煤礦礦區生態破壞現狀及生態恢復

羅嬌贏 郭一

摘 要:長期以來,經濟的快速發展導致人們對礦產資源的利用日益增多。由此而引發的礦區地表塌陷、水土資源流失、固體廢棄物大量遺棄、水資源遭受污染、生物多樣性減少等諸多生態環境問題,這一問題已成為區域經濟可持續發展的制約因素。基于恢復生態學的基本理論,提出相應生態恢復措施。

關鍵詞:煤礦礦區生態破壞生態恢復

中圖分類號:TD82 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0130-01

礦山生態系統是退化的生態系統,以礦山開采區域為主要的研究對象。其特征主要表現在水土流失、地質災害、環境污染、植被破壞和景觀影響等方面[1]。

1 礦產資源開發利用對生態環境的影響

1.1 地表塌陷

我國煤礦開采用井工開采,在煤礦開采過程中,隨著煤層開采的推進,煤層上覆巖層逐漸垮落,造成地面下沉。

地表變形造成水土流失,土壤肥力下降,致使農作物減產。塌陷造成土層松動,極易使低山丘陵區的土地發生滑坡和水土流失。地面的塌陷改變了土地條件及其資源價值,使得大面積的土地喪失使用價值。造成了農林業的直接經濟損失;破壞了林草綠地生存環境,降低了植被覆蓋率;同時,塌陷區改變了區域的水系格局,在一定程度上干擾了水循環[2]。

1.2 煤炭開采對水資源的影響

煤炭開采會對水資源產生一定的影響,主要表現為以下幾個方面:一是煤礦地下開采過程中,巷道穿過地下含水層,阻斷了自然的地下水循環,破壞了地下水的自然補給平衡,導致地下水位下降。二是伴隨煤礦開采會產生大量的酸性礦井涌水,使地下水變為礦井水。三是煤矸石淋濾對地表水、地下水的污染。

1.3 固體廢物堆存

煤礦在生產、加工過程中排放大量矸石,越是煤炭精加工,排矸量就越大,矸石外排使礦區部分農田被占用,形成高大的矸石山,占用大量的土地空間。矸石山長期在室外堆放,風吹雨淋極易于風化成較細顆粒,從而使空氣顆粒物含量增加,空氣質量下降。而且矸石山有一定的含碳量,在太陽照射下達到一定的積溫后會自燃現象,放出大量CO2、CO、SO2、H2S和NOx等有害氣體。更為重要的是,矸石中的有毒元素和重金屬元素可能通過雨水淋濾進入水域和滲入土壤,參與到水循環和食物鏈中,從而造成環境破壞和影響人體健康[3]。

1.4 自然景觀破碎

采礦活動中的露天開采和井下開采都會造成自然景觀的破壞,露天開采會砍伐樹木、破壞植被和表土。井下開采會造成采空區,導致地表塌陷,引發地貌和生態景觀的破壞。據統計,中國因采礦直接破壞的森林面積累計達106×l04hm2,破壞草地面積達26.3×104hm2。

2 礦區生態恢復理論基礎

恢復生態學,是從20世紀80年代開始發展的,隸屬于生態學,主要是以退化的生態系統為研究對象,通過選擇和確定目標生態系統、引進外來物種和利用工程方法、重建恢復受損的生態系統[4]。礦區生態修復是針對采礦活動引起的礦區生態退化,有計劃的重整地形和表土,采取適宜的植被修復和其他適宜的土地利用方式,使其生態恢復平衡的過程。

3 礦區生態恢復措施

3.1 減少土地塌陷

為減輕由于煤層開采產生的地表塌陷,在開采技術上可以采取減少煤炭采出,或者對采空區加以充填。開采方法有房柱式開采、條帶式開采和分層間歇式開采。

房柱式采煤方法是將被開采的煤層劃分為10m左右寬的煤房和煤柱,煤房的寬度略大于煤柱,使留下來的煤柱支撐頂板和上覆巖層,從而使地表產生較小的移動和變形。

條帶開采方法是將被開采的煤層劃分為若干個條帶,采一條,留一條。該方法與房柱式同屬于部分開采方法。

分層間歇開采技術是把厚煤層傾斜分層或水平分層,把各層之間的開采間隔加長。

對于已經形成塌陷的礦坑可采用矸石充填和電廠粉煤灰分層充填加高,逐層壓實,表層可覆土造地[5]。

3.2 礦井水資源化

第一,可以通過礦井水循環使用減少污水排放量來減少污染。通過設立專門的排水系統,集中排放污水,并在地表攔蓄,使之蒸發、濃縮,而后進行處理,免除污染。第二,通過不同的污水處理技術處理已經產生的污水,例如含懸浮物礦井水處理技術、高礦化度礦井水處理技術、酸性礦井水處理技術等。

3.3 矸石有效利用

據有關數據顯示,所有的煤矸石,都具有一定的發熱量,可以用于循環流化床鍋爐燃燒發電,白矸只有15%左右。煤中的無機物,通過循環流化床低溫燃燒,使其脫炭和活化,產生的灰渣是很好的建材材料,可以用于直接摻入水泥中,也可用于制磚,表現出良好的經濟效益和環境效益。

3.4 植被恢復

在植被恢復中,首先應對礦區的主要污染元素進行化學分析,再對土壤的理化性質進行分析,查明土壤的pH值、通氣性、土表水、土壤元素及土壤溫度等,再進行樹種的選擇。

參考文獻

[1] 高占平,何勇,等.北京寨口礦區生態修復規劃[J].礦業快報,2008(4).

[2] 王曉輝,謝賢政,等.安徽礦區生態破壞現狀及生態恢復與建設[J].環境與可持續發展,2006(6).

[3] 王世東,郝成元,等.山西省潞安礦區生態恢復模式研究[J].水土保持通報,2010(2).

[4] 高占平,何勇,等.北京寨口礦區生態修復規劃[J].礦業快報,2008(4).

[5] 郝臨山,曾凡貴.潔凈煤技術[M].北京:化學工業出版社,2009.