煤炭資源井工開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性研究

時(shí)間:2022-11-27 11:35:30

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煤炭資源井工開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性研究

1生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)

生態(tài)環(huán)境是地質(zhì)、大氣、水、土壤、土地資源、人文等多學(xué)科多背景組成的綜合體。前人的研究中未考慮地質(zhì)環(huán)境的影響,也未考慮人類活動(dòng)對于生態(tài)環(huán)境正向促進(jìn)的影響。本研究在充分考慮地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境安全、環(huán)境污染及破壞基礎(chǔ)上,結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)和人類治理措施的正向影響作用,進(jìn)行煤炭資源井工開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)。煤炭資源井工開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)就是對煤炭開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性的優(yōu)劣程度進(jìn)行定量化描述,即按照一定的評價(jià)方法對煤炭開采區(qū)內(nèi)生物群落演替的適宜程度和生存空間大小進(jìn)行評判和預(yù)測。因而煤炭資源井工開采區(qū)的生態(tài)環(huán)境適宜性是針對煤礦及影響周邊小區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境影響而言的,對開采后給生態(tài)環(huán)境帶來的各類影響進(jìn)行定量化預(yù)測、評價(jià)分析,并進(jìn)行適宜性區(qū)劃,才能為決策部門提供科學(xué)的防治對策和依據(jù),優(yōu)化煤炭資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的平衡關(guān)系。

2煤炭開采區(qū)生態(tài)環(huán)境評價(jià)原則

生態(tài)環(huán)境評價(jià)是全面、復(fù)雜的多因素相互影響、相互制約的系統(tǒng)工作,為保證評價(jià)指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性和前瞻性,應(yīng)遵循以下原則:(1)可持續(xù)發(fā)展原則。指標(biāo)體系的建立,主要是更好的協(xié)調(diào)煤炭資源開發(fā)、人與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,構(gòu)建資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)良性循環(huán)的格局,引導(dǎo)開采區(qū)的可持續(xù)發(fā)展,因此選擇的指標(biāo)要體現(xiàn)總體目標(biāo)與開采區(qū)未來發(fā)展方向的一致性。(2)簡明性與針對性原則。評價(jià)指標(biāo)要簡單明了,具有針對性,能夠反映生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀情況和變化趨勢。(3)科學(xué)性與可操作原則。選擇的各類生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)必須以科學(xué)理論為依據(jù),明確反應(yīng)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,數(shù)據(jù)來源和處理方法具有一定的科學(xué)性。所選取的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)具有可操作性,通過調(diào)查和監(jiān)測能夠獲取數(shù)據(jù)。(4)整體性原則。影響生態(tài)環(huán)境的的諸多環(huán)境因素要全面進(jìn)行衡量,,綜合分析和評價(jià),選取的指標(biāo)要能體現(xiàn)“整體大于部分之和”的基本要求。

3煤炭開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)

3.1生態(tài)環(huán)境影響因素

煤炭資源開采對生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響,尤其是對生態(tài)脆弱的區(qū)域進(jìn)行開采,形成一系列的生態(tài)環(huán)境問題,對這些問題進(jìn)行綜合分析,總結(jié)了四方面的影響因素,主要為環(huán)境污染與破壞因素、煤礦自然背景、生態(tài)環(huán)境背景、人類活動(dòng)影響因素。

3.1.1環(huán)境污染與破壞因素

(1)固體廢棄物污染。煤礦的煤矸石、鍋爐灰渣等固體廢棄物若未進(jìn)行綜合利用,露天雜亂堆積,不但壓占土地資源、污染土壤和地表水體、破壞地表植被和地形地貌景觀,引起的揚(yáng)塵還污染大氣。(2)地表水、地下水污染。煤礦附近地表水體常作為污廢水、廢渣的排放場所,成為納污水體而遭受污染;部分地區(qū)礦井水若用作農(nóng)灌,還污染基本農(nóng)田。若污廢水排放區(qū)鄰近地面塌陷區(qū),被污染水體通過地面裂縫、被風(fēng)化斷裂帶等導(dǎo)水通道進(jìn)入潛水含水層,地下水也受到污染。(3)大氣污染。主要是鍋爐煙氣、儲煤場的煤塵、地表及道路揚(yáng)塵、排矸場亂堆的矸石引起的粉塵等,在干燥氣候與大風(fēng)作用下會產(chǎn)生塵暴等影響,造成局部環(huán)境污染。(4)噪聲污染。煤礦生產(chǎn)過程中的大型設(shè)備和車間如礦井通風(fēng)機(jī)房、提升機(jī)房、篩分車間、空氣壓縮站等產(chǎn)生的噪聲會對周圍居民生活造成影響,降低農(nóng)作物的生產(chǎn)力,噪聲對生態(tài)環(huán)境的短期影響非常大。(5)土壤和重金屬污染。煤炭開采區(qū)廢水(包括礦井水、生活污水、洗選廢水等)具污染物含量高、酸度高、懸浮物濃度大等特點(diǎn),未達(dá)標(biāo)處理直接排放,使得土壤中的污染指標(biāo)上升。煤矸石含有大量的硫鐵礦和重金屬元素,雨水淋濾和自燃形成的溶液污染塌陷區(qū)、開采周圍土壤和積水,并且通過水力通道發(fā)生污染轉(zhuǎn)移,由于有毒元素通過食物鏈富集,最終危害開采區(qū)人類健康。(6)水資源破壞。煤礦開采后造成的地面裂縫和塌陷導(dǎo)致地下水、地表水下滲漏失,井泉干枯,地下水疏干,水資源總量減少。(7)地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害。由于煤礦開采活動(dòng)而引起的地質(zhì)災(zāi)害類型較多,崩塌、滑坡、地面塌陷、地裂縫、礦井突水等均有表現(xiàn),尤以滑坡和地面塌陷表現(xiàn)最為突出。另外煤矸石堆堆存不規(guī)范也易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害改變了塌陷區(qū)的生物生態(tài)環(huán)境,降低了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能。(8)植被破壞,土地荒漠化。煤礦大量的工程基礎(chǔ)建設(shè)改變原有土地利用類型,改變煤礦及周邊的小環(huán)境氣候。尤其在西北生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)進(jìn)行煤炭資源開采,由于溝、壑、梁、峁、沙丘發(fā)育,植被稀少,生態(tài)環(huán)境脆弱,采礦活動(dòng)會引起嚴(yán)重水土流失,草地逐漸退化,土地逐步荒漠化。(9)地形地貌景觀污染和破壞。煤礦無法綜合利用的矸石散亂堆放、露天儲煤場的煤塊無序堆存,部分工業(yè)場地區(qū)因煤而染為黑色,對煤礦及周邊的主要交通干線可視范圍將造成極大的視覺污染。另外煤礦開采形成的地面塌陷及地裂縫會波及到部分文物古跡、重要人文景觀,造成損毀,影響較大。(10)區(qū)域生態(tài)功能改變。由于煤炭資源開采,打破了原有生態(tài)系統(tǒng)平衡,影響生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和演化方向,干擾物種多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定性及社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等。

3.1.2煤礦開采背景

(1)有效深厚比:即煤層上覆基巖厚度與開采厚度的比值,反應(yīng)煤炭資源開采后地表變形程度和次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況。(2)開采方法:包括采煤方法、采煤工藝、頂?shù)装骞芾矸椒ǖ龋麻_采由于方法不同,地面塌陷的表現(xiàn)各異。(3)水文地質(zhì)條件:表征與地表植被和人類生產(chǎn)生活用水關(guān)系緊密的潛水含水層的埋藏條件,還說明煤炭資源開采后地下水補(bǔ)給、疏干與周圍充水含水層的關(guān)系。(4)地質(zhì)條件:包括地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、工程地質(zhì)條件等,斷裂構(gòu)造越發(fā)育、巖體結(jié)構(gòu)越破碎、開采基礎(chǔ)條件越差,對煤炭資源開采安全影響越大。(5)地形地貌條件:包括相對高差、坡度、地貌類型,這些因素反應(yīng)煤炭資源開采后發(fā)生次生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大小。

3.1.3生態(tài)環(huán)境背景

(1)生物多樣性指數(shù)。表征生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)組織,包括物種豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)等,要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適指數(shù)進(jìn)行評價(jià)。(2)植被類型、植被覆蓋度。植被類型包括喬木、灌叢、草叢及農(nóng)業(yè)植被等,反應(yīng)煤炭開采區(qū)植被群落特征、植物優(yōu)勢種及農(nóng)作物的分布情況。植被覆蓋度是反應(yīng)地面植被數(shù)量、生態(tài)系統(tǒng)變化、影響沉積物侵蝕、評估草地退化等的重要因素。(3)土壤濕度:土壤中的水是植被生長、生存的基礎(chǔ),濕度能夠充分反應(yīng)生態(tài)環(huán)境中水的涵養(yǎng)量大小,也是量化土壤中水含量的重要指標(biāo)。(4)荒漠化指數(shù):即荒漠化土地面積與開采區(qū)總面積的比值,反應(yīng)生態(tài)環(huán)境惡化程度。(5)土壤類型。不同的土壤類型,耕種熟化程度、有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量、土壤結(jié)構(gòu),透水透氣性、耐旱耐澇耐堿性的各不相同,與之相適應(yīng)的植被類型也各異。(6)土地利用類型。煤炭開采區(qū)的適合農(nóng)作物和植被生長的土地利用類型主要有耕、林、園、草地、水域及水利設(shè)施用地和其他土地,其他地類人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈,或植被生長環(huán)境惡劣,是表征植被類型的重要指標(biāo)。(7)年均降雨量與蒸發(fā)量兩者的關(guān)系直接影響本地動(dòng)植物種類、群落數(shù)量和生態(tài)系統(tǒng)的類型。

3.1.4人為因素

人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境彼此關(guān)聯(lián)、相互影響,若煤炭資源開采活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境承受能力及生態(tài)環(huán)境修復(fù)能力協(xié)調(diào),則生態(tài)環(huán)境遵循良性演替過程,否則會制約人類活動(dòng)發(fā)展。人類通過積極的治理措施,及時(shí)修復(fù)破壞的生態(tài)環(huán)境,也會對總體生態(tài)環(huán)境形成正向促進(jìn)影響。(1)人口密度。煤礦影響范圍內(nèi)單位面積的人口數(shù)量,反應(yīng)人類活動(dòng)的對生態(tài)環(huán)境影響的強(qiáng)烈程度和開采后受影響的范圍大小,也表征煤炭開采區(qū)村莊搬遷難度的大小。(2)環(huán)境治理資金比率。生態(tài)環(huán)境年治理費(fèi)用占煤礦總資產(chǎn)的比率,體現(xiàn)人類對改善生態(tài)環(huán)境的重視程度。(3)環(huán)境污染處置率。包括污廢水回用率、固體廢物回用率、土壤改良治理率等,反應(yīng)人類對環(huán)境污染治理的改善程度。(4)環(huán)境破壞治理率。包括塌陷區(qū)裂縫充填率、土地資源治理率、受損建(構(gòu))筑物治理率、植被恢復(fù)率等指標(biāo),可以充分反應(yīng)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的程度。

3.2評價(jià)因子的選取與指標(biāo)體系的建立

評價(jià)因子的選取在遵循可持續(xù)發(fā)展等原則的前提下,根據(jù)開采區(qū)現(xiàn)狀條件選取制約煤炭資源開采和影響生態(tài)環(huán)境的4類因素,經(jīng)過綜合分析,最終選取34個(gè)評價(jià)指標(biāo),建立一個(gè)具有代表性、可比性和準(zhǔn)確性的煤炭資源井工開采區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)指標(biāo)體系。

4結(jié)論與展望

(1)本文總結(jié)了煤炭資源井工開采區(qū)影響生態(tài)環(huán)境的四方面因素和適宜性評價(jià)的原則,通過篩選評價(jià)指標(biāo),建立評價(jià)指標(biāo)體系。在資料齊全的條件下還應(yīng)劃分生態(tài)環(huán)境級別、進(jìn)行生態(tài)環(huán)境功能區(qū)劃,才可以為管理部分提供咨詢和服務(wù)。(2)由于評價(jià)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)性、評價(jià)人員的認(rèn)知程度及管理者的服務(wù)水平等影響,生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)指標(biāo)體系是不斷完善的過程,是一項(xiàng)長期的工作。(3)本文的評價(jià)指標(biāo)體系僅是相對的準(zhǔn)則,更精確的評價(jià)還需根據(jù)各個(gè)地區(qū)煤礦的生態(tài)環(huán)境條件差異區(qū)別對待,選擇相適宜的評價(jià)因子,建立適合本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境適宜性評價(jià)指標(biāo)體系。

作者:從常奎 單位:中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司