煤矿矿区生态破坏现状及生态恢复

2012-04-29罗娇赢郭一

科技创新导报 2012年17期

罗娇赢郭一

摘要:长期以来,经济的快速发展导致人们对矿产资源的利用日益增多。由此而引发的矿区地表塌陷、水土资源流失、固体废弃物大量遗弃、水资源遭受污染、生物多样性减少等诸多生态环境问题,这一问题已成为区域经济可持续发展的制约因素。基于恢复生态学的基本理论,提出相应生态恢复措施。

关键词:煤矿矿区生态破坏生态恢复

中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0130-01

矿山生态系统是退化的生态系统,以矿山开采区域为主要的研究对象。其特征主要表现在水土流失、地质灾害、环境污染、植被破坏和景观影响等方面[1]。

1 矿产资源开发利用对生态环境的影响

1.1 地表塌陷

我国煤矿开采用井工开采,在煤矿开采过程中,随着煤层开采的推进,煤层上覆岩层逐渐垮落,造成地面下沉。

地表變形造成水土流失,土壤肥力下降,致使农作物减产。塌陷造成土层松动,极易使低山丘陵区的土地发生滑坡和水土流失。地面的塌陷改变了土地条件及其资源价值,使得大面积的土地丧失使用价值。造成了农林业的直接经济损失;破坏了林草绿地生存环境,降低了植被覆盖率;同时,塌陷区改变了区域的水系格局,在一定程度上干扰了水循环[2]。

1.2 煤炭开采对水资源的影响

煤炭开采会对水资源产生一定的影响,主要表现为以下几个方面:一是煤矿地下开采过程中,巷道穿过地下含水层,阻断了自然的地下水循环,破坏了地下水的自然补给平衡,导致地下水位下降。二是伴随煤矿开采会产生大量的酸性矿井涌水,使地下水变为矿井水。三是煤矸石淋滤对地表水、地下水的污染。

1.3 固体废物堆存

煤矿在生产、加工过程中排放大量矸石,越是煤炭精加工,排矸量就越大,矸石外排使矿区部分农田被占用,形成高大的矸石山,占用大量的土地空间。矸石山长期在室外堆放,风吹雨淋极易于风化成较细颗粒,从而使空气颗粒物含量增加,空气质量下降。而且矸石山有一定的含碳量,在太阳照射下达到一定的积温后会自燃现象,放出大量CO2、CO、SO2、H2S和NOx等有害气体。更为重要的是,矸石中的有毒元素和重金属元素可能通过雨水淋滤进入水域和渗入土壤,参与到水循环和食物链中,从而造成环境破坏和影响人体健康[3]。

1.4 自然景观破碎

采矿活动中的露天开采和井下开采都会造成自然景观的破坏,露天开采会砍伐树木、破坏植被和表土。井下开采会造成采空区,导致地表塌陷,引发地貌和生态景观的破坏。据统计,中国因采矿直接破坏的森林面积累计达106×l04hm2,破坏草地面积达26.3×104hm2。

2 矿区生态恢复理论基础

恢复生态学,是从20世纪80年代开始发展的,隶属于生态学,主要是以退化的生态系统为研究对象,通过选择和确定目标生态系统、引进外来物种和利用工程方法、重建恢复受损的生态系统[4]。矿区生态修复是针对采矿活动引起的矿区生态退化,有计划的重整地形和表土,采取适宜的植被修复和其他适宜的土地利用方式,使其生态恢复平衡的过程。

3 矿区生态恢复措施

3.1 减少土地塌陷

为减轻由于煤层开采产生的地表塌陷,在开采技术上可以采取减少煤炭采出,或者对采空区加以充填。开采方法有房柱式开采、条带式开采和分层间歇式开采。

房柱式采煤方法是将被开采的煤层划分为10m左右宽的煤房和煤柱,煤房的宽度略大于煤柱,使留下来的煤柱支撑顶板和上覆岩层,从而使地表产生较小的移动和变形。

条带开采方法是将被开采的煤层划分为若干个条带,采一条,留一条。该方法与房柱式同属于部分开采方法。

分层间歇开采技术是把厚煤层倾斜分层或水平分层,把各层之间的开采间隔加长。

对于已经形成塌陷的矿坑可采用矸石充填和电厂粉煤灰分层充填加高,逐层压实,表层可覆土造地[5]。

3.2 矿井水资源化

第一,可以通过矿井水循环使用减少污水排放量来减少污染。通过设立专门的排水系统,集中排放污水,并在地表拦蓄,使之蒸发、浓缩,而后进行处理,免除污染。第二,通过不同的污水处理技术处理已经产生的污水,例如含悬浮物矿井水处理技术、高矿化度矿井水处理技术、酸性矿井水处理技术等。

3.3 矸石有效利用

据有关数据显示,所有的煤矸石,都具有一定的发热量,可以用于循环流化床锅炉燃烧发电,白矸只有15%左右。煤中的无机物,通过循环流化床低温燃烧,使其脱炭和活化,产生的灰渣是很好的建材材料,可以用于直接掺入水泥中,也可用于制砖,表现出良好的经济效益和环境效益。

3.4 植被恢复