高潜水位采煤沉陷区人居环境与生态重构关键技术:以安徽淮北绿金湖为例
刘辉1
朱晓峻1
程桦1
苏丽娟2
戴良军3
郑刘根1
方申柱4
姜春露1
张琼4
孙庆业1
李玉1
李栋衍5
1.安徽大学资源与环境工程学院,安徽合肥230601;安徽省矿山生态修复工程实验室,安徽合肥2306012.安徽大学数学科学学院,安徽合肥2306013.安徽建工集团控股有限公司,安徽合肥2300314.安徽省交通航务工程有限公司,安徽合肥2300315.山东高速集团有限公司,山东济南250000
摘要：以两淮高潜水位矿区为代表的我国东部大量采煤沉陷积水区的形成,严重影响了煤炭资源型城市的可持续发展,特别是城中采煤沉陷区水土资源撂荒、生态系统紊乱、人居环境恶化已成为制约城市建设的三大瓶颈,严重阻碍了经济社会发展和生态文明建设.为解决煤炭资源型城市生态修复与可持续发展问题,通过分析高潜水位采煤沉陷区地表沉陷积水演化规律和生态损害特征,基于开采沉陷原理和"采复一体化"理论,提出了地表沉陷积水动态预测方法,构建了沉陷区地形改造分区重构数学模型;研发了沉陷区边采边复施工、水循环与水资源调控、建筑分区设计、水土流失控制与基质改良、水陆复合生态系统重构等关键技术;探索了城中采煤沉陷区人居环境与生态一体化治理新模式,并以淮北绿金湖沉陷区为工程背景,开展了工程实践.研究表明:①融合Knothe时间函数和水量平衡模型参数,可实现开采任意时刻地表沉陷积水深度、积水面积、积水体积和最大库容的精准预测,最大相对误差为9.7％;②依据土方量平衡条件,建立了采前地形重构数学模型,将沉陷治理区划分为以地表沉陷盆地中央为中心、两侧对称的中央挖深、边界垫浅4个特征区域,土地闲置时间由14个月缩短至8个月,为高潜水位采煤沉陷区"挖深垫浅"超前治理提供了理论依据;③研发了环保疏浚退水及人工湿地尾水处理系统、底泥一体化机械深度干化系统、高填筑围埝多级装配式退水系统等成套施工关键技术,退水效率提高了17％,节约排泥场面积5260 m2;④提出了"平整地建筑-斜坡地水土保持-浅水区水生植被-深水区生态渔业"沉陷区分区治理技术,实现了沉陷区水土资源的100％高效利用;⑤与引江济淮、生态走廊、绿金城市等重大民生工程相结合,探索了集市场运作、科学修复、可持续运营于一体的沉陷区综合治理新模式,为城中采煤沉陷区生态环境治理和可持续发展提供了理论依据和技术参考.
关键词：高潜水位矿区沉陷积水地形重塑人居环境生态重构
分类号：TD88(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52174156)国家自然科学基金(51874005)安徽高校协同创新基金资助项目(GXXT-2020-055)
论文发表日期：2021-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 4021-4032 )
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