A través de una extensa recopilación de datos, sensores remotos, estudios geológicos de campo, pruebas de muestreo, experimentos de campo y experimentos en interiores, se investigó el efecto de retroalimentación mutua entre el desarrollo del carbón y el entorno geológico en toda la cuenca de Ordos. . Sobre esta base, el área minera de Daliuta y el área minera de Tongchuan fueron seleccionadas como dos áreas de investigación clave, y sus planes de construcción y protección del medio ambiente ecológico existentes se optimizaron en función del entorno geológico, el estado de protección del medio ambiente y la última tecnología extranjera de protección del medio ambiente geológico. A través de investigaciones preliminares, se descubrieron problemas clave que deberían resolverse en la construcción de un entorno ecológico en áreas clave, proporcionando soporte técnico confiable para la construcción de un entorno ecológico y geológico en áreas de minería de carbón.
2. Contenido de la investigación
1) Investigación e investigación sobre el efecto de retroalimentación mutua entre el desarrollo del carbón "base" y el entorno ecológico geológico.
2) Planes de protección del entorno ecológico y optimización de la construcción existentes en zonas típicas de minería del carbón.
3) Investigación sobre tecnologías clave en zonas típicas de minería del carbón.
3. Ruta técnica
1. En la investigación y estudio de la retroalimentación mutua entre el desarrollo del carbón y el entorno ecológico geológico en la "base",
A través de muestreos y experimentos, se investigó más a fondo el estado actual de la contaminación del agua, el suelo y el medio ambiente y los daños al medio ambiente ecológico causados por el desarrollo del carbón en la "base", y se analizó su tipo, intensidad y mecanismo intrínseco. Al mismo tiempo, se utilizaron métodos de interpretación de la teledetección para investigar las características de distribución en la superficie y los patrones de cambios en el entorno ecológico del agua y el suelo causados por el desarrollo del carbón en la "base". Además, también se explora el efecto de retroalimentación de las medidas de protección ambiental sobre el desarrollo energético en el área de estudio.
(1) Medición del terreno
El contenido incluye drenaje de aguas subterráneas, descarga de aguas residuales de minas, hundimientos y fisuras del terreno, daños a la vegetación superficial, etc.
(2) Interpretación de la teledetección
Seleccione imágenes de teledetección de precisión adecuada para la interpretación, incluidos los cambios en el entorno geológico y ecológico antes y después de la extracción de carbón, y la distribución de las aguas abiertas. minas de carbón y estanques de relaves.
(3) Investigación sobre el efecto de retroalimentación de las medidas de protección ambiental en la minería del carbón.
La investigación incluye la aplicación de tecnología limpia de producción de carbón, medidas de restauración ambiental como el tratamiento de aguas residuales de minas y los beneficios ecológicos, sociales y económicos de varios tipos de recuperación de tierras por hundimiento.
2. Planes existentes de protección del entorno ecológico y optimización de la construcción en zonas típicas de minería del carbón.
Sobre la base de la investigación de los efectos de retroalimentación mutua en áreas típicas de minería de carbón, los planes de construcción y protección del medio ambiente ecológico que se están implementando en áreas clave se comparan con los métodos y medios de protección y gobernanza del medio ambiente ecológico en otras áreas energéticas. Bases en el país y en el extranjero. Este documento resume las ventajas y desventajas de varios planes de construcción y protección ecológica y, basándose en las características del agua, el suelo y los problemas ambientales ecológicos y geológicos causados por el desarrollo del carbón en áreas clave, analiza las medidas de optimización de varios. planes de construcción ecológica en áreas clave y analiza métodos con utilización prometedora en áreas clave. Realizó investigaciones e investigaciones más profundas y formuló planes de optimización prácticos.
3. Investigación técnica en zonas típicas de la minería del carbón.
Basándonos en la investigación preliminar, encontraremos cuestiones clave que deben resolverse en la construcción de un entorno ecológico en áreas clave para la investigación técnica, y utilizaremos los resultados de la investigación para llevar a cabo demostraciones de aplicaciones de tecnologías clave. Sobre la base de un análisis en profundidad, se seleccionaron la tecnología de utilización integral de los recursos hídricos del suelo en el área de hundimiento de la minería de carbón de Daliuta, la tecnología de protección de los recursos hídricos en el área minera de Tongchuan, la tecnología de control de desastres de hundimiento y fisuras del suelo y la tecnología de utilización de ganga de carbón. investigación clave.
Cuatro. Métodos de trabajo
Este artículo se centra en dos áreas de investigación típicas, el área minera de Tongchuan y el área minera de Daliuta, a través de una extensa recopilación de datos, teledetección, estudios geológicos de campo, pruebas de muestreo, experimentos de campo y experimentos en interiores. El área minera de Tongchuan es una antigua zona minera en el área de loess que está a punto de cerrarse y enfrentar una transformación, mientras que el área minera de Daliuta es una nueva área minera en el cruce del loess y el desierto. Se analizaron los diferentes problemas geológicos ambientales y medidas de prevención que enfrentaron las dos zonas mineras durante el proceso de desarrollo del carbón. Sobre esta base, se abordaron los principales problemas técnicos existentes en dos tipos diferentes de zonas mineras y se propuso un plan de optimización para la protección del medio ambiente geológico.
Los métodos de interpretación de la teledetección y los métodos de trabajo en áreas clave son los siguientes:
(A) Método de interpretación de la teledetección
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Tomando como ejemplo el área minera de Daliuta, se estudió el impacto del desarrollo de recursos de carbón en el entorno geológico. A través de la comparación de múltiples períodos de imágenes de detección remota, se estudió el efecto de mejora de la tecnología de gestión y protección ambiental en el entorno geológico y. Se analizó el entorno ecológico de la zona minera.
Los principales contenidos de la investigación incluyen los siguientes aspectos:
(1) Procesamiento de imágenes digitales por teledetección
Teledetección de TM, ETM+ y SPOT-5 en el área de estudio Las imágenes digitales se preprocesan y mejoran para hacer que la quinta información características del área minera sea obvia y fácil de identificar.
(2) Extracción de información mediante teledetección
A través de la interpretación interactiva humano-computadora, se extrajo información sobre el cambio de cobertura y uso de la tierra en el área minera de la Cuenca de Ordos de 1989 a 2002. En 2007, se proporcionó información sobre los terrenos ocupados por el desarrollo de áreas mineras, los desastres geológicos causados y la información de preprocesamiento sobre la restauración del entorno ecológico de las minas, etc.
(3) Crear mapas temáticos de imágenes de teledetección.
Producción de mapas de monitoreo dinámico del uso/cobertura de la tierra en el Área Minera de Daliuta en 1989 y 2002; mapas de monitoreo por teledetección del entorno ecológico del área minera e interpretación de imágenes de teledetección del entorno geológico; del Área Minera de Daliuta.
2. Ruta técnica
(1) Monitoreo dinámico de uso/cobertura del suelo
1) Recopilar datos de TM en 1989 y datos de ETM+ en 2002 en el área de estudio.
2) Realizar preprocesamiento convencional, como selección de banda y corrección de datos al mismo tiempo para unificar datos relacionados en las mismas coordenadas geográficas.
3) Realizar operaciones de campo basadas en las preliminares; imágenes procesadas de teledetección Investigar y establecer señales de interpretación básicas
4) Interpretar cambios dinámicos en el uso/cobertura del suelo a través de la interacción persona-computadora y analizar la precisión de la interpretación; estadísticas del área sobre la interpretación de resultados y análisis.
(2) Ruta técnica de investigación y monitoreo ambiental
1) Recopilar información para comprender la geología, accidentes geográficos y características ambientales de las minas, el estado actual y la historia de la minería, relaves mineros y residuos La descarga y acumulación de minerales;
2) Realizar mejora de imágenes, selección de bandas y ortorectificación en datos SOPT-5
3) Realizar estudios de campo basados en el procesamiento remoto preliminar; detectar imágenes, establecer signos de interpretación básicos;
4) La interpretación de la interacción hombre-computadora de los datos SPOT-5 significa la destrucción de la tierra ocupada por el desarrollo mineral y el entorno geológico.
(2) Principales métodos adoptados en el área minera de Daliuta
Al analizar el entorno geológico actual causado por el desarrollo del carbón en el área minera de Daliuta, las medidas de protección del medio ambiente geológico existentes y las medidas de protección existentes para el carbón. Una investigación exhaustiva del efecto de promoción del desarrollo encontró que el principal problema geológico ambiental causado por el desarrollo del carbón en el área minera es el hundimiento del suelo. El hundimiento del terreno ha causado graves daños al suelo y a los recursos hídricos en la zona minera. En particular, los cambios estructurales en la zona vadosa causados por el hundimiento del suelo en la zona minera y su grave impacto en la fabricación de transportadores de humedad del suelo son las principales razones del deterioro del entorno ecológico en la zona minera. Por lo tanto, para comprender profundamente el movimiento de la humedad del suelo en la zona vadosa de las áreas de hundimiento de la minería del carbón y explorar soluciones técnicas para la protección y utilización integral de los recursos hídricos del suelo en las áreas de hundimiento de la minería del carbón, este proyecto utiliza una combinación de experimentos de campo y experimentos en interiores para seleccionar Se estableció un sitio de prueba de movimiento de humedad en un lugar típico, en vista de la dificultad de la migración de la humedad en la zona vadosa, se llevaron a cabo experimentos de simulación física en interiores como complemento a los experimentos de campo, centrándose en el estudio del mecanismo; de la migración de humedad en la zona vadosa y sus efectos ecológicos y ambientales en condiciones de subsidencia de la minería del carbón. Luego se propuso un plan técnico para la protección y utilización integral de los recursos hídricos del suelo en áreas de subsidencia de la minería del carbón. Los métodos de trabajo específicos son los siguientes:
1. Método de prueba de migración de humedad in situ
(1) Propósito de la prueba
Para analizar y comprender el Área de hundimiento y área de no hundimiento de la minería del carbón Obtener datos de observación experimentales confiables sobre el mecanismo de migración del agua en la zona vadosa y sus efectos ecológicos y ambientales.
(2) Sitio de prueba
El sitio de prueba de migración de humedad de campo (en adelante, el sitio de prueba) fue seleccionado en la antigua granja Shuanggou en la aldea de Qianliuta, ciudad de Daliuta, condado de Shenmu. , Provincia de Shaanxi. El sitio de prueba. Consulte la Figura 1-2 para ver el plano.
Figura 1-2 Disposición del sitio de prueba de campo de Daliuta
(3) Puntos de observación
El sitio de prueba contiene dos puntos de observación, a saber, el de no hundimiento. área Punto de observación de la migración de humedad y punto de observación de la migración de humedad en la zona vadosa del área de hundimiento.
(4) Dispositivo
Cada punto de prueba está equipado con un conjunto de tubos detectores de neutrones de 4 m de profundidad y un conjunto de sistema de medición de presión negativa. Cada conjunto de sistema de medición de presión negativa está equipado. Con 30 manómetros de presión negativa (ajustar según la situación real). Todo el sitio de prueba requiere un medidor de neutrones y dos juegos de sistemas de medidores de presión negativa WM-1.
(5)Método de monitoreo
Utilice un instrumento de neutrones para monitorear el contenido de humedad del suelo.
Se instalaron tubos de observación de medidores de humedad de neutrones en los puntos de prueba en el área de hundimiento y en el área de no hundimiento del sitio de prueba, y el contenido de humedad del suelo de los puntos de prueba de campo se midió en 40 puntos de prueba. El primer punto de medición está a 10 cm de la superficie del suelo y la distancia entre los puntos de medición por encima de 200 cm es de 10 cm. La profundidad es de 200 ~ 400 cm, la distancia entre los puntos de medición es de 20 cm y 400 cm es el punto de medición más profundo. Durante el período de congelación, cada punto de medición se observó una vez cada 10 días. Después de que comenzó el período de congelación y descongelación, las observaciones se cambiaron a una vez cada 3 días. Las observaciones se realizarán una vez el primer y tercer día después de la lluvia y luego se cambiarán a observaciones normales una vez cada 3 días.
El potencial hídrico del suelo se monitorea mediante el sistema medidor de presión negativa WM-1. El sistema de medición del medidor de presión negativa adopta una instalación integrada oblicua. La ubicación de los puntos de medición es consistente con la ubicación de los puntos de medición del contenido de agua, es decir, el primer punto de medición está a 10 cm de la superficie y el espacio entre los puntos de medición por encima de 200 cm es de 10 cm, la profundidad es de 200 ~ 400 cm; el espacio entre los puntos de medición es de 20 cm y 400 cm es el punto de medición más profundo. En total hay 30 puntos de medición. El tiempo y la frecuencia de observación del medidor de presión negativa están sincronizados con las observaciones del medidor de neutrones.
2. Método experimental de simulación física interior de migración de humedad.
(1) Propósito del experimento
1) Comprender la estructura de la arena fina (arena eólica), la arena gruesa (arena gruesa de la Formación Salawusu) y la estructura binaria (arena fina superior , Migración de agua en la zona vadosa en condiciones como arena gruesa baja);
2) Comprender los patrones de migración de agua en la zona vadosa bajo diferentes condiciones de lluvia;
3) Comprender la Proceso de fuga de agua en la zona vadosa y reglas.
(2) Sitio de pruebas
Sala de Simulación Física, Instituto de Hidrogeología y Geología Ambiental, Academia China de Ciencias Geológicas.
(3) Dispositivo
Columna de suelo, tubo medidor de presión de nivel de agua, dispositivo de control de nivel de agua de botella Marriott, dispositivo de medición de flujo, dispositivo de lluvia para experimento de simulación física, medidor de presión negativa WM-1 sistema.
(4) Prueba de suelo experimental
El suelo de prueba para el modelo experimental de simulación física se tomó de Daliuta. Son los dos suelos principales en el sitio de prueba de campo de Shuanggou: arena fina (. arena acumulada por el viento) y arena gruesa (arena gruesa de la Formación Sarawusu). Los componentes mecánicos de la prueba geotécnica se muestran en la Tabla 1-1. El suelo de prueba se rellena en 4 columnas de suelo con una altura de 4 m. La columna de suelo 1# es toda arena eólica; la columna de suelo 2# es toda arena gruesa; las columnas de suelo 3# y 4# son estructuras binarias (la parte superior); es arena eólica), la parte inferior es arena gruesa), y se realizó un experimento paralelo.
Tabla 1-1 Tabla de análisis de partículas del suelo de prueba
(5) Trabajos de prueba previa: pretratamiento de prueba geotécnica e instalación de medidor de presión negativa.
Después de llenar el suelo de prueba, la columna de suelo se satura de abajo hacia arriba. Completamente saturado durante 15 días y luego drenado, para que el suelo de prueba sea naturalmente estable durante el proceso de drenaje. Después del drenaje, instale un medidor de presión negativa en la columna del suelo. Consulte la Tabla 1-2 para obtener más detalles.
(6) Contenido de la prueba
1) Prueba de infiltración de lluvia única de 40 mm
2) Tres pruebas de infiltración de lluvia superpuestas (se planea que la lluvia sea de 10 mm, 20 mm, 8 mm, los intervalos de lluvia son 7 días y 15 días respectivamente);
Tabla 1-2 Lista de información de la columna de suelo de prueba interior
3) Prueba de infiltración de lluvia única de 100 mm (la información de lluvia de cada columna de suelo se muestra en la Tabla 1-3 a la Tabla 1-6).
(7) Método de observación
El experimento interior utiliza el sistema de medidor de presión negativa WM-1 para realizar observaciones a largo plazo del potencial hídrico del suelo, generalmente dos veces al día, a las 7:00. 00 a.m. y 6 p.m. :00. Se realizaron observaciones intensivas durante el período de lluvia y los días siguientes (el número específico depende de la velocidad de movimiento del frente húmedo), y fue el panel de observación del sistema de presión negativa WM-1 el que funcionó normalmente durante el experimento. El contenido de humedad del suelo se observa tomando tierra.
Tabla 1-3 1 #Lista de información de lluvia simulada de la columna de suelo
Tabla 1-4 2 #Lista de información de lluvia simulada de la columna de suelo
Tabla 1-5 3 #Lista de información de lluvia simulada de la columna de suelo
Tabla 1-6 4 #Lista de información de lluvia simulada de la columna de suelo
(3) Principales métodos utilizados en el área minera de Tongchuan
1 ) A través de la recopilación de información y la realización de estudios, obtuvimos una comprensión preliminar de los problemas del entorno geológico minero existentes en el área minera de Tongchuan. A través de la recolección de datos, investigación de campo y recolección de muestras, se analizaron los problemas ambientales geológicos existentes en el área minera de Tongchuan y se analizaron las causas, con especial atención a la relación entre el desarrollo del carbón y los problemas ambientales geológicos en el área minera. En vista de los principales problemas geológicos y ambientales existentes en el área minera de Tongchuan, nos centramos en el impacto de la ganga de carbón en el medio ambiente, el impacto del desarrollo del carbón en los recursos hídricos y el impacto del hundimiento del suelo.
2) Para estudiar el impacto del desarrollo del carbón en los recursos hídricos, se recolectaron muestras de agua de depósitos de agua subterráneos, salidas de aguas residuales, plantas de tratamiento de aguas residuales, lixiviados de ganga de carbón y ríos en el área minera de Tongchuan para estudiar el impacto del desarrollo del carbón en los recursos hídricos Se investigó y recopiló al mismo tiempo el impacto de la contaminación de los recursos, se investigaron los cambios en el nivel de los recursos de agua subterránea, la cantidad de agua, la calidad del agua y las fuentes de agua causadas por la minería del carbón.
3) Para estudiar el impacto de la ganga de carbón en el medio ambiente y realizar un aprovechamiento integral, se recolectaron muestras de ganga de carbón en diferentes áreas mineras, se determinó su composición química y el estado actual de utilización del carbón. Se investigó y visitó la ganga en las zonas mineras.
Para observar el impacto del polvo en el suelo, se recolectaron muestras de la superficie del suelo desde la dirección del viento de la montaña Gangue. Las líneas de muestreo están dispuestas a lo largo de la dirección del viento y las distancias desde cada punto de muestreo hasta la montaña de roca estéril son 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 30 m, 50 m, 150 m, 300 m y 500 m respectivamente. Se recolectaron muestras a 1000 m de distancia como valores de fondo y se tomó la capa superficial del suelo de cada muestra de suelo (0 ~ 6000).
Para estudiar el impacto de las montañas de ganga de carbón en el suelo, se recolectaron dos muestras de perfil de suelo a 1 y 5 m de distancia de las montañas de ganga de carbón. Las distancias entre los puntos de muestreo y el suelo en los dos perfiles son 0cm, 10cm, 20cm, 30cm, 40cm, 50cm, 60cm, 80cm, 100cm, 120cm, 140cm y 160cm respectivamente. Tome 200 gramos de cada muestra para analizar las sales solubles en el suelo y probar el contenido de metales pesados.
Para estudiar el impacto de la montaña de roca estéril en las plantas, se recolectaron muestras de tallos completos de plantas alrededor de la montaña de roca estéril y en el área de fondo para medir el contenido de metales pesados. Según el enriquecimiento del contenido de metales pesados en las plantas, por un lado, se puede entender el impacto de la ganga de carbón en la vegetación circundante, por otro lado, la contaminación por metales pesados también se puede tratar y reparar en función de la capacidad de acumulación de las plantas; algunos metales pesados.
4) Para estudiar el hundimiento del suelo y las fisuras del suelo en el área minera, el equipo de investigación no solo recopiló datos de hundimiento del suelo de la Oficina de Minería de Tongchuan, sino que también llevó a cabo investigaciones in situ de algunos hundimientos del suelo. y fisuras del terreno en la zona minera.
5) Con el fin de mejorar el entorno de la zona minera y promover la transformación urbana, a partir del trabajo anterior, hemos optimizado la planificación para el tratamiento de hundimientos del terreno, ganga de carbón y recursos hídricos. en el área minera de Tongchuan, con la esperanza de lograr el control de la ganga de carbón y el agua de la mina, reducir la contaminación, proteger el medio ambiente, mejorar el medio ambiente y hacer un buen trabajo para la transformación fluida de la ciudad.