新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义
2023-03-15王智纯陈川李顺达高玲玲王聪聪
王智纯,陈川,2*,李顺达,高玲玲,王聪聪
(1.新疆大学地质与矿业工程学院,乌鲁木齐 830017;2.新疆中亚造山带地球动力学过程与成矿预测重点实验室,乌鲁木齐 830017)
煤炭资源开采可以带动当地经济发展,但是地下开采会形成大范围的采空区造成大面积的地面沉降,从而引发地裂缝、地面塌陷等地质灾害[1],也会威胁矿区地表工程和生态环境[2],已成为中国许多矿业城市亟待解决的地质灾害之一。沙吉海矿区已有60多年的地下开采历史,煤矿采空区及其周围覆盖有天然草场,煤矿开采不仅使当地地下水水位下降还使周边草场面积缩减,植被破坏严重,平地出现积水现象,使矿区周边生态环境变的脆弱,通过对煤矿采空区范围时序形变特征进行监测及时为治理提供依据已经成为制约矿区可持续发展和地区生态修复的关键问题。随着遥感测绘技术的不断发展,运用遥感测绘手段在煤矿采空区进行地表形变监测,通过监测数据定量的分析展现地表形变的过程及发展趋势,为煤炭资源合理的地下开采及地质灾害预防具有重要的意义和应用价值[3]。
传统的矿区沉降监测,学者们主要通过水准仪、全站仪、全球定位系统(global positioning system, GPS)定位监测等,传统监测方法范围小只能对已知危险区进行定点检测,难以揭示整体形变特点,对矿区大范围长时间的沉降情况进行主动监测耗时费力[4-6]。随着合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)不断被发展,差分干涉合成孔径雷达测量技术(differential interferometric synthetic aperture radar, D-InSAR)是在InSAR的基础上提出的一种研究地表形变的有效方法。监测不受恶劣天气和气候变化影响,全天时全天候进行监测,精度可达厘米级乃至毫米[7]。因此,它在提取大面积地表形变的监测和反演、数字高程模型(digital elevation model, DEM)提取、滑坡等地质灾害隐患识别、地下采矿活动等方面中得到了广泛的应用[8-11]。然而干涉相位易受到时间失相关和大气延迟的负面影响,D-InSAR应用在长时间缓慢地面沉降监测中受到限制。
针对D-InSAR技术的缺陷,有学者提出了基于多景SAR影像分析的时间序列InSAR技术,如永久散射体InSAR技术(persistent scatterer interferometric synthetic aperture rada, PS-InSAR)、短基线子集时序InSAR技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)、分布式散射体InSAR技术(distributed scatterer interferometric synthetic aperture radar, DS-InSAR)等被相继提出,用于提取地表沉降的高精度时空演变数据[12-15]。目前SBAS-InSAR技术已经成为一种被广泛应用于地表形变时空序列监测的方法。煤矿采空区的地面沉降发展速度相对缓慢,短时间内形变累计量级小,近几年InSAR技术主要被用于矿区形变的探测、相关形变参数的提取以及监测精度的验证,是获取矿区形变监测数据的一种重要手段[16]。
煤矿储量丰富的地区往往对于煤矿的开采是不同步的,因此采空区形成时间也不同,根据以往的研究表明,煤矿开采引起的地表变形往往发生在较长的时间尺度上,持续时间为几年甚至几十年[17]。因此,根据长时间监测结果,掌握地下开采诱发大面积地面沉降情况,分析采空区沉降的时序规律,可以及时了解开采活动对周边地质环境的损害程度,提高对矿区地表形变的认识,对防治和缓解局部灾害有重要意义,同时也可为后续煤炭开采工作面的沉降控制与环境综合治理提供依据[18]。
新疆塔城地区煤矿资源丰富,地下开采历史悠久,拥有塔城白杨河煤炭开采区和和什托洛盖煤炭开采区两个大型国家重点规划矿区,资源储量巨大,现以沙吉海矿区为研究对象,覆盖区内既有仍在开采的生产井还有已关停的老窑采空区,主要包括屯南煤业、众鑫煤矿、福海监狱煤矿等。前期调研得知,在以往的工作中,对该区域老旧采空区及开采工作面的地表变形随开采时间变化的特征研究较少。为此,通过时序InSAR技术对Sentinel-1A影像进行处理,在使用永久散射点的基础上增加地面控制点(ground control point, GCP);然后通过获取矿区地表形变场,实现对矿区的地表形变监测,对形变区可能发生塌陷的空间位置进行分析,最后对沉降区进行野外验证,讨论沉降的成因及采空区的治理情况。这对矿区周围生态环境恢复和矿产资源的可持续开发利用十分重要,而且对于采空区形变控制、矿区地表建筑保护以及后续开采面的合理选取具有重要的指导意义。
1 研究区概况
研究区位于和布克赛尔蒙古自治县的伊克乌图布拉格牧场,如图1所示,研究区面积约370 km2,研究区属丘陵地貌,地势起伏较小,海拔高度在750~1 100 m,绝对高差在350 m以下,位于准葛尔盆地的西北部,地层分区隶属西准噶尔分区的玛依力山小区,主要为中下侏罗统,大地构造分区隶属准噶尔板块的西准噶尔古生代弧盆系和什托洛盖新生代凹陷。褶皱、断裂构造较为发育,构造线走向与和什托洛盖坳陷延长线走向相一致,褶皱构造为华力西晚期形成的山间沉积凹陷在燕山运动改造破坏作用下产生。主要断裂构造和褶皱构造近乎呈平行排列,属于基底断裂煤矿沿库伦铁布克背斜两翼分布,有6条次级小断裂影响,单斜构造,地层倾角为3°~10°,研究区基岩出露,是一套内陆湖沼相含煤碎屑岩建造,岩性以泥岩,粉砂质泥岩,砾岩及粉砂岩为主。
图1 沙吉海研究区区域地质图
区内人类活动主要以煤矿开采活动为主,由于以往的采煤活动,在矿区容易引发地面塌陷、崩塌等地质灾害。根据2016年地质灾害详细调查报告,研究区内有13处地面塌陷隐患点,经统计截至2017年底,面塌陷灾害带来的直接经济损失为15.42万元,潜在威胁财产为29.94万元,对采空区进行治理并合理利用迫在眉睫。经过60多年的煤炭开采,该区域废弃的矿井较多,具体情况如图2所示,废弃的矿井随着时间发展不同程度的出现了新的地面坍陷现象,对于废弃矿井的采煤沉陷区,由于不清楚地下开采情况以及开采范围,不能轻易的进行治理。目前仅采取围栏、设置警示标语的形式,预防人员、牲畜车辆误入。现阶段区内还在开采的煤矿为屯南煤业三分公司的一号井和二号井,采用地下开采,工业储量为111.9万t,工作面采取走向长壁后退式采煤法。目前矿区内已完成5个综采面的回采,形成了5个采空区,采空区内无积水现象。通过遥感手段对采空区的形变情况进行识别,可以为废弃矿区采空区的治理提供参考,对当地生态恢复,天然草场保护,地下水涵养具有重要意义。
图2 沙吉海研究区内概况图
2 数据和方法
为了全面表征矿区形变情况,主要选用Sentinel-1A雷达数据,Sentinel-1号是欧洲航天局(欧空局)哥白尼项目中的一颗地球观测卫星,包括两颗载有C波段合成孔径雷达(SAR)的卫星,单颗卫星每12 d就可以绘制一次世界地图,本次研究采样间隔大致为12 d,幅宽为宽幅(IW)模式250 km,分辨率为5 m×20 m,可满足矿区地面沉降监测的要求,采用AUX_POEORB轨道数据进行轨道精炼和相位重去平,借助美国国家航空航天局(NASA)发布的30 m分辨率的SRTM数字高程模型(digital elevation model, DEM)来进行地形相位去除、地理编码等步骤[19]。使用Sentinel-1数据的详细信息如表1所示。
表1 Sentinel-1雷达卫星图像基本参数
2.1 技术原理
SBAS-InSAR技术以InSAR原理为基础,采用更多数量的SAR数据实现多点高精度测量,可以提取更高密度的形变点,提高数据利用率,被广泛应用于多省份城市地面沉降监测和地面建筑形变监测[20]。通过对Sentient-1A SLC数据进行处理,获得毫米级精度的地表形变位移量。选取N+1幅雷达影像,根据时间和空间基线配对,经过轨道精炼,滤波,相位解缠等数据处理,通过计算得到平均形变量与形变速率。通过对相干目标进行相位分析来获取时序形变。
根据时间序列得到N+1张覆盖研究区域的SAR图像,采集时间t,那么图像获取时间可表示为
t=[t0,t1,…,tN]T
(1)
选取其中一景为主影像进行配准后,在全部组合的差分干涉相对中选取相干性强的干涉对,最终得到M幅差分干涉图,则M满足式(2)。
(2)
以t0时刻为参考,在A、B时刻获取差分干涉相位观测值,则第i幅差分干涉图中像元相位值可表示为
(3)
式(3)中:λ为雷达波长;dA、dB为像元沿雷达视线方向在A和B时刻的变形。
根据式(3)可以计算出任意一个像元处不同时刻的变形值。将所述主影像和辅影像所对应的时间序列用M=[M1,M2,…,Mm],S=[S1,S2,…,Sm]表示,并将主影像与辅影像按照时间顺序排列,即Mk>Sk,k=1,2,…,m,然后差分干涉图的相位可表示为
Δφk=φ(tMk)-φ(tSk),k=1,2,…,m
(4)
定义矩阵A为M×N阶系数矩阵,M行与M个干涉对一一对应,N列表示每个时段的N景SAR影像,则式(4)可简化为
Δφ=Aφ
(5)
式(5)中:Δφ为数据处理得到的已知观测量矩阵;φ为相对于初始时刻的差分干涉相位矩阵。
利用最小二乘法及奇异值分解法可求解出每一时段相位变化速率v,可表示为
v=[v1,v2,…,vN]T
(6)
式(6)中:tN为不同时间;vN、φN分别为对应时间的变化速率和干涉相位。
然后可以计算并恢复得到相位的时间序列,将对应速度与时间跨度相乘,得到每幅图像相对于t0时刻图像的累计位移量[21-22]。但由于差分干涉相位中含有高程误差、大气延迟和其他噪声,解出的相位时间序列中含有非形变的信号,因此还需要对高程误差进行解算,残余相位经过相位解缠后,再减去大气延迟相位的运算。
2.2 SBAS-InSAR技术数据处理
首先对覆盖研究区域的上景和下景单视复数影像数据(single look complex, SLC)拼接提取研究区域位置,并选取适当的主影像(2017年10月21日)与主影像进行全部数据匹配,并将空间基线阈值设定为临界基线最大值的45%;为防止数据对于时间基线过大造成损失,将时间基线阈值设定为800 d,共产生2 522个干涉相对值,其中空间基线最大值为227 m,时间基线最大值为792 d,如图3所示。
图3 SAR影像获取的时间-位置三维三角网图
为抑制斑点噪声对图像进行5∶1多视处理、为获得更清晰的干涉条纹,减少由于时间和空间造成的失相干斑点噪声,采用Goldstein滤波方法,和Delaunay MCF的相位解缠方法,实验中将滤波窗口大小设置成3×3,相位解缠相干系数阈值设为0.35,这样可获得更多数据点,相干性低且干涉效果较差的干涉对被过滤去除,最后保留2 443个差分干涉相对用于进一步时序分析,通过轨道精炼和地面控制点(GCP点)的选择进行地形重去平可获得形变速率及残余地形相位,选取51个GCP点,为了减小误差,其中40个点为PS-InSAR处理使用的较稳定永久散射点。为了消除地形起伏误差和大气延迟误差,进一步做大气高通和低通滤波处理,然后进行地理编码,得到坐标转换后的结果。由于得到的结果是沿雷达视线方向(LOS向)的,利用入射角计算,计算公式为
dH=dL/cosθ
(7)
式(7)中:dH为垂直向形变;dL为雷达视线向形变;θ为入射角。
将形变结果计算到垂直方向,再经过仿射变换将结果投影到地理坐标系[23]。
3 矿区时序InSAR监测结果及形变分析
3.1 形变速率分析
2017年3月—2019年12月沙吉海矿区的平均形变速率如图4所示。研究区地表形变具有多样性,研究区整体平均变形速率在-148.44~38.05 mm/a,在研究区域共监测到3个主沉降区,这3个区域都存在较大量级的地表沉降,分别被定义为区域A、B、C,并在图4中用黑色虚线标注,这3个采空区分别位于正在开采煤矿的工作面、废弃老窑的采空区附近,所有的沉降区变形都不均匀。从图4中还可以看出,其他区域在2017年3月—2019年12月期间基本保持稳定,平均形变速率在-10~20 mm/a。
红色负值表示地表下沉;绿色正值表示地表抬升;黑色虚线为A、B、C区域划分
A区域主要受煤矿开采的影响所示形成了一大一小两个沉降中心,西侧的沉降区位于屯南煤业三分公司的勘查区北侧,随着煤矿不断开采采空区由最初局部性地表沉降不断扩张,由监测结果可得,沉降区域有沿开采工作面的方向线继续扩展的趋势和明显自西向东倾向延伸的特征,沉降中心明显向东北向移动,沉降中心与开采位置相对应。整体沉降速率介于-38.6~-146.87 mm/a,在2017年12月受矿区开采影响平均沉降速率大于-30 mm/a的区域覆盖面积为0.49 km2,在2018年12月受矿区开采影响平均沉降速率大于-30 mm/a的区域覆盖面积为0.72 km2,到2019年12月,面积缩小为0.32 km2,应该与矿区开始回填治理有关。东侧的沉降区覆盖了二牧场的生产井,该井已停产,形变速率较生产工作面的形变较慢,平均沉降速率大致在-60~85 mm/a,面积变化较小,随时间变化,沉降缓慢发展。
B区域主要是废弃老窑所在的位置,周边井口大部分都在2016年前停产关闭,在2017年逐渐出现沉降现象,由于不同煤层的开采程度及开采时间不完全一致,因此废弃采空区的形变围绕矿区呈现多点分散沉降的趋势,如图5所示,随着形变不断的发展共形成了5个沉降中心,依次编号为a~e,其中d区域的形变速率最大,5个区域分别围绕沉降中心呈碗状变形。平均沉降速率在-75~50 mm/a,沉降幅度较小。由于已停采,地面受人员和车辆的扰动较少,因此变形相较正在开采的工作面变化更缓慢,随着时间的推移,靠近采空区中部的区域最先达到稳定状态,但是未来沉降仍会缓慢发展,需要科学进行治理预防塌陷灾害的产生和扩大[24]。在2017年12月废弃采空区平均沉降速率大于-25 mm/a的区域覆盖面积为2.2 km2,在2018年12月沉降继续发展平均沉降速率大于-25 mm/a的区域覆盖面积为3.31 km2,到2019年12月,采空区中心位置逐渐趋于稳定面积平均沉降速率大于-25 mm/a的区域覆盖面积为3.49 km2,沉降速率有减缓趋势。
图5 B区域平均变形速率图
C区域主要是多家煤矿和建筑砂场的堆积区域,部分开采的土方和采集的建筑用砂石堆积在此处,再通过卡车运送至别处,该区域平均形变速率在-86.87~25 mm/a,沉降区域与抬升区域呈“∞”形出现,C区域东北侧区域平均抬升速率约为115.48 mm/a随着时间推移沉降区域和抬升区域整体由东北逐渐向西南偏移,整体沉降区域面积占地面积约5.06 km2,面积随时间变化不大,形变量在各时间段内变化量较均匀,因此该区域的沉降及周围抬升与矿区在此堆积砂石有关。
3.2 时序形变结果分析
最终导出的累积形变结果存在一些空像元点,研究表明采矿活动引起的地面形变一般在空间上是连续的[25],因此采用克里金(Kriging)插值法对形变结果进一步处理,如图6所示,得到研究区域连续累积变形图,在沙吉海重点矿区一带插值结果准确率较高。A、B、C 3个区域在2017年3月—2019年12月期间一直在发生沉降,选取3个区域的相干点信息进行统计,正在开采的工作面范围内的A区域在监测期间沉降中心点最大累积沉降量达-1 418.42 mm,周围区域最小累积沉降量-296.94 mm,废弃采空区集中的B区域在监测期间最大累积沉降量为-658.57 mm,C区域最大累积沉降量为-1 096.03 mm,最大累积抬升量为1 336.88 mm,沉降和抬升量几乎一致。其他区域相对比较稳定,累积形变量在-15~35 mm。
图6 沙吉海研究区普通Kriging模型得到的累积形变量图
获取2017年3月—2019年12月期间沙吉海煤矿井口范围内的地表形变时间序列变化信息,如图7所示。平均每4个月观察一次变化,在每个时间段,地表都有较为明显的形变变化。所有的累积变形量都是基于第一幅影像的采集时间(即2017年3月19日)。颜色的强度反映了累积变形量的大小。随着时间的推移,沉降区面积和形变量变化明显,最大累积形变量达-1 418.42 mm。
图7 沙吉海研究区时间序列累积形变量图
A区域覆盖了正在开采的煤矿区,随着地下煤矿不断开采对地面造成了局部小量级的地表沉降,为了更好地分析矿区沉降特点,依次选取过A区域采煤工作面的沉降区域的剖面线AA′上的54个点绘制沉降量曲线,如图8所示,每条折线代表一个时间段内剖面线上点的形变量,可以明显看出围绕开采中心近似呈漏斗形沉降趋势,最大累积沉降量达到-1 148.42 mm,且随着时间的推移,各点沉降量不断增大,说明采空区并不稳定,地表活动处于较活跃状态,随着开采的继续沉降会持续产生。
图8 A区域剖面线沉降值变化量
B区域为废弃采空区,该区域沉降发生的时间和形变量不完全一致,如图9所示,d区域累积沉降量最大为-658.57 mm,C区域累积沉降量最小为-65.59 mm,选择a~e区域沉降中心位置的相干点分别在时间序列上进行沉降量的分析,如图10所示,用简单的线性拟合可以表明,沉降值和时间之间近似呈线性关系,随着时间不断推移,沉降量也随之变大,表明累积沉降变形逐渐增加,其中a、d、e区域变形速率更快,累积沉降量明显更大,b、c区域沉降变化较缓慢,后续可能随着时间推移会有更大幅度的沉降。
图9 B区域累积形变量图
图10 B区域各沉降中心沉降值变化量
C区域的累积沉降量与累积抬升量变化基本一致,累积形变量随时间变化平稳,2017年、2018年平均每月累积变化量约为35 mm,2019年每月形变量约为45 mm,最大累积沉降量达到-1 096.03 mm形变区域面积变化不大。
3.3 野外验证及采空区变形分析
为了更好地验证SBAS-InSAR监测的结果,对研究区进行野外调查结果验证,如图11(a)所示,2019年7月对A、B区域进行了地质灾害隐患现场调查。由于采矿活动频繁,地表出现了一系列非均匀的变形现象,地下采空区使地表受力超过其抗拉强度导致通往矿区的道路及周边草场出现了一些拉伸的地裂缝,如图11(d)所示,地裂缝呈带状延伸,宽度在5~30 cm,深度较浅,分布面积较广,废弃采空区周围已有塌陷坑产生,对经过的矿工、进出矿区的车辆和周边牧民造成一定的危险,如图11(c)、图11(e)所示,产生的裂缝直接切断道路,对路面景观和交通安全造成威胁。区内塌陷坑形状大多为圆形,部分为群集式、长列式沿巷道分布,根据地下煤层开采厚度及开采方式不同塌陷坑直径在5~20 m,坑深度一般在4~15 m。最终调查发现屯南煤业公司沙吉海矿区范围内有8处较严重的地质灾害隐患点,隐患点主要类型为地面塌陷、地面裂缝,规模等级为小型。因此确定SBAS-InSAR监测到A、B区域两处明显的形变主要是由于地下煤炭开采后形成的残余沉降,矿区开采引起的地表沉陷是明显的。经野外调研得知2019年8月屯南煤业开始组织人员对煤矿范围内已发生塌陷的区域实施保护治理措施。
2021年7月对研究区再次进行地质灾害隐患调查,根据对矿区的调查发现还存在一些未完全治理的采空区,如图11(b)、图11(g)所示,沉降区内有积水现象,水深约0.5 m,水质较差,长此以往会对该地区的水文地质情况产生影响,发展较严重的采空区目前已设置围栏和警示牌,已治理的区域随着矿区开采有新的地裂缝出现,且地面已出现倾斜趋势,如图11(f)所示,通过调查发现区内采空区稳定性较差,废弃矿区的塌陷尚未或只受到轻微的充填改造,采空区未完全得到有效治理,几乎没有植被发育,塌陷周围仍有地面开裂痕迹,坑底有持续下沉的迹象,仍有发生塌陷的危险。经实地调查,矿区沉降仍在缓慢发生。因此,对塌陷区进行长时间探测,并对变形结果进行定量分析,可以对矿区灾害治理及治理情况评价提供参考。C区域经过前期治理,目前堆积物较少,大部分区域已恢复为草场。
黄色点为野外验证点
基于SBAS-InSAR的监测结果及野外调研情况,可以分析研究区塌陷发生的主要过程,研究区的地面塌陷主要发生在软-较软层状碎屑岩组中,岩体破碎,岩石抗剪强度低,抗风化能力弱,稳定性差。煤矿地下开采形成采空区和煤层自燃区,由于短期内缺乏支护,上层岩土体在重力作用下会失去承重发生沉降,加上人类活动或降雨、融雪水的浸渗作用,进一步加重了上方岩土体失稳或支撑力减弱,岩层支撑力小于自重,上覆岩层的应力受到影响重新分布,破碎岩石之间、上覆岩层的裂缝、松散沉积物的裂缝等产生了大量的空隙,上覆岩层开始移动变形,采空区中部的岩层最先开始移动,变形逐渐向上延伸,然后采空区两侧的地表开始向中间弯曲倾斜,导致地表岩土坍落,最终发生地面塌陷[26],因此一般采空区的塌陷主要分为以下两种情形:一是以中部为中心呈漏斗形塌陷;二是受长期外力地质作用(风化剥蚀为主),导致保安煤柱松动支撑力变小,从而采空区顶板发生较严重的冒落。一旦采空区的空隙被填满重新达到力的稳定,整个沉降就完成了,如图12所示,因此地表塌陷与煤炭开采之间存在较好的时空相关性。
图12 采空区地表形变示意图
研究区目前主要采取回填的方式进行治理,但部分采空区由于未完全完成塌陷达到稳定状态,因此治理不完全,可以加强监测,避让塌陷危险区,等完全平稳后再进行回填夯实,在完成治理区域对治理结果进行评价,预防治理区再次塌陷的情况,对地裂缝发育区域进行土地平整,因地制宜对废弃采空区进行注浆充填加固,利用畜牧业对土地复垦,在雨季预防地表水下渗。
3.4 生态环境意义
煤矿地下采动引起的地表沉降隐蔽性强,在短期内不易被察觉,从环境角度看,煤矿采空区是导致周围生态脆弱的重要来源之一,由研究结果可知,煤矿地下开采对地表造成的破坏范围要比地下采空区的范围要更大,开采沉陷引起的危害程度具有范围广、发展缓慢等特征,利用遥感手段可实现对矿区时序上的长时间监测,利用遥感成果可展现采空区及周围持续不断的环境变化,可为矿区采空区生态环境修复奠定基础,对人们掌握采空区地质灾害发展情况和生态环境损害程度具有重要意义。
4 结论
根据高精度、大范围矿区地面沉降监测的要求,以Sentinel-1A卫星的SLC数据为数据源使用SBAS-InSAR技术对沙吉海矿区2017年3月—2019年12月期间的地表形变情况进行了监测,SBAS-InSAR技术克服了传统D-InSAR时间失相干的影响[27],通过使用部分PS点作为参考点提高了重去平的精度。监测到研究区的792天内的时序累计沉降量值、平均沉降速率等形变信息,结合地质资料及野外验证结果证明监测结果可靠。得出如下结论。
(1)沙吉海矿区A、B、C区域最大累积沉降量分别为-1 148.42、-658.57、-1 096.03 mm,采空区沉降在时序上呈漏斗形发展,正在开采的沉降区域随着不断开采向东北偏移;废弃采空区的地表不稳定,共监测出5处较严重的沉降中心,后续应加强关注重点治理。
(2)经过野外验证确定形变空间覆盖规律和时间差异与矿区开采行为密切相关,正在开采工作面的沉降幅度较大,闭矿后的废弃矿井有活化现象。
(3)研究证明了SBAS-InSAR方法可以很好的在矿区范围内进行形变监测,不仅可以对于地下开采矿区的采空区沉降进行监测、还可以分析时间序列的沉降规律等,有较好的推广应用前景,对矿区生态修复及环境保护可以提供参考依据。