下复杂地质条件的良好适应能力,能够在井下未知环境中完成环境感知与自适应避障行走,并且能够完成复杂工作.虚拟仿真规划系统为机器人的自主执行提供信息与参考,虚拟监控系统为机器人提供三维的运行状态监测以及远程可视的人机交互接口.虚拟维度的设计为井下复杂作业提供了数字孪生平台支撑和解决方案,对煤矿智能化和无人化的开采有一定的积极作用.