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1、开采沉陷及其复垦研究进展姓名:*班级:*学号：*开 采 沉 陷 及 其 复 垦 研 究 进 展1 引言可持续发展是当今社会的主题，中国共产党的十八次全国代表大会报告也提出，要把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。煤炭是我国最主要的一次性能源,煤炭资源的开采对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用,但也引发了一系列的土地破坏和生态环境问题,矿区已成为典型的严重受损生态系统。矿区土地与生态问题,已成为制约矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患，矿区生态环境综合治理已迫在眉捷。煤层大面积采出之后,形成了空间
2、,破坏了采场围岩的原始应力平衡状态及其分布状态，从而引起围岩移动、变形和破坏,最后岩层内部的应力重新分布以达到新的平衡。在此过程中,使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏(开裂、冒落等)，这种现象称为“开采沉陷” 1。中国煤炭产量的 95%为井工开采，矿区沉陷地是采煤损毁土地的主要表现形式,也是造成矿区生态破坏的主要原因。因此，矿区沉陷地复垦与生态重建是实现矿区可持续发展的重中之重，必须格外重视。2 国内外土地复垦技术研究现状2.1 相关领域国外技术研究现状发达国家的复垦率 50%以上，主要原因是：严格执行复垦法律法规，政府部门将复垦成效作为矿山运行管理的主要内容之一；复垦资金纳人企业
3、成本，一般占 5%-20%；强化复垦科研工作。近年来,在发达国家,生物复垦技术研究与应用受到髙度重视,特别是在应用微生物技术加速土壤熟化方面成绩显著,同时也加强适生优良先锋植物种类的筛选、改良、培育、种植技术及植被结构和功能设计、食物链设计等研究。生态修复技术成为热点研究领域，达到消除环境中重金属等污染的目的。一些矿业大国卓有成效地解决了酸性废弃堆场酸性污染产生的预防技术。边坡地侵蚀防治技术已实现工程化。对露采矿的复垦工作不仅考虑地形、地貌和水资源的经济再利用，还注重社会的可接受性和村庄的搬迁，他们复垦标准要求达到复垦场地可持续使用、生态稳定性和社会可接受性。发达国家新矿山均要求采用开采与复垦
4、同步进行的工艺与技术，从根本上改变复垦工作中末端治理的诸多弊端，重视信息技术和 3S 等一批髙新技术的应用与推广，以及技术的工程化与产业化。2.2 国内相关领域研究现状中华人民共和国土地管理法 、 中华人民共和国矿产资源法和中华人民共和国环境保护法以及土地复垦规定的颁布，为我国矿山废弃地复垦提供了法律和政策依据。20 世纪 80 年代以来，我国土地复垦工作在国家有关部门的领导和财政支持下已经取了显著成绩。八五和九五期间，矿山土地复垦已经取得了一批科技成果。中国科学院、北京矿冶研究总院等单位共同承担了国家科技攻关项目“中国有色金属矿山环境与复垦研究” 、山东招远黄金矿区生态环境综合整治技术研究、
5、矿山生态环境综合整治及其试验示范研究，这些项目为我国金属矿山土地复垦提供了科学依据。北京矿冶研究总院于 1995 年完成了国家土地复垦技术标准研制,并于当年在全国颁布实施，1998 年尾矿复垦与污染防治技术获国家科技进步二等奖。煤炭科学研究总院六五期间煤矿塌陷区造地复田综合治理研究获国家科技进步二等奖，塌陷区上地复垦利用研究获国家科技进步三等奖。八五期间，中国矿业大学采煤沉陷地非充填复垦与利用技术体系研究获得国家科技进步三等奖。国内其它单位，还获得了采矿-剥离-复垦一体化新工艺国家科技进步三等奖。非金属矿山复垦技术研究也获得了国家科技奖励。这些研究成果奠定了矿山土地复垦和生态重建的理论与技术基
6、础。国内的土地复垦技术经验交流会议已经举办了多次，由我国首次举办的国际土地复垦学术会议已经于 2000 年 5 月在北京成功召开。我国已经作为集体成员加入了国际土地复垦家联合会。我国的矿山土地复垦学术活动活跃，.科研单位、大专院校、各类矿山积极开展土地复垦工作，为科技发展提供了广泛的基础。2.3 相关新进展（1）复垦土壤的侵蚀控制及其产业化。复垦土壤是人造新土，地表极易被风或雨水侵蚀，因此，复垦土壤的侵蚀控制是土地复垦成败的关键之一。目前国外在这方面不仅技术先进，而且已经实现了侵蚀控制产品的产业化。（2）水利播种与覆盖。它是利用水利喷播机械进行水利播种。为了提高植物成活率和减少侵蚀,在种液中添
7、加肥料和各种纤维覆盖物。纤维覆盖材料通常是木质或纸质纤维制成碎屑状（多为废弃的木、纸再生利用材料） ，与种子一起混合成种液。它主要应用于较难植被土地上的植被工作，能迅速有效播种且促进种子发芽，添加的纤维覆盖物还可以防止侵蚀、加速植被成活及增加一定的养分。这一技术与产品较广泛应用于复垦土地的重新植被工作，具有速度快、成活率髙、覆盖率高等特点，常用于废弃物顶部、陡坡、大面积复垦地和干旱地区的复垦工作。我国应大力研制和推广这一技术，尤其是西部地区。（3）人造表土。复垦土地往往缺少熟化的表土或土壤贫瘠，一些人造表土可作为自然表土的改良剂或直接作为表土使用。如生物土和无毒土就是典型的两种。生物土是青霉素
8、的副产品，是一种被称之为具有自然结构的肥料，含有 78%的有机质质和 6.38%氮、1.7%的磷、3.8%的钾。无毒土是一种颗粒状、类似土壤的生物有机产品,其中含有碳酸钙、氮、磷、钾和有机质。这些人造表土因富含多种养分且经过加工处理,其价格比自然土贵，其养分含量比自然土髙，因此,覆盖在表面的厚度就要比自然土薄得多，但其效果并不次于自然表土。人造表土不仅可用于缺乏表土的已破坏土地的复垦，也可作为复垦表土的改良剂或肥料。(4)矿山固体废弃物复垦的新技术。新近矿山固体废弃物复垦技术主要有两项:一是微生物技术。在矿山固体废弃物中引人微生物，促进植物根瘤菌和菌根的生成,从而固定废弃物和加速废弃物风化成土
9、，促进植物迅速生长。二是矿山尾矿的多层覆盖技术。在矿山废弃物的上方加 3 层覆盖材料，并在覆盖材料中间加薄薄的地质滤网已组织材料的上下混合。3 层材料分别是：上层是约 0.6m土壤，供植被生长；中部为约 1.2m 厚且渗透较好的石块覆盖层，增加材料透气性,促进水的水平流动;下部为有机材料，用以耗气和与 S-2和 HCO3-发生反应。这种覆盖技术可使尾矿酸化最小，污染迁移也最小 2。3 开采沉陷地复垦技术土地复垦是在生产建设过程中,对因挖损、塌陷、占压等造成破坏的土地采取整治措施,使其恢复到可利用的状态。对矿区开采沉陷地复垦主要有以下几种。3.1 传统土地复垦技术矿区沉陷地改变了原有地貌,形成附
10、加坡度,造成地表径流和地面积水,改变了的土壤的理化特性和养分含量,还易因周围其它污水的汇入形成土壤污染。传统的土地复垦技术主要包括工程复垦技术和土壤修复技术。工程复垦的目的在于根据复垦规划用途重塑地貌并构建有利于植物生长的土壤剖面,包括平整法、充填法、挖深垫浅法、疏排法、梯田法及其综合复垦技术。土壤修复的目的是改善土壤的理化特性和养分含量,常用方法有物理修复、化学修复、生物修复、农业修复措施和增施土壤改良剂。生物修复包括动物修复、植物修复、微生物修复、植物微生物及动物联合修复;农业修复措施有增施有机肥提高土壤的环境容量,控制土壤水分,选择合适形态的化肥,选种抗污染农作物品种等 3。3.2 生态
11、工程复垦生态工程复垦是根据生态学和生态经济学原理,应用土地复垦技术和生态工程技术,对沉陷、挖损、压占等采矿破坏土地及其它各种人为活动和自然灾害损毁的土地进行整治和利用。它是广义的农业复垦,其实质是破坏土地的复垦利用过程中发展生态农业,按照生态学中的生态位原理、食物链原理和养分循环原理等,建立一种多层次、多结构、多功能集约经营管理的综合农业生产体系。矿区生态工程复垦规划的内容有系统结构规划和工艺规划,结构规划又包括营养结构、平面结构、垂直结构和时间结构规划等,其中营养结构规划是基础。生态工程复垦不是某单一用途的复垦,而是农、林、牧、副、渔、加工等多业联合复垦,并且是相互协调,相互促进,全面发展;
12、它是对传统土地复垦技术,按照生态学原理进行的组合与装配;它是利用生物共生关系,通过合理配置农业植物、动物、微生物,进行立体种植、养殖业复垦;它是依据能量多级利用与物质循环再生原理,循环利用生产中的农业废物,使农业有机废弃物资源化,增加产品输出;它充分利用现代科学技术,注重合理规划,以实现经济、社会和生态效益的统一。3.3 流域控制技术我国目前对矿区沉陷地的复垦还仅限于直接造成破坏的土地,还没有将地下水位的下降或上升、含水层的疏干与破坏、周边地区土壤的污染、下游河道的淤积等其间接造成的破坏纳入复垦的范畴,其结果是在进行复垦研究与实践时,往往就事论事,治表不治里,遇到自然灾害,复垦成果很快被毁。水
13、文学中的流域是指一个水系的干流和支流所流经的整个地区,水土保持学中将小流域定义为一个完整的自然集水区,自然集水区由一系列分水系围成。因此,矿区沉陷地复垦与生态重建最好的方法之一,就是采用流域控制技术,这也符合系统论的思想。这里所说的流域控制技术,就是考虑复垦工程的布局在流域中的位置,或者说矿区所处流域位置不同,其所承担的生态功能及复垦的方向应有所区别,这样才能使重建的矿区生态系统具有较高的稳定性,使土地复垦工程发挥其应有的效能。山区土地复垦与生态重建的流域控制法,应以流域为单位编制土地复垦与生态重建规划,要求同一流域的各矿井(山)采取协调一致的行动,进行功能区的划分,以提高整个流域的土地利用效
14、率和生态环境质量为目标,而不能只顾局部地区的利益。主要规划内容包括:功能区划分,固体废弃物排放规划,矿区水资源调蓄规划,植被规划,矿山生态系统演替模式规划。平原矿区土地复垦与生态重建的流域控制法通常可采取的措施有:总体排水规划与土地复垦总体规划相结合,矿井地面排水规划与土地复垦规划相结合。经过总体排水规划,可以充分发挥复垦区排灌系统效益,服务于较大的复垦区域,减小盲目排水造成的水利工程浪费,且若不经过总体排水规划,某些沉陷积水区的治理甚至是不可能的。另外,流域控制技术还可通过对流域水文特征进行调控来补偿地下水位的变化,使其达到理想的状态,其具体实施步骤是:首先采取防洪措施,防止洪水侵入,减小地
15、表径流汇聚面积;其次是对地下水位埋深较浅的沉陷区域实施地下水位控制。地面流域控制与一般地区的流域控制类似,其控制办法包括水源控制、水量控制和流域范围控制。3.4 生物多样性指数在土地复垦与生态重建中的应用生物多样性(biodiversity)主要指在一定空间范围内多种多样的活有机体和生境的丰富性及其变异性,主要涉及多度和丰度 2 个指标。生物多样性指数是评价土地复垦质量的重要指标,在复垦规划阶段可用于复垦用地结构的优化。多样性指数值越大说明系统结构越合理,越稳定,生态系统类型越多。以土地利用多样性指数为基础,可得出一个很重要的结论:对采矿形成的积水洼地不必全部填平恢复为种植业用地,而可以对低洼
16、地采取修整措施,使之适合水产养殖、水生植物种植或休闲游乐场所,尽量提高土地的生物量,从而保证复垦土地生态类型的多样性,这是符合生态学标准的 4。4 结语土地沉陷是井工开采煤矿区土地损毁的主要表现形式,也是造成矿区生态破坏的主要原因。要进行矿区环境治理,除了国家健全法制，分清责任、各司其职，建立完整的规划体系，重视公众参与,在环境可接受的前提下,实现社会的可接受性外，主要任务是沉陷地复垦与生态重建,土地复垦与生态重建也有着非常密切的关系5。土地复垦与生态重建应综合运用土地科学与生态科学中的基本理论和基本方法,重点是生态演替原理、景观生态学原理和系统论。土地复垦与生态重建应满足经济、社会、环境的综合效益,才能使其投资的总收益现值最大,同时也应使土地复垦与生态重建满足矿区可持续发展的目标要求。参考文献：1赵卫强，孟晴.国内外矿山开采沉陷研究的历史及发展趋势J. 北京工业职业技术学院学报，2010
