《采煤塌陷国土空间生态修复关键技术与应用》

《采煤塌陷国土空间生态修复关键技术与应用》
公示材料
一、项目名称
采煤塌陷国土空间生态修复关键技术与应用
二、提名者及提名意见、提名等级
提名者：山东省自然资源厅
提名意见：该项目是在长期野外工作的基础上，不断加强采煤塌陷调查评价、监测预警和防治技术研究，产学研相结合，历经多年刻苦攻关逐渐形成的创新技术成果。

主要创新：首次开展煤田矿坑水对岩溶水串层污染机理的调查研究，并对典型井田实施了地下水环境修复治理示范工程，建立了矿山地质环境恢复治理系统模式；创新性提出了基于一张图的、集多孔径合成雷达大面积监测、重点沉陷区在线实时监测、倾斜摄影长效监测与多源空间数据模型转化于一体的综合监测技术，研发了采煤塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，实现对采煤塌陷过程的三维空间数据仿真和生态修复工程的可视化动态监管；发明了平原矿区厚煤层开采塌陷地动态预复垦方法，编制出台《土地整治工程建设标准》《采煤塌陷治理规范》，作为地方标准科学指导规范省内采煤塌陷地治理工程、土地整治工程相关技术方法。

该项成果在采煤塌陷监测预警和治理关键技术上有重大创新，多项技术填补省内、国内空白，成果总体达
到国际先进水平，引黄充填技术以及矿坑水串层污染研究方面走在全国前列，达到国际领先水平。

完成人科研素质高，依托该研究已在国内外发表SCI、EI收录论文10篇、中文核心论文30篇、专著6本，获得发明专利2项、实用新型专利2项、软件著作权8项，培养博（硕）生40人。

提名等级：拟提名该项目为山东省科学技术进步奖二等奖。

三、成果简介
山东省各级政府高度重视采煤塌陷生态修复，长期以来投入了大量的人力、物力和财力用于采煤塌陷调查评价、监测预警、工程治理、生态修复等工作，采煤塌陷地国土空间生态修复技术方法也由此得以提升并在实际工作应用中取得显著成效。

本项目经过多年刻苦攻关，产学研相结合，突出基础理论、技术创新与实践应用，攻克了采煤塌陷地国土空间修复重大关键技术难题，实现了采煤塌陷调查评价、监测预警和治理技术理论与实践的双重创新。

主要创新点包括：
1.创建了引黄河泥沙充填工程技术，发明了平原矿区厚煤层开采塌陷地动态预复垦方法，提出采煤塌陷地治理分区、六种治理技术、五种治理模式，编制出台《土地整治工程建设标准》《采煤塌陷地治理工程建设标准》，科学指导规范省内采煤塌陷地治理工程、土地整治工程的开展，为全省采煤塌陷地生态环境修复提供了技术保障；采用田间模拟实验方法，针对采煤塌陷地生态修复、耕地产能提高等方面进行了深入研究，
为提高塌陷复垦地生产力提供了依据；建立了矿地一体化数据库，解决了采煤塌陷治理工程的相关技术难题，总体达到国际先进水平，在引黄充填治理技术方面达到国际领先水平。

2.首次对煤田矿坑水对岩溶水的串层污染机理开展了调查研究，全过程、系统化地研究了矿山闭坑后矿坑水串层污染奥灰水的机理，选取典型矿区建立了地下水流系统和地下水溶质运移特征的三维串层污染防控数值模型；对典型井田实施了地下水环境修复治理试点工程，实践证明可以有效地切断污染通道，并在短期内获得显著的治理效果，具有推广借鉴意义；探索提出了矿坑水多渠道资源化综合利用模式，建立了矿山地质环境恢复治理系统模式，在矿坑水综合利用和闭坑矿山恢复治理系统模式研究方面达到国际领先水平。

3.发明了一种光纤光栅加速度传感器，创新性提出了基于一张图展示的、集多孔径合成雷达大面积监测、重点沉陷区自动化监测、倾斜摄影长效监测与多源空间数据模型转化于一体的综合监测技术方法，开发了基于物联网与人工智能设计理念的多数据源获取、分析与管理应用一体化的采煤塌陷地监测预测管理系统；研发了采煤塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，采用多数据源“一张图”集成展示及真三维多层次沉降分析技术，实现对地面沉陷过程的三维空间数据仿真和直观展示，综合无人机倾斜摄影影像、自动化监测及生态修复数据，实现对生态修复工程的真三维可视化监管，具有开创和示范意义。

四、主要知识产权目录
1.发明专利：平原矿区厚煤层开采塌陷地动态预复垦方法
2.发明专利：一种光纤光栅加速度传感器
3.地方标准：土地整治工程建设标准
4.实用新型专利：一种新型地质灾害监测仪安装架
5.实用新型专利：一种采空区残余变形相似材料模拟试验加水装置
6.论文：Study on risk assessment method of Karst collapse
7.论文：矿坑排水农灌过程中的水岩相互作用及影响分析
9.软著权：基于大数据的采矿塌陷地监测系统
10.软著权：矿山开采地表沉陷预测与土地损毁评价系统
11.软著权：山水林田湖草修复治理项目动态监管系统V1.0
五、主要完成人情况
姚春梅，排名第一、副站长、研究员、山东省地质环境监测总站、山东省地质环境监测总站。

作为项目总体技术负责人，提出本项目研究总体思路，明确各阶段目标任务、技术路线和工作部署，开展采煤塌陷调查与评价技术方法研究，提出采煤塌陷治理体系构建规划，创新采煤塌陷监测预警研究理论，具体组织实施等。

刘志全，排名第二、处长、正高级工程师、山东省土地综合整治服务中心、山东省土地综合整治服务中心。

组织开展山东省采煤塌陷地状况、施工方法、治理后用途等综合研究工作，总结提出采煤塌陷地分区、六种治理技术、五种治理模式，开
创性提出引黄充填等治理技术，并主持编制出台《土地整治工程建设标准》《采煤塌陷地治理工程建设标准》等地方标准。

徐品，排名第三、副馆长、研究员、山东省自然资源资料档案馆、山东省地质环境监测总站。

创新闭坑矿山地质环境调查评价理论，深入研究了煤田矿坑水对岩溶水的串层污染机理，建立了地下水流系统和地下水溶质运移特征的三维串层污染防控数值模型，并对典型井田实施了地下水环境修复治理实验工程，对闭坑矿山地质环境恢复治理系统模式进行了有益探索。

李树志，排名四、教授级高工、山东省土地综合整治服务中心、山东省土地综合整治服务中心。

提出平原矿区厚煤层开采塌陷地动态预复垦方法，采用田间模拟实验方法，研究确定矸石充填覆土最佳厚度最为经济，在此基础上研究改进了现有土壤剖面重构等工艺技术，总结采煤塌陷地治理模式，为提高采煤塌陷复垦地生产力提供了依据。

蔡广银，排名第五、总经理、高级工程师、北京蓝尊科技有限公司、北京蓝尊科技有限公司。

创新地质灾害自动化监测理论技术，开发了基于大数据分析的采煤沉陷环境恢复治理业务处理及决策支持的信息化系统，解决了采用多数据源“一张图”集成展示及真三维多层次沉降分析技术，实现对地面沉陷过程的三维空间数据仿真，直观分析地面沉降的变化及灾害演化过程，提升了监测预警与应急管理的智能化水平。

向玉青，排名第六、科长、正高级工程师、山东省地质环
境监测总站、山东省地质环境监测总站。

查明了重点煤矿区矿山地质环境问题及成因、危害，分析了地质环境条件对矿业活动的敏感性和制约作用，评价了采矿活动对地质环境的影响，提出了矿山地质环境保护与治理对策，并进行了矿山地质环境保护与治理区划。

刘晓丽，排名第七、副处长、高级工程师、东省土地综合整治服务中心、山东省土地综合整治服务中心。

参与了采煤塌陷调查与评价技术方法研究，系统梳理总结采煤塌陷地治理利用模式和治理方法技术。

作为主要起草人参与制定了《土地整治工程建设标准》《采煤塌陷地治理工程建设标准》等地方标准。

杨全城，排名第八、工程师、工山东省地质环境监测总站。

参与了矿山地质环境治理技术方法研究，并在采煤塌陷地质灾害监测预警和设备创新方面有主要贡献，为成果推广应用提供了依据。

吕京生，排名第九，副研究员，山东省科学院激光研究所，山东省科学院激光研究所。

据项目针对采煤塌陷空间自动化监测、多维数据采集的需求，结合没空特殊的环境防爆需求，创新的开发了高灵敏度、宽带的光纤加速度传感器以及光纤压力传感器，实现了采煤塌陷区多维准分布式数据数据采集任务，并结合现场情况，细化了安装监测方法。

六、主要完成单位
第一完成单位：山东省地质环境监测总站，主要贡献：1.
设立和组织完成多期全省矿山地质环境调查评价、闭坑矿山地质环境恢复治理对策研究等项目。

提供项目运行的全部经费、设备，以确保项目顺利完成；配给精干技术力量，从立项、论证、实施、监管、验收等全方位实行分工协作，最终完成该成果。

2.组织协调该成果的推广应用。

在该项目完成的过程中，同时将科研创新理论应用于众多矿山地质环境调查评价、监测预警、防治工程等项目中，项目核心理论（采煤塌陷国土空间生态修复技术）在实践中得以验证、修改、补充和完善。

主要组织实施了：2012-2013年山东省矿山地质环境调查，济（宁）、枣（庄）矿区矿山排水调查及综合利用研究，陶枣煤田闭坑矿山地质环境恢复治理保护对策研究，山东淄博煤田闭坑矿山地质环境恢复治理研究，以及山东省采煤塌陷防治工程勘查等项目，并取得了重大理论突破，也为项目成果检验提供了宝贵资料。

第二完成单位：山东省土地综合整治服务中心，主要贡献：1.设立和组织完成山东省采煤塌陷地治理重大问题研究等项目。

具体组织实施过程中，针对采煤塌陷地引黄充填技术、生态修复技术、提高耕地产能等方面进行了深入研究，解决了采煤塌陷地治理工程的相关技术难题。

2.长期开展采煤塌陷防治工程研究，从多种角度深入系统地研究了采煤塌陷造成的地质空间和生态环境破坏，总结采煤塌陷地六种治理技术、五种治理模式；基于山东省部分采煤塌陷地分布于黄河沿岸、黄河泥沙较多以及塌陷地充填物质缺乏等特点，开创性提出了引黄河
泥沙充填工程技术，解决了沿黄采煤塌陷地治理物源缺乏的难题。

第三完成单位：山东省科学院激光研究所，主要贡献：1.根据项目针对采煤塌陷空间自动化监测、多维数据采集的需求，结合没空特殊的环境防爆需求，对采集所需的传感器、采集系统进行论证、设计、研发、试制、实施，最终完成数据采集任务；2.创新的开发了高灵敏度、宽带的光纤加速度传感器以及光纤压力传感器，不但在矿区得到了应用，还在油田、物探等领域推广应用。

第四完成单位：北京蓝尊科技有限公司，主要贡献：1.提供了项目实施所必需的技术人员参与项目，对于采煤塌陷监测预警设施和信息化系统建设等起到了重要作用。

2.具体组织参加实施了本项目中基于大数据分析的采煤沉陷环境恢复治理业务处理及决策支持的信息化系统的研发。

构建了采煤塌陷地多维度监测、预测空间数据库，开发了监测数据异常状态下综合运用图像自动采集及智能航拍图像对比分析技术；创新性开发了集多孔径合成雷达大面积监测、重点沉陷区自动化监测、倾斜摄影数据与多源空间数据模型转化等技术于一体，并集成于一张图展示的监测数据处理技术；基于地质构造、岩土力学、采空区自动化监测的塌陷趋势预测技术，提出了监测、预测与业务处理信息联动的一体化设计思路，研发了基于大数据分析的环境恢复治理业务处理及决策支持的信息化系统。