榆神矿区矿山开采土地资源破坏及复垦技术探讨

刘腾飞榆神矿区矿山开采土地资源破坏及复垦技术探讨2010年榆神矿区矿山开采土地资源破坏及复垦技术探讨刘腾飞(煤炭科学研究总院西安研究院,陕西西安71054)摘要:从自然地理要素及煤层赋存特征分析了榆神矿区煤矿生产特点,分析了煤炭开采对土地的破坏,并结合可持续发展要求,探讨榆神矿区采空区土地的复垦技术和发展󰀁关键词:榆神矿区;采空区;土地复垦;沙漠化;生态环境中图分类号:X37文献标识码:A文章编号:1671一749X󰀂2010)04一O以)6一02O引言煤炭资源的大规模开采,满足了我国经济建设的需要,也带来了一系列生态环境问题,其中土地破榆神矿区煤田中相当一部分属于 浅埋煤层!󰀁坏是最为明显的生态破坏󰀁据不完全统计,平均每浅埋煤层赋存的突出特点是埋藏浅∀顶板基岩薄∀地开采万吨煤地表塌陷0.2hmZ,露天矿每开采万吨表为厚风积沙覆盖层,煤矿开采造成的土地破坏对煤要挖损土地约0.lh扩,外排土场压占土地为挖脆弱的地表植被生长影响重大,使矿区沙漠化严重󰀁损土地量的1.5一2.0倍,露天矿正常生产时每采万据统计,榆神矿区中度沙漠化土地1843.39k扩,轻吨煤排土场平均压占0.16h扩土地,据此推算我国度沙漠化土地1860.61kmZ,强度沙漠化土地煤炭地下开采历年塌陷土地总量在66万hm,,露天152一56km,,潜在沙漠化土地1356.51kmZ,沙漠开采挖损与压占土地总量在4.5万hmZ左右󰀁由化土地面积达5225k扩,占整个矿区总面积的于开采地表塌陷造成我国东部平原矿区土地大面积37.19%,可见榆神矿区煤炭开采土地复垦治理对矿积水∀受淹和盐碱化,不仅使区内耕地面积急剧减区生态环境的良性发展有着至关重要的作用󰀁少,而且加剧了人口与土地∀煤炭与农业的矛盾󰀁根据国务院关于要求矿产资源开发应坚持 谁我国西部矿区位于干旱∀半干旱地区,降雨量较破坏∀谁复垦!的原则,煤炭生产与耕地保护∀水土少,地貌以黄土沟壑和和风沙滩地为主,土地利用类保持和改善矿区生态环境相协调,实现土地资源可型主要是天然草地,耕地资源较少,多分布于沟谷两持续利用,实现矿区煤炭资源的开发利用与矿区工侧较平缓地区󰀁西部矿区煤层赋存浅,厚度大,煤层农业生产和社会经济的综合发展相协调发展󰀁然而开采引发的地面塌陷破坏了原有耕地资源,加速了榆神矿区地形∀地质条件特殊,煤炭生产所造成的土水土流失和土地荒漠化;同时采煤引起的地表塌陷地破坏严重,其常规复垦方案和技术难以在现实生还可能诱发大量山体滑坡∀崩塌和泥石流等自然灾产中实施,巫待针对该课题开展探讨研究#∃%󰀁害,严重破坏矿区的土地资源和生态环境;矿区的地1矿区土地资源破坏分析表塌陷同时也对地面的建筑物∀道路∀铁路∀桥梁和输电线造成不同程度的破坏,特别是在村庄集居地1.1煤矿开采对土地资源影响区,土地塌陷使村庄破坏引起人口迁移󰀁1.2榆神矿区开采土地资源破坏特征收稿日期:20(为一11一02陕西北部的榆神矿区,煤炭资源丰富,煤层赋存作者简介:刘腾飞(1980一),男,河北安平人,2以拓年于西安科技大学采矿工程专业硕士毕业,工程师,主要从事环境影响评价∀环境治稳定,基岩薄∀埋藏浅󰀁根据榆神矿区矿山开采调研理∀矿山地质环境保护与治理工作󰀁分析,矿山开采引发的土地资源破坏主要过程及特 第4期刘腾飞榆神矿区矿山开采土地资源破坏及复垦技术探讨征如下:&建设活动对土地的直接破坏󰀁矿山建设垦中需要采取快速植被恢复技术,提高生物多样性󰀁工业场地建设及地面生产∀生活设施的建设,直接占2.3煤矿固体废弃物复垦与利用技术用现有土地资源,对地表土层和植被造成破坏;∋生煤矿区固体废弃物主要包括地下开采矿山研产过程中对土地资源破坏󰀁露天开采会直接毁坏地石∀露天矿剥离岩土∀选煤场洗选研石󰀁对于采矿研表土层和植被,破坏地形地貌景观;井工开采引起地石,尽量实施综合利用,在西部矿区可用于制砖原表产生变形和塌陷,并引发地下含水层甚至地表水料∀研石发电等,产生的粉煤灰可生产水泥或墙体材系的资源流失,造成地表土地植被∀地形地貌景观甚料;对于设置的排研场应分层压实覆土,并复垦或绿至土地利用类型的变化;(生产过程中的废弃物∀污化植树󰀁露天矿剥离岩土可用于填方工程或复垦工染物排放对土地资源破坏󰀁煤矿生产排放研石需要程土方󰀁另外,我国西部矿区原始经济相对落后,对大面积的堆置场地,从而导致对土地的过量占用和于闭矿后的工业场地及地面建筑,应结合当地经济对堆置场原有生态系统的破坏;同时矿山废弃物中发展及社会现状,尽量实施综合利用,以减少重复投的酸性∀碱性∀毒性或重金属成分,通过径流和大气资;对于不能开展利用的,应按照有关规定对建飘尘,会破坏周围的土地∀水域和大气,其污染影响(构)筑构物进行拆除,对场地进行复垦或绿化󰀁面将远远超过废弃物堆置场的地域和空间󰀁2.4煤矿区复垦土壤重构技术综合分析煤炭开采是对土地资源破坏的最主要按照复垦形式,煤矿区复垦土壤重构分为充填因素之一,因此对于开采区破坏土地的恢复与治理∀复垦土壤重构∀非充填复垦土壤重构和露天矿复垦复垦是解决矿区生态环境问题的重要途径󰀁土壤重构方法󰀁非充填复垦土壤重构主要考虑土壤2矿区土地复垦技术分析物理特性的改良,主要手段是建立完善的排灌体系∀平整土地;充填复垦土壤重构的主要技术是根据回针对西部矿区土地资源破坏特征及实际生产情填物料的性质添加隔离层,露天矿复垦土壤重构方况,可参照以下技术进行土地治理和复垦I∃%󰀁法有交错回填法∀排土场圆锥堆整齐排列法等󰀁歼2.1煤矿地下开采沉陷土地复垦技术石山绿化过程中的土壤重构也十分重要,目前我国煤矿地下开采导致土地沉陷破坏复垦,可分为研石山绿化时以覆土或带土穴植为主,根据国外的充填复垦与非充填复垦两类󰀁充填复垦主要是利用经验,研石山绿化以将研石与土1:1混合覆盖研石研石回填∀粉煤灰回填及其它固体废弃物或客土回山表面80cm厚为佳,若种草,可覆5一10cm表填󰀁非充填复垦根据积水状况与地貌特征,大致分土[31󰀁为疏排法复垦∀梯田(或台田)式复垦及平整土地工煤矿区复垦土地应根据当地土地资源状况及土程技术󰀁根据回填后的土地用途不同,充填复垦的地破坏程度,复垦后的利用方向有用作耕地∀林地∀技术也不一样󰀁回填后用于建设的土地,充填复垦水产禽畜养殖用地∀村镇或工业建设用地∀牧草地󰀁的关键是采取合理的工艺防止不均匀沉降,因此在而西部矿区地广人稀,多为黄土梁卯风沙滩地,当地一次回填全高的情况下,往往需采用强夯等地基处可耕地数量较少,地方居民主要以外出打工作为经理工艺才能满足建筑要求󰀁回填后用于种植利用的济收人来源和维持生活主要方式󰀁因此,在该区域土地,同样需要防止不均匀沉降,但关键问题是重构开展土地复垦工作应合理应用复垦技术,综合考虑合理的土壤剖面,适合植物生长∀防止污染󰀁土地复垦方式和利用方向,因地制宜的开展开采区2.2煤矿露天开采土地复垦技术的土地复垦工作󰀁在该区域开展土地复垦应更着重露天煤矿开采土地复垦的主要技术有:&剥于生态环境的保护和生态环境恢复治理,以恢复甚离一采矿一复垦一体化技术;∋利用露天采矿剥离至建立更好的生态环境为复垦目标,而不仅仅将目物回填采煤沉陷区;(优化采矿工艺,采取分区段开标锁定在恢复多少耕地面积󰀁采,实现内排土󰀁研究表明:露天矿采场与排土场存在滑坡∀水土流失的潜在危害,其复垦时,地貌重塑3结语是关键,可充分利用GIS的地形分析功能,构建矿区土地复垦是一个相对崭新的交叉学科研究DTM模型,为后续的植被恢复创造良好的条件;复领域,与之相关的研究领域包括土(下转第12页) 陕西煤炭2010年弋)对顶上事件发生的影响最大,其次是预防措施不力(凡,凡,凡,X,󰀁,Xl,,XL:,X13)和排水系统失效(X14,X,5,X,6,Xl:,Xl:,X19,凡󰀁)󰀁照 三下!采煤规程留设防水∀隔离煤柱,并严禁开采破坏󰀁3.2采取有效的预防措施3溃水溃沙治理与建议就事故树最小径集分布的实质来看,一是防止采取地震∀钻探∀物探和电法等勘探方法,加大地面钻孔密度,准确掌握井田内松散层厚度∀捧围∀含水性等水文地质情况;采掘活动接近富水性强的松散层时,应采取地面抽排水∀井下泄放水等方法,降低地下水位,当水位线接近基岩界面时,再进行开采;矿区特别是小煤矿职工大部分来自周边农村,安全意识较低,因此,必须加强员工的日常教育,避免采取单一考试的方法应付相关管理,出现因职工不知道出水征兆或有出水征兆仍盲目开采而导致事故发生󰀁3.3完善井下排水系统导通通道的形成;二是预防措施必须得当;三是完善井下排水系统󰀁但如果从最小径集的定义出发,仅需要在3个最小径集中任意选取一个,破坏其中各基本事件的发生,即可防止矿井溃水溃沙事故的发生或事故扩大󰀁本文结合榆神府矿区开采现状,并考虑基本事件结构重要度,提出如下建议:3.1阻止通道形成对于煤层埋藏浅且上覆萨拉乌苏组含水较丰富的区域,尽量暂不规划开采区󰀁如果开采,可以采取确定合理的安全开采上限∀缩小开采面积和地面注浆固沙等措施;多煤层开采时,必须对上部采空区进行充填或留设安全煤柱;开采范围内存在断层∀钻孔和地面裂缝等时,必须及时进行封闭∀充填或严格按榆神府矿区水文地质条件简单,因而存在着矿井排水能力不足∀排水设备长时间不运行,应急能力薄弱的问题,因此煤矿特别是小型煤矿:应严格按󰀂煤矿安全规程)278条之规定完善井下排水设备;构筑主∀副水仓,并经常检查∀清理,保证其畅通;经常检查和维护排水系统的配电设备和输电线路󰀁(上接第3页)复建设项目多󰀁应按照大型煤炭基地一个矿区原则上由一个主体开发的要求,引导和推进矿区煤矿企是井田的范围划定󰀁探矿权范围∀总体规划确定的井田范围∀国土资源部门划定的矿区范围∀采矿许可证范围等不尽一致,由此带来的一系列问题目前尚难解决󰀁(2)铁路外运通道的建设滞后于煤矿的建设󰀁主要原因是新包西线建设缓慢,制约了万利矿区的协调∀可持续发展󰀁(3)万利矿区辅助∀附属设施缺乏统一管理,重业的联合与重组,抓紧制定和实施煤炭资源整合方案,促进煤炭资源合理∀有序开发󰀁(4)个别煤矿的建设规模未按照国家发改委批复的总体规划确定的规模设计和建设󰀁(5)矿区开发的内外部建设条件已形成,供水∀供电∀铁路运输系统完善,煤炭外运能力大󰀁(上接第7页)󰀂土地管理法)和󰀂土地复垦规定)的规定,采用可靠∀成熟的复垦技术措施和复垦工程实施单位,确保复垦方案有效贯彻实施󰀁参考文献:#1∗中华人民共和国土地管理法实施条例.中华人民共和国国务院令第256号,1998.#2∗宋良忠,李树志.加快煤矿土地复垦利用的对策和措施#J%.能源环境保护,1997,(2):21一23.#3∗卞正富,我国煤矿区土地复垦与生态重建研究[J].资源.产业,2()5,(2):18一2X4.地退化与防治∀采矿环境工程∀环境地质或环境岩土工程∀土地污染与生物修复∀水土保持∀生态工程与恢复生态学∀政策与可持续发展等󰀁对于西部矿区尤其是陕北榆神矿区,矿区土地复垦工作应遵循以下原则:&要因地制宜制定土地复垦规划,宜耕则耕,宜林则林,宜渔则渔,宜建则建,有的还可以开辟成旅游娱乐场地󰀁西部矿区应根据区域综合特点,因地制宜的制定土地复垦目标,采取适合于地方环境和地方经济持久发展的土地复垦形式;∋按照