煤矿生态论文《大柳塔煤矿地面塌陷区的生态地质环境效应分析》.doc

煤矿生态论文大柳塔煤矿地面塌陷区的生态地质环境效应分析 大柳塔煤矿地面塌陷区的生态地质环境效应分析 摘 要本文通过对大柳塔煤矿区环境地质问题的调查研究,分析评价了塌陷区的生态地质环境效应。指出截止2005年7月,大柳塔煤矿区累积形成采空区面积4269km2,地表塌陷影响面积48235464km2,长臂式综采技术导致地表塌陷形成的地貌与原始波状地貌不易区分,地面塌陷对农业生产的影响相对较轻;对地表水水域面积、地下水水位影响最为显著,成为采煤塌陷区最大环境负效应。但由于各种原因采煤塌陷区没有出现土地沙漠化加剧的景观。妥善安置塌陷区较为稀少村民、确保重要水源地不被破坏和塌陷区土地沙漠化不恶化的情况下,最大程度地开采煤炭资源,实现地区经济发展和环境效益的统一。 关键词大柳塔煤矿区;地面塌陷;生态地质环境;效应 1 研究意义及方法 陕西省神木县大柳塔煤矿区地处与内蒙古自治区依金霍洛旗接壤的毛乌素沙地和黄土高原过渡带,气候干旱,水资源不足,生态环境十分脆弱。该区浅埋煤层的开发,不可避免会造成地面塌陷、地裂缝等环境地质问题,但就采煤塌陷区土地沙漠化的认识,出现了好转及加剧两种截然不同认识。其中,代表性的观点是采煤塌陷破坏土地的完整性、造成地表水渗漏、地下水位下降等环境地质问题,进而造成植被退化、演替和死亡,加剧矿区土地沙漠化。 1986年开采煤炭资源至今,矿区没有开展过系统的大比例尺矿区地质环境调查与研究工作,因而难以给出矿区生态地质环境影响状况的科学定论,从而不同程度地影响了该区大规模煤炭资源开发生态地质环境保护的科学决策。2005年,由西安地质矿产研究所承担的中国地质调查局陕西大柳塔煤矿区环境地质问题专题调查项目,采用三期遥感解译对比1986年7月、1996年7月两期1∶5万TM遥感影像、2005年7月1∶25万SPOT5遥感影像、野外1∶5万地质环境路线调查及重点地段解剖的工作方法,在查明矿山地面塌陷、地裂缝的分布特征的基础上,进一步调查研究了矿区地面塌陷对地表建筑物、耕地、地表水、地下水、土地沙漠化的影响程度,探索地面塌陷区生态地质环境效应,对于神府东胜这个世界级大煤田开发地质环境、生态环境和水环境保护,具有重要的科学价值和现实意义。 2 地面塌陷 1986年大柳塔煤矿开始建设,到2005年的20年间,区内的大柳塔、活鸡兔、哈拉沟等神东煤炭公司三大矿井,已经成为年产原煤逾千万t矿井。各矿均开采22煤,煤层厚4 6m,埋深61 130m,煤层构造简单,煤层近于水平,属于浅埋煤层。主要采用长臂式综合机械化采煤工艺,工作面长200240m,推进长度数千m,其间留有2030m宽的护巷煤柱,这种全部垮落方式的顶板管理办法,其优点是煤炭资源回收率高、工效高,但是却对上覆岩破坏最严重的一种顶板管理方法。据不完全统计, 19902005年7月,大柳塔、活鸡兔、哈拉沟矿井及部分地方矿井采空区面积合计超过了4169km2。其中,大柳塔矿井采空区面积已达27087 km2,且随着煤炭开采量逐年增长而塌陷区呈现同步扩大之态势, 2005年,当年采空区面积就达4098km2。 3 采煤塌陷的环境效应 31 对地表水的影响 该区地下煤层开采形成的两带高度在沟系区域可贯通地表,使沟流区域的地表水泄漏于井下,因此,煤炭开采对采煤塌陷区各沟流地表水的影响最大。由于地面塌陷值有限,且远小于原来的相对高差,因此原沟系的泄洪功能没有明显的改变,地表雨水有沿沟系导水裂隙带导入井下的可能,特别是大雨或暴雨期间,有造成井下透水、溃沙的潜在威胁。煤矿矿井疏干排水、地下采煤地表冒落等,破坏了煤层之上的含水层结构,导致地表水下渗量增加,河流流量减少或断流,沙地中的原有海子、泉水、水库水面面积萎缩或干枯,群众饮水及农田灌溉直接受到影响。通过对1986年、19962005年遥感影像解译和实地调查表明,地表水水域面积包括湖泊、河流、水库、泉口水域分别为796、432和399km2,呈锐减趋势。在19861996年的10年间,研究区地表水域面积缩减最为明显,达3641km2,平均每年减少036km2;而1996年到2005年, 9年间减少了0325km2,年缩减量003km2,缩减幅度小于前10年。19年间,水域面积缩减了3966km2。地表水体干枯或缩减的主要表现为,研究区东北部原有的大量海子已经消失,其中以布袋壕东北地区最为明显。需要说明的是,研究区东北部大量沙地海子与三大矿煤炭开采的距离较远,最近的哈拉沟煤矿还未开采到此,因此其消亡与矿业活动关系尚不清楚。但毫无疑问,大柳塔镇附近沟泉流域水量显著减少,是煤炭资源开发的最大的负面效应,如母河沟主沟基本干涸,仅在沟脑有少量泉水出露;双沟脑泉泉口流域的水域缩减到不足70年代的1/4,完全失去了作为抽水上塬灌溉旱田作物的功能。 32 对地下水的影响 研究区含水层主要以松散岩类孔隙水为主,大气降水入渗到含水层,再通过侧向补给和排泄于沟谷中,地下采煤塌陷和矿井疏干排水破坏了原有含水层的补、经、排系统,使地下水垂直下渗为主,造成沟谷中河水的补给量减少,从而直接或间接导致沟谷河流流量减少或断流。井下开采破坏了民用井泉区域的含水层结构和原有富水状态,使区内的地表水、地下水泄漏于井下煤层底板的可能,从而导致井泉的水位大幅下降,水量锐减和干枯井泉的数量增大。表1表明,研究区井水干枯、水位下降的数量占到了调查数量的7727,泉水干枯、水位下降的数量占到了调查数量的743,如母河沟泉在采矿前其泉水流量超过10L/s,现已干枯。双沟泉、白渠泉等均出现水量大幅度减少,甚至干枯。活鸡兔李家畔地下水渗漏,导致村民井水干枯。沟脑泉水的消失或流量锐减,导致沟道内的水浇耕地变为旱地。应充分利用下渗到矿井底板的矿坑水,将地表水、上覆含水层下漏水予以综合利用,以满足工业、生活及生态用水,即变相利用地表水和地下水,最大程度减少对水资源的破坏。 33 对农业生产的影响 矿区土地利用类型主要是旱耕地2484km2,占研究区总面积的66、荒漠灌木林地及天然草地30068km2,占研究区总面积的7994。豆类、土豆、玉米、谷子是主要的农作物,粮食年产量200300kg/亩,糜谷60150kg/亩。舒缓波状的塌陷及裂缝群等,致使土壤结构变松,抗旱保水能力大大降低,对农作物生长及产量产生了一定影响。对于风沙滩地区,土地生产力较下,且多属国家退耕还林还草划定区,因而对农业生产影响有限。较宽的沟谷中为水浇旱田,地面塌陷导致泉水量减,对农业生产有一定的影响。 34 对土地沙漠化进