煤礦井工開采過程產生的生態影響及生態恢復研究★

戰 友 朱亞威 李立欣

(黑龍江科技大學環境與化工學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

煤礦井工開采過程產生的生態影響及生態恢復研究★

戰 友 朱亞威 李立欣*

(黑龍江科技大學環境與化工學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

針對煤炭開采引發的一系列生態問題，對煤礦井工開采產生的生態影響進行了分析，并相應提出預防控制措施、工程技術及減緩措施，使煤礦在開采過程中對生態環境的破壞降至最低。

煤礦，生態影響，生態恢復

一直以來，煤炭都是我國能源結構的主要組成部分，盡管煤炭開采過程會引發一系列的環境問題，但在一定時期內，中國能源結構仍以煤炭為主。我國經濟發展的需求在很大程度上促進了煤炭資源的大量開采，但開采過程引發的一系列生態環境問題不容忽視。科學合理的對煤礦及相關作業區域進行生態影響評價，并提出切實可行的生態恢復措施變得尤為重要[1]。

1 煤礦的生態影響分析及評價

煤礦在開采過程中造成的生態破壞，一般包括三個方面：1)煤礦建設占地；2)開采過程造成地表沉陷；3)對動植物產生影響。

1.1煤礦建設占地

煤礦的建設需要配套相應的工業廣場、道路等，其中工業廣場內建設礦井生產過程所需生產輔助系統。但工業廣場及道路的建設及平整，需要對地表進行開挖，施工人員對地表植被的踩踏、施工便道等的占地及施工過程中產生土、渣的隨意堆棄，會對礦井建設周邊一定范圍內的植被產生負面影響，破壞原有生態景觀，使土地原有的使用功能發生改變，降低土地水土保持功能，施工過程對地表產生擾動使地表植被缺失，地表裸露，土壤侵蝕量增加[2]。土壤侵蝕是指土壤及其母質在外力作用下，遭到破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。煤礦開采、原煤及煤矸石堆放等會加劇礦區水土流失及土壤侵蝕。土壤侵蝕將導致土層變薄、土壤退化、土地破碎，破壞生態平衡，并引起泥沙沉積，淹沉農田，淤積河道水庫，對林牧業的生產危害極大，直接影響國民經濟建設。項目永久占地在一定程度上影響到地表植被生長，使部分土地失去了原有的生物生產功能和生態功能，土地利用類型轉變為采礦用地。由于永久占地及臨時占地植被的減少，使土壤侵蝕及水土流失程度加劇。

1.2開采過程造成地表沉陷

煤礦的開采會造成一定程度地表沉陷，可能使地面產生裂縫，這些裂縫破壞原始地貌的完整性，地表裂縫和沉陷引起的坡度增大使得表土層原始內聚力和附著力減小，假設土壤侵蝕力不變，侵蝕模數增大，水土流失程度增大[3]。地表沉陷對林草地的影響主要表現為地表錯動、裂縫致植物傾斜、倒伏，根系拉傷、裸露，影響植物的正常生長可能造成根系的部分裸露，或植物倒伏，破壞耕地，造成農業生產力下降，使林木產生歪斜或傾倒，影響草類的正常生長，進而對局部地區林業生產力構成一定程度的破壞。地表沉陷將造成部分地區產生積水區，積水區一旦產生將會對地表原有的植被產生不良影響，積水區的植被死亡，陸生生態系統向水生生態系統轉化[4]。

1.3煤礦開采對動植物的影響

對于動物來說，最大的威脅來自其生境被分割、縮小、破壞和倒退[3]。煤炭資源的開發將對動物的生存與繁衍環境尤其是礦井生產及其周邊范圍內的鳥類、爬行類等小型動物造成不良影響。煤層開采產生的地表沉陷將破壞地表植被及植被群落，使生物數量減少，但產生的影響是可逆的、可恢復的。礦井開采過程中與服務期滿后，采取相應的生態預防與恢復措施可使生態環境得到一定的改善與恢復，開采活動對植被群落產生的不良影響將會得到削減。

礦井施工破壞原有植被生長條件，使植被種類和數量減少。煤礦施工期及運營期產生的粉塵下落過程中可能落至植物葉子表面，使葉面氣孔堵塞，降低植物光合作用強度。由于葉面粉塵的作用，大量吸收紅外光輻射，葉片溫度升高，導致植物大量失水[5]。

2 礦區生態恢復措施

2.1預防控制措施

1)根據礦井開發對土地造成破壞的特征和礦井所在區域自然環境特點，編制礦井生產土地復墾方案，并嚴格落實。礦井建設施工過程中，應著重從管理上加強生態保護，對礦井開采范圍內的植被加強防護，合理規劃施工過程中及工業廣場布局，減少占地及對植被的破壞。礦井建設完成后，應及時對臨時占地進行植被恢復[6]。

2)礦井煤層開采過程中，對地表破壞范圍、地表沉陷深度及沉陷持續時間等進行監測，可將監測結果并結合開采工藝、支護方式等建立一定的關系，以減緩對地表的破壞為目標，適當的調整開采工藝、支護方式等[7]。

2.2工程技術及減緩措施

恢復地表植被地貌修整是前提，也是改善土壤的根本和保障。沉陷地普遍為凹陷地貌，地貌修復有必要對沉陷的深度、沉陷的坡度等各種因素進行綜合考慮。一般綜合整治措施主要有三個方面：首先是工程措施，主要是采取不同手段對不同沉陷深度的土地進行平整；其次是土壤改良措施，目的是為了提高土壤肥力，使其適合植被的生長，井工開采會使土壤的結構及理化性質發生一定程度的改變，要使土壤適合植被生長需要對遭到破壞的土壤進行修復；最后是恢復植被，適合恢復的植被可將其扶正，不適合恢復或者地表已經無植被的地方種植適合生長的樹木或農作物。

1)工程措施。

井工開采造成地表裂縫，地表裂縫的分布無規律可循，不同位置產生的地表裂縫程度不一樣，開采煤層的正上方或者是沉陷邊緣地方。針對不同下沉深度、土層厚度及裂縫情況，可采取的處理方法如下：

a.地表下沉值不大于2.5 m的土地：土層比較厚并且產生的裂縫并沒有將土層穿透，這種情況下可以用黃土填堵裂縫。將裂縫挖開，填土夯實；在丘陵起伏較大的個別區段采取挖深墊淺，在大部分平坦地區進行地裂縫充填，土地平整，恢復耕作條件等。

b.地表下沉值大于2.5 m，并且土層遭到嚴重破壞，產生的裂縫貫穿土層，利用反濾層的機理對產生的裂縫及塌陷坑進行填補。首先將表層土挖出，可首先充填煤矸石，一方面處理了礦井產生的固體廢物，另一方面作為回填沉陷坑原料；按照粒徑由大到小從最低層向上填充。接著可以用粗礫石、次粗礫、砂、細砂填堵，最后表層土回填。

2)土壤改良措施。

沉陷區復墾土壤，多是新耕造土，肥力低下，具體措施為將天然的或人造的物質加到土壤中以提供植物生長所需養分。

3)生態植被修復技術。

a.塌陷林地按照林地受損程度采取不同措施進行修復：一是塌陷不嚴重的地塊并且樹木受影響較輕的地塊，首先將產生的裂縫進行填補并將樹體及時扶正，以使樹體可以正常生長；二是塌陷比較嚴重，地表受損嚴重，樹木嚴重破壞不適宜繼續生長的，首先采取工程措施進行整地，之后選擇適宜當地生長的樹種，如水曲柳、樟子松、葉松等進行種植，增加地表植被的數量。對于輕度破壞的農田可不采取措施，輕度破壞不影響農田的正常生長；對于中度破壞的農田首先對地表進行整地，人工復墾，農田即可正常種植。

b.對于具有一定坡度，而傾角又不太大的地塊，對土地進行輕微平整，生土作埂，熟土回填。根據當地的氣候條件及土壤條件等因素，以防治水土流失為主要目的，選擇耐寒、有固氮能力、根系發達、有較高生長速度、播種種植較容易、成活率高的樹種，主要為：水曲柳、樟子松、葉松等。

c.采取工程措施平整后的土地要選取適合當地種植的植物，在適當的季節進行種植，種植的過程要嚴格把關苗木的選擇，選擇適宜當地種植、成活率又高的苗木；其次是植苗、澆水，后期的管理。苗木選擇、植苗、澆水及幼木撫育管理具體如下：

選苗：選擇苗木時要挑選長勢較好的，并根據當地的環境特征，鶴崗市屬于東北地區，要考慮冬季氣溫較低，苗木要耐寒的特點，在育苗單位購買抗性較強的樹種和灌木，主要有：榆樹、白樺等。

植苗：購買的苗木要及時種植，避免陽光長時間直射，起苗時要注意不能傷害到苗木的根部，苗木的根部要包裹起來。如果苗木不能在當日及時種植完畢，必須對其進行假植，假植地點必須在陰涼地方并且要避免風直接吹苗木。苗木種植時，株間距約為2.0 m，種植深度約為40 cm。緩坡地林木種植示意圖具體見圖1。

澆水：植樹的季節往往比較干旱，所以需要對種植上的苗木及時澆水，補充水分，具體要求為：大坑每個澆灌10 kg水，小坑每個澆灌5 kg水。

幼木撫育管理：幼木應當連續撫育2年～3年，并且每年要1次～2次。嚴格禁止對幼木的砍伐，要不定期觀察幼木病蟲害的問題，及時治理，并且對幼木及時松土、除草、培土，對分枝較嚴重的苗木進行剪枝。

3 結語

煤礦井工開采產生的生態影響主要有三方面：煤礦建設占地、開采過程造成地表沉陷、對動植物產生影響，其中最重要的為地表沉陷。地表沉陷可能造成水土流失，地表錯動、裂縫致植物傾斜、倒伏，根系拉傷、裸露等，使林木產生歪斜或傾倒。為減輕地表沉陷的影響，提出預防控制措施、工程技術及減緩措施。預防控制措施主要是對開采區加強生態保護的管理，加強對地表破壞程度的監測及時調整采煤工藝。工程技術及減緩措施主要有三方面，首先對不同程度破壞的裂縫采取不同的填堵方法；對林地首先針對不同坡度進行整地并種植苗木；對于草地亦是先整地，后選擇合適的作物進行種植。

[1] 鄭麗華.煤礦開發生態環境影響評價[J].科技資訊,2013(14):129.

[2] 賈曉娟.平頂山某煤礦生態環境影響評價[J].環境科學導刊,2008(5):91-94.

[3] 武曉毅.中陽張子山煤礦地表沉陷預測及影響分析[J].環境與發展,2015(3):36-39.

[4] 唐文艷.煤礦環境影響評價中的生態影響評價及生態恢復探討[J].資源與環境,2015(28):176.

[5] 鄭麗華.煤礦開發生態環境影響評價[J].能源與應用,2015(14):27-28.

[6] 周 陽,羅少鵬.胡家河礦地表沉陷區生態修復及土地復墾技術[A].煤礦綠色高效開采技術研究——陜西省煤炭學會學術年會論文集(2016)[C].陜西省煤炭學會,2016:4.

[7] 程 曦,高先萍,陳其思.淺談煤礦礦山生態環境的破壞與修復[J].內蒙古煤炭經濟,2016(13):54-55.

Studyofecologicalimpactandecologicalrestorationintheprocessofundergroundmining★

ZhanYouZhuYaweiLiLixin*

(SchoolofEnvironmentandChemicalEngineering,HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology,Harbin150022,China)

Aim at the large number of coal mined caused a series of ecological problems. This article presented the ecological environmental assesement of underground mining of coal mine, and put forward prevention and control measures, engineering technology and mitigation measures in order to make coal mining in the mining process to minimizing damage to the ecological environment.

coal mine, ecological impact, ecological restoration

X820.3

A

1009-6825(2017)26-0173-02

2017-07-03 ★:哈爾濱市科技創新人才研究專項基金(2015RQQXJ015)；黑龍江科技學院青年才俊培養計劃(Q20120201)

戰 友(1968- )，男，教授

李立欣(1980- )，男，博士，副教授