采煤塌陷及对周边环境影响

摘要：简要分析采煤塌陷区的形成机理、我国采煤引起的地面塌陷问题，以及对周边环境的影响，展开了采煤塌陷区对区域土壤、区域水域、区域大气,以及地表生物和非生物的影响,进行了系统深入地分析，并介绍采煤塌陷区土地复垦的方法分析。

关键词：采煤塌陷区区域影响土地复垦

引言：我国是世界第一煤炭生产和消费国, 煤炭占全国能源生产和消费总量的70% 。我国煤炭主要是井工开采, 导致地表大面积的塌陷，同时也对周边环境造成了很大的影响。我国煤炭开采塌陷土地累计已达110@ 104 hm2, 造成的经济损失累计已超过500 亿元。按矿区人口计算, 人均采空塌陷面积为1. 86 hm2。如果采煤塌陷土地以0. 2~ 0. 3 hm2/ 104 t 估算, 全国每年新增塌陷地面积约为( 2. 7~ 4. 1) @ 104 hm2。随着我国煤炭工业的持续发展及煤炭产量的逐步增长, 煤矿塌陷区的面积还会继续增加。本文将针对采煤引起的地面塌陷及其对环境的影响及土地复垦方法进行分析.

一、采煤塌陷区的形成

当地下煤层被采出之后,采空区的顶板岩层在自身的重力和其上覆岩层的压力作用下,产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层抗拉强度极限时,直接顶板发生破碎和断裂并相继冒落,接着上覆岩层相继向下弯曲、移动进而发生断裂和离层。随着采煤工作而向前推进,受到采动影响的岩层也不断扩大。当煤层开采扩大到一定程度时,在地表就会形成一个比采空区大得多的近似椭圆形的塌陷盆地,从而影响了区域生态安全。

二、采煤塌陷对区域环境的影响分析

2.1、采煤塌陷对区域土壤的影响分析

2.1.1、塌陷对土地侵蚀的影响

开采塌陷形成了下沉盆地,下沉盆地使地表倾斜、坡度改变。坡度越大则径流量越大,冲刷量也越大,引起水土流失和土地侵蚀也越严重,所以根据地面倾斜程度估算侵蚀程度是恰当的。

2.1.2、沉陷对土壤质量的影响

土壤水分及其强度是对土壤生产力影响的重要因素。土壤重度是反映土壤强度的指标。采煤引起土体下沉,增加土壤密实度,导致土壤重度加大的现象。大气降水

或灌溉水在土壤中的入渗能力主要取决于土壤的导水率和水压梯度,其中土壤导水率由土壤结构决定,而水压梯度则决定于降雨或灌溉水量的大小。采煤发生大而积塌陷、地下水位下降,塌陷区地表产生大量裂隙,改变了土壤的质地结构, 增大了土壤的导水率。土壤有机质及化学特性是影响作物生长的重要因素。开采塌陷造成地表形成了许多裂缝和相对的坡地和洼地,土壤中许多营养元素随着裂隙、地表径流流入采空区或注地造成许多地方土壤中养分的短缺,严重影响了农作物的生长。研究结果表明,受采空区影响,土壤养分最短缺的部位是塌陷拐点,因为此部位裂缝发育良好,极容易漏水漏肥。塌陷中心情况不尽相同,一般与采深有关,采深越浅,土壤养分越短缺;采深越深,养分短缺越不明显,有时还会出现养分集中的现象,这与养分沿坡度向塌陷中心移动及采空区顶板岩性有关。所以在复垦时要分区、分情况而采取不同的复垦办法进行治理。

2.2、采煤塌陷对区域水系的影响分析

采煤塌陷对区域水环境的影响，主要表现在4 个方面，即对地表水体的影响、对包气带土壤水的影响、对地下水系统的影响以及对水体污染的影响。采煤塌陷会通过消减补给来源和直接截取地表水体两种方式使河、泉等地表水体流量减小，最终甚至会干涸。采煤塌陷也可能通过形成地裂缝、破坏土壤结构和改变微地貌等方式，影响包气带土壤水分的补给、运移及蒸发。通过影响地下水补给方式、改变含水层结构、加大储水空间和减少地下水可用资源量对地下水系统造成影响。如果出现地裂缝、塌陷洞等现象，则直接增加了采矿废水、矸石山淋溶污水等污染物的入渗通道，使得水体污染进一步加剧。煤层浅层干旱区长期大面积采煤,导致采空区面积不断扩大,采空区导水裂隙带和地面塌陷范围随之扩大,使地表水与地下水、矿坑水发生了直接联系,造成沙川径流大量渗漏、径流量明显减少。煤炭开采对不同类型的地下水产生不同的影响。由于煤矿开采使地表水水量减少,必然导致第四系孔隙水补给减少,而一部分第四系含水层底板被采煤裂隙所波及,进而又增加了含水层向下部基岩的垂直入渗,因此,采煤是导致孔隙水水位下降、水量减少的原因之一。由于采煤塌陷造成的地裂缝的存在，当降雨强度很大，地面出现积水并产生径流时，径流经过塌陷裂缝时都会被截流，从而缩短了降雨入渗补给时间，减少蒸发，加大入渗量。因此，采煤塌陷使降雨入渗补给量增加，并且通过包气带实现对潜水的补给，对地下水补给的影响为正效应，但

也因此影响了水在自然界的正常循环，导致地表水含量减少。

2.3、采煤塌陷区的大气污染

井下排出的废气以及煤计石自燃释放出一氧化硫、一氧化碳,致使塌陷区大气受到污染。

2.4、采煤塌陷对地表生物及非生物的影响分析

地下煤炭的开采引起地表大面积下沉,影响植物的生长发育,甚至造成绿色植物的大幅度减少。但是,土地塌陷对植物的影响情况与矿区的地形地貌、地质、区域气候、地下水位高低等自然要素和采矿条件有关。高潜水位的平原矿区,通常地面沉陷后潜水露出地表,下沉盆地内常年大面积积水,造成大量土地不能耕种,使绿色植物大幅度减少; 有盆地的季节性积水部分,减少植茬或造成严重减产。盆地的其他部分因产生附加坡度而形成坡耕地,不利于农作物生长。采煤塌陷地面积的不断扩大和环境的日益恶化, 将迫使大批农民离开赖以为生的土地, 加剧了本来就十分尖锐的人地矛盾。失去了农业发展的支撑, 地方经济必然受到很大的影响地面塌陷对农田造成破坏的同时,还会引起地面建筑物倾斜、开裂,甚至倒塌,危及人类生命和财产的安全,使水利工程遭破坏,造成铁路塌陷、停运等等。三采煤塌陷地治理——复垦方法分析

由于采煤塌陷地的特点是土地资源和生态环境破坏严重、面积大、数量多且程度深, 因此, 塌陷地复垦工作非常复杂, 不仅涉及经济、生态环境与社会问题, 而且存在历时长、见效慢、长期性和近期实施问题。因此, 要做好塌陷地高效复垦和生态重建工作, 解决煤炭资源开采带来的一系列问题, 除需要在国家有关法律法规和政策的指导下进行外, 还必须要做好塌陷地和生态环境情况的调查, 摸清情况, 确定塌陷地复垦土地的利用方向, 制定切实可行的煤矿塌陷地土地复垦和生态环境重建方案, 具体方法:疏排法复垦、地表沉陷区充填复垦、平整和修建梯田复垦、挖深垫浅复垦、生物复垦、生态复垦.以上是几种常用的土地复垦方法, 我们应该因地制宜, 选择合适方法复垦。对于复垦后养分和物理特性能接近正常农田的区域, 可正常开展农业种植, 塌陷区内深度较大的区域可挖成水塘, 用于水产养殖。这样农业种植与水产养殖并举, 大大缓解农民因采煤塌陷丧失耕地而影响正常生活的紧张局面。

四结束语