矿区土地复垦报告

矿区土地复垦报告
矿 区 土 地 复 垦 报 告
1
矿区土地复垦报告
摘要 对我国矿区土地复垦现状进行了总结～煤炭开采会破坏和压占大量的土地资源～导致土地利用类型、功能发生较大变化～污染周围环境～对矿区土地资源破坏进行了地表沉陷对土地质量的影响分析～提出了开采引起土地破坏的评价方法。复垦土地的适宜性评价是制定土地复垦方案的前提和基础。探讨了山地煤矿开采时地表的影响与平原地区存在的差异。 关键词 土地复垦,现状,破坏,评价,适宜性评价
利用MSPS对地表沉陷进行预计评价
MSPS(矿区沉陷预测预报系统)软件为中国矿业大学开采损害研究所自主研发的一款地表沉陷预计软件～该软件可以生成设计开采方案的任意时刻地表下沉以及沿倾向和走向倾斜、曲率、水平移动和水平变形值～并能预计主断面上指定点的各项变形值。
生成各种专题图 根据生成的下沉文件～利用SURFER8(0可以生成下沉等值线、下沉三维立体表面图、影像图、地貌晕渲图、矢量地图、线框图和表面图等各种专题图 进行土地破坏等级分类统计 将SURFER生成的下沉等值线与土地利用规划图叠加～通过叠加分析～即可实现土地破坏等级分类统计～可以作为采煤方案设计和土地复垦工作的依据(表2)。
1
素～如铅、镉、汞、砷、铬等。煤矸石在露天堆放情况下～经风吹、日晒和雨淋等风化剥蚀作用～这些重金属元素有可能通过雨水淋溶进人水域或渗入土壤～从而影响土壤环境质量和水环境质量。另外～矸石在长期的堆积中自燃形成H S、CO、SO:等有害气体对大气造成污染。如乌达矿务局某矿山自燃排出SOH S最高日平均浓度达10(69 mg,m ～使该地区呼吸道疾病发病率明显高于其他地区,铜川矿务局矸石山发生自燃～使周围地区SO:严重超标～导致在周围工作5年以上的职工都患有不同程度的肺气肿病～而且这些地区是癌症高发区 。 地质灾害问题 我国许多露天矿山在开采过程中～经常发生边坡失稳、滑坡和崩塌等灾害。如盘古山坞矿采空区大面积崩塌使该矿的七大工艺系统和4个采矿中段破坏～损失工业
—2(15 t～平均年矿井水排放量超过50亿t～而利用率不足50, 。煤需排放矿井水约1(75
据不完全统计～山西省因采煤导致流量下降或断流的井泉达3 200多个～导致近600万人以及几十万头大牲畜饮水严重困难。据山西省国土资源厅2003年底统计～山西省湿地总面积为3 580 km ～比20世纪90年代初期减少了约1 390 km ～平均每年减少近100 km2 。煤矿开采还会产生大量煤矸石等废石～这些废石被随意堆积到周围土地上形成一座座巨大的矸石山。煤矸石除含有SiO 和A1 O～以及铁、锰等常量元素之外～还有其他微量的重金属元
～并且仍万hm
人地矛盾更加突出～对矿区土地的复垦成为解决矿区人地矛盾的必然选择。 第二部分:矿区开采土地破坏分析及评价
矿区开采土地破坏现状
对土地资源的破坏 由于采矿工艺的不同～其对土地资源的破坏方式也不相同。总的来说采矿对土地资源的破坏分为压占、塌陷及挖损3种形式:露天采矿剥离的表土层外排堆积形成排土场～以及采矿产生的煤矸石、尾矿的排放堆积都压占了大量的土地资源～甚至是耕地。据统计～我国每年排放煤矸石约1(5亿，2(0亿t～历年堆积量已达30(0亿t以上～占用土地约1(33万hm ～已堆积有1 500多座煤矸石山 J。地下开采中～由于大量煤炭被挖出～采矿区地下形成巨大的空洞～当空洞被其上部和周围的岩石填充时就形成了地表塌陷。据统计～全国每年因采煤塌陷土地70 km ～平均每采l万t煤塌陷土地0(2 hrn [4 3,露天采矿中要剥离煤层之上覆盖的岩石层和土层～煤炭采出后必然形成深坑～造成原有土壤层的破坏～容易造成水土流失～形成土地荒芜、岩石裸露、乱石满地的矿业荒漠化现象。 对矿区环境的污染 煤矿的开采对大气、水、土壤造成了一定程度的污染。煤矿开采产生大量的废水～由于矿区缺少必要的处理设备～这些未经处理的废水大部分被直接排人周围的河流～这就导致废水排放地河流及土地的污染。据有关统计测算～我国煤矿每生产1 t
1
促使耕地荒漠化。
地表沉陷可改变土壤湿度。使农作物产量下降 作物生长离不开水～但水分过多又将不利于作物生长。地表沉陷造成农田排水不畅～对植物的生长不利～降低了耕地的宜农性。对于不同质地的土壤～农作物正常生长所需要的有效水分和湿度是不同的。植物从发生萎蔫到枯死的整个过程中所需的土壤湿度称为凋萎湿度～常用它作为土壤有效含水量的下限～而把田间持水量作为土壤适宜湿度的上限。多数土壤中～田间持水时的水分占土壤体积的25,为空气体积～这种情况下作物可正常生长。对农作物的研究表明～作物适宜的土壤湿度下限均在田间持水量的70, 左右～恰好相当于毛管水破裂湿度。1(5 产生附加坡度和裂缝在中低潜水位矿区或丘陵山区～开采沉陷使地表产生附加坡度和裂缝～这种地表物理形态的改变会引起土壤侵蚀和水土流失。开采沉陷对农田影响主要是由地表倾斜和拉伸变形及潜水位变化而引起的～根据我国情况～一般当地表坡度大于20 mm,m时农田灌溉将开始受到影响～当地表拉伸变形为2， 4 mm,m时～地表就开始产生明显的裂缝～这将使农作物产量和生产力指标逐渐下降。裂缝破坏性强～影响周期长。地裂缝穿过建筑物往往遭到毁灭性的破坏～农田无法耕种～雨季成为地表汇水贯渗通道～危害矿井生产。地表沉陷对土地的影响程度～应根据上述沉陷后土地侵蚀的程度、沼泽化和盐碱化的程度、裂缝深度和宽度、土壤有效水分及其对农作物生长的影响程度综合分析评定。
引言 煤炭开采对土地的破坏相当严重～据国家环保总局调研～煤炭每新增100万t,a产能～将形成地表塌陷或挖损面积2 100公顷。目前全国采煤沉陷区面积已达40万公顷～造成大量土地破坏和移民搬迁。由于开采～地表塌陷造成我国东部平原矿区土地大面积积水、受淹和盐碱化～不仅使区内耕地面积急剧减少～而且加剧了人口与土地、煤炭与农业的矛 盾,西部矿区的地面塌陷加速了水土流失和土地荒漠化。同时采煤引起的地表塌陷还引发大量山体滑坡、崩塌和泥石流等自然灾害～严重破坏矿区的土地资源和生态环境。我国耕地资源人均数量少～质量低～耕地后备资源不足。为保护矿区生态环境～实现耕地的复垦利用和矿区的可持续发展～探讨开采沉陷对土地造成的破坏以及预测评价是十分必要的。 同时随着煤炭工业的迅速发展～矿藏资源被过度开采～土地资源和生态环境受到严重的破坏～矿区生产形成塌陷、挖损～压占土地～人地矛盾日益加剧～严重威胁了经济社会的可持续发展。土地复垦利用已成为解决我国人地矛盾～实现“耕地总量动态平衡”的一项重要措施。但要实现复垦土地的合理利用～必须以土地适宜性评价为基础。新河矿区待复垦土地主要是以塌陷地为主～塌陷地是指地下开采煤炭资源后～由于地表塌陷而废弃的土地_1]。塌陷所毁损的土地原本多是耕地～且大多数是生产力较高的良田。矿区待复垦土地适宜性评价是在对破坏土地调查和预测的基础上进行的～通过选取影响因素～确定各因素因子指标值及权重～评定被破坏土地最适宜的复垦利用方向和构建土地最佳复垦模式[2]。通过对矿区待复垦土地进行适宜性评价～一是可以最大限度地挖掘土地资源潜力～实现有效合理节约集约利用,二是以可持续发展为指导思想～以生态系统重建为最终目标～提出有较强针对性的土地复垦工程计划及措施～切实保护生态环境,三是为复垦土地的合理利用提供依据～同时为其他复垦土地的适宜性评价提供方法和思路。目前～有关复垦土地适宜性的综合评价方法的文献不多～可借鉴于此的评价方法主要有专家评价法、经验判断指数法、极限条件法、多因素模糊综合评价法等～层次分析法(AHP)通过逐层比较各种评价因素的重要性～分析和判断待评价
1
3D分析 利用MSPS软件可以生成下沉文件(DEM)～由于该文件可以根据地下开采进程实时更新～因此原始地表地形DEM和下沉DEM叠加可以生成采空区实时DEM。根据应用结果可以实时动态的了解与地下开采进程相应的沉陷前后积水面积和沉陷体积的变化～同时通过剖面图绘制～可以直观地看出因地下开采引起该截面地表面的地形变化。将DEM文件导人Arcgis～利用“3D analyst”模块“surface analysis”和“area and volome”功能可以得到沉陷区域的面积和体积。根据潜水位标高～设臵积水高度～选择“calculate statistics below
破坏对土地质量的影响分析
地表沉陷引起土地侵蚀和水土流失 地表变形引起的土壤侵蚀～改变了表土的理化性状和自身的营养条件。这种侵蚀过程对于土壤养分和水分的保持构成极大的威胁～不仅可能出现渗漏、冲刷和挥发现象～而且减弱了土壤持水能力和通气状况～影响有机物和矿物质的分解、淋溶和沉积、土壤胶体对离子的吸附交换、土壤酸碱中和、缓冲和土壤氧化还原等作用的进行。土地变形以及由此而引起的土壤侵蚀～破坏了微生物适宜的生活环境～就会减少由于微生物作用而产生的腐殖质。由于腐殖质缺少～土壤保水能力差～养分流失严重～土壤肥力下降～土质恶化～影响到土壤对农作物养分的供应。地表沉陷可引起土地侵蚀和水土流失～因为地表下沉盆地内的地表倾斜使地形坡度改变～而坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一。径流是指雨水流向排滞区的作用过程～坡度越大则径流量越大～冲刷量也越大～引起的水土流失和土地侵蚀越严重。某地区根据沉陷稳定后地面坡度的大小～将地面沉陷对耕地侵蚀程度的影响划分为6个等级(表1)
。矿山排出的大量矿渣及尾矿的堆放～矿量30万t～企业生产能力连续4年平均下降45,
除了占用大量土地～严重污染水土资源及大气外～还经常发生塌方、滑坡、泥石流等。1996年5月31日和6月3日～云南省元阳老金山金矿群采区接连发生2次滑坡～造成近400人死亡～直接经济损失1(4亿元。四川冕宁县沪沽铁矿～向盐井沟堆放55万m 矿渣～1970年5月26日发生泥石流～冲毁房屋～堵塞河沟～死亡104人～并威胁成昆铁路和沪沽镇的安全 J。另外～在尾矿和矸石堆中含有许多有害的干燥废渣物～在刮风的日子里～随风吹到城市和居民区～影响人民生活和身体健康。在我国矿山经常发生的地质灾害现象中～还有瓦斯突出和爆炸、矿床尾岩变形、项板冒落等 ?
1
次生盐渍化和沼泽化 高潜水位矿区～由于地下水位埋深较浅～土壤容易盐渍化～季节性积水区域则在地表产生炭化层～出现沼泽化现象。当潜水位接近地表～达到农作物根系所及范围时～将阻止根系对水分和养分的吸收～抑制根系的生长～导致作物的减产。当潜水位接近地表时～潜水蒸发量增大～同时由于土壤水分含量上升～加强了土壤水溶解固体物质的能力。当土体母质含盐量大～地下水矿化度高时～地下潜水盐分能够补充土壤水盐分。随着含有大量可溶性盐分水的蒸发散失～大量盐分逐渐贮留于地表～特别是在干枯季节～地表水大量蒸发散失～加快了地下盐分的输送量～使田地更加容易盐渍化。沼泽化现象出现在过湿地区～由于土壤经常处于过饱和状态～养分养料通过水的淋滤随地表水或潜水逐渐流失～这时少养分喜湿植被开始丛生～土层更加过湿。使土壤状况恶化～有机残物的分解过程缓慢～形成较厚的草根层或积累成泥炭而演变成沼泽化土地。在高潜水位或地表积水较多的地区～通常在水缘周围形成沼泽带～一般作物不易生长～只有一些耐盐喜湿性植物生长～因土壤的理化以及生物性质恶化～通常难以得到改良利用～严重影响土地的永续利用。 土地荒漠化 开采沉陷破坏了耕地生态系统的物质能量平衡～致使耕地发生潜在荒漠化～特别是在气候干旱少雨的西北矿区较为明显。以大同市为例～土地荒漠化在该地区不断加重～且有逐年扩大趋势。调查发现大面积开采地下资源导致地下水位下降～是造成土地荒漠化的重要因素。因采矿造成土地塌陷、山体滑坡。很多山区百姓因无水不得不搬迁～搬迁后遗弃的耕地因缺水～植被不能很好恢复～造成土地荒漠化。土地一旦荒漠化～就会给人们的生产和生活带来灾难。煤层大面积开采后～不仅使地表出现沉陷现象～而且采空区的冒落和下沉会造成地下导水裂隙带贯通～改变地下水的径流条件～甚至导致煤矿周围各含水层疏干～改变区域土壤层水分的动态关系～使地表更趋于干燥～抗蚀能力减弱～加剧水土流失～
1
的样本指标的实际值～将半定性、半定量的问题转化为定量计算。
第一部分:我国煤矿区土地复垦现状
中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国～煤炭是最主要的能源～约占一次性能源消费量的74, 。但在煤炭的大量开采中～不可避免带来严重的环境问题和社会问题～尤其是对矿区的土地资源造成严重的破坏。中国煤炭开采大约96,为井工开采～4, 为露天开采。井工开采形成地下采空区～势必会造成地面塌陷。目前采煤区地面塌陷造成土地破坏总量超过