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1、第二章 人类活动对环境的影响 第一节 环境的基本概念第二节 采矿工业对环境的影响 第三节 开采沉陷对环境影响的评价1 1第一节 环境的基本概念 一、环境的定义 二、环境问题三、生态学基础2 2一、环境的定义 环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经 过人工改造的自然要素总和，包括大气、水、海洋、 土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人 文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。我国目前根据环境的要素和环境的功能分为自然 环境和社会环境.自然环境是指环绕着人群的空间可以直接、间接 影响到人类生活、生产的一切自然形成的物质、能量 的总体，是人类赖以生存的物质基础。社会环境是指在自然环
2、境的基础上，人类通过长 期有意识的社会劳动，加工和改造了的自然物质、创 造的物质生产体系、积累的物质文化等所形成的体系 。3 3二、环境问题 n环境问题是指由于人类活动作用于人周围的 环境所引起的环境质量变化,以及这种变化反 过来影响人类生产、生活的问题。n目前环境问题的特征全球性、广域性：如全球气候变暖、酸雨、 沙漠化等生态质量的破坏：如生物多样性的锐减突发性环境污染事件的发生：如光化学烟雾4 4三、生态学基础 n生态学是研究生物与其环境之间相互关系及作用机理 的科学。n生态系统是生物群落与其非生物环境之间的相互作用 、相互依存的综合体。n生态系统的组成：生产者、分解者、消费者以及非生 物因
3、素。n生态系统的结构：构成生态系统的各种成分以及它们 的空间配置。n生态系统的功能：能量流动、物质循环、信息联系。n生态平衡是指在一定时期内，生态系统内部的生产、 消费和分解之间保持一种相对的平衡状态，即能量流 动和物质循环较长时间保持稳定。 连接5 5返回6 6生态系统失衡n生态系统失衡的标志：结构上缺失，功能上物质循环受 阻、能量流动停滞 n生态系统失衡的原因自然因素：由于自然灾害造成的生态失衡，如地震 ，集中降雨，泥石流，火山爆发等人为因素：对非生物环境造成破坏，如人类活动对 环境造成的污染破坏了生物赖以生存的环境等；对生物 的破坏：乱砍乱伐对植物造成缺乏，数量减少，导致生 物多样性的破
4、坏。生态入侵即由于在某种生态条件下， 之前不存在某物，后来引入某种特别适宜该地区的生物 ，其加速增长影响和人们的正常生活及加剧对环境的压 力。对信息传递的破坏：动植物，动物与动物，植物与 植物间存在信息传递，人为地放射一些物质，对其传递 进行干扰，导致生态失衡 7 7矿区生态系统特性n以人为中心的生态系统，系统的产生、存在、发展 和消亡都是按人的意愿进行的。n是一个开放型系统，与自然经济社会复合系统 息息有关。既受自然生态规律的支配，又受社会经 济规律的支配。n系统中的生物群落改变，主要表现在：生产者数量 减少，生物性生产下降；有相当数量的家养动物和 一定数量的野生走兽及飞禽，但主要的消费者是
5、人 。n特殊的能量流动和物质循环，主要表现在：能流与 物流是开放式的；需要大量的辅助能源和辅助物质 。 8 8第二节 采矿工业对环境影响n采矿工业对环境 的影响包括开采 沉陷影响、露天 开采影响和固体 废弃物影响三个 方面。n露天开采影响从景观生态角度9 9采矿工业对环境影响露 天 开 采 影 响 从 圈 层 角 度 1010采矿工业对环境影响n井工开采影响重点:开采沉陷的影响n开采沉陷对景观的破坏n开采沉陷对生物的影响n开采沉陷对地质的影响1111（一）开采沉陷对景观的破坏n n1 1地表下沉盆地地表下沉盆地n地下开采后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，最终在 采空区上方形成一个比采空区
6、大得多的地表下沉盆地。 n在山区和丘陵地区，由于开采沉陷引起的地表起伏与原有的地 表自然起伏相比很小，一般说来，对地形、地貌的影响不大。 但在地势较平坦的地区，开采沉陷通常对地形、地貌产生明显 的影响，特别是当采出的矿层厚度较大时，将使原有的平原地 貌变为一种特殊的丘陵地貌。n矿区地形、地貌的变化，影响植被的生长发育，破坏自然景观 。12122矸石山n随着煤矿地下开采范围的扩大，排到地面堆积起来的 矸石越来越多而形成矸石山。n矸石山是矿区主要的污染源之一。n据不完全统计，每年仍在以2亿吨的速度递增，约占 全国工业废渣排放量的1/4,居全国所有工业部门之首 。目前全国煤矸石的总积存量已达40亿t
7、以上，形成 矸石山1500多座，其中有200多座自燃，矸石山几乎 成为我国煤矿的“标志”。 13133破坏建(构)筑物、道路及其它管线n地表大面积、平缓、均匀的下沉和水平移动，一般对建 筑物影响不大。n地表倾斜使采动影响范围内的建(构)筑物产生歪斜，特 别是水塔、烟囱、高压线铁塔等底面积小而高度很大的 构筑物，受倾斜变形的危害更大。n地表下凹使建筑物基础的中央部分悬空，如果建筑物的 跨度大，则在自重力作用下，建筑物从其底部开始断裂 而导致破坏；地表上凸使建筑物基础两端悬空，建筑物 愈大，面积愈大，则由于基础弯曲而产生的破坏愈严重 。 n地表的水平变形通常对建筑物危害最大。n开采沉陷也会影响电力
8、通讯系统。1414（二）开采沉陷对生物的影响 n 1 1对植物的影响对植物的影响n矿区地下开采引起土地的大面积塌陷，影响植物 的生长发育，甚至造成绿色植物的大幅度减少。 n(1)高潜水位的平原矿区。 n(2)低潜水位的平原矿区。n(3)丘陵矿区。n(4)山区矿区。凤阳县某矿区15152对野生动物和微生物的影响n由于开采沉陷使矿区的自然景观发生剧变，影响绿色 植物的生长发育，改变了动物的栖息环境。n水体和土壤中微生物的正常生长繁殖，要求pH值不超 过一定范围，有毒物质的浓度不能超过细菌所能忍受 的极限。n除土地塌陷对生物产生影响外，排到地面的矿井水也 会对其产生影响。(南桐镇石桥村刘家坝采空区形
9、成地表塌陷) 1616(三)开采沉陷对地质的影响n1使岩层和地表移动、变形n2引起滑坡和泥石流n3加剧岩石的风化和剥蚀峨眉山市毁林采矿 泥石流冲上103省道 云南富宁大面积地表塌陷 1717n矿区固体废弃物是指矿物开采及其加工利用过程中产生的固态及泥态物质。n按矿区固体废弃物的产生的原因：采矿废弃物(采矿矸石)、选矿废弃物(洗选矸石)和煤矿坑口电石废弃物(粉煤灰)。 矿区固体废弃物对环境的影响1818n矸石露天堆积，易于风化破碎，产生的粉尘随风飘扬，对 空气造成污染。n矸石山燃烧时排放大量有害、有毒气体，燃烧产生的灰渣 引起空气中颗粒物含量增加 。n矸石山经雨水、雪水等的浸淋产生的淋溶水中含有
10、酸性物 质、有害的重金属离子、溶解的盐类以及悬浮未溶解的颗 粒状污染物。n野生动物和牲畜摄入被矸石中的有害、有毒物质污染了的 食物后，会影响其正常的生长和繁殖机能，以致产生疾病 而死亡。 （一）采、选矸石对环境的影响1919(二)粉煤灰对环境的影响n粉煤灰是煤燃烧排放出的一种粘土类火山灰质材料。狭义地讲，它是指锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物。广义地讲，它还包括锅炉底部排出的炉渣川。由于绝大部分(约90%)粉煤灰由发电厂的燃煤锅炉产生。n电厂粉煤灰品种有三类：干灰、湿灰和炉底渣。这些粉煤灰的化学成份相似，主要是SiO2、Al2O3、 Fe2O3等，但物理性状差异较大，致使利用价值也有差异。粉
11、煤灰特性粉煤灰特性2020粉煤灰的环境危害1、侵占土地据统计，每万吨粉煤灰渣需堆场45亩，至2000年底，我国粉煤灰 渣堆存量高达12. 5亿吨，需要堆场5062. 5万亩（3. 334. 17万平 方公里）。 2、污染水体排灰方式多为湿排。湿排使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水中，这将 污染地表水和地下水。 3、污染大气粉煤灰的水含量低颗粒细，风吹容易飞扬，处理不好易产生扬尘。 4、放射性危害 在粉煤灰中的这些放射性元素的含量要比原煤中高出25倍 粉煤灰是电厂产生的工业废物，具有呆滞性、不可稀释性和长期潜在的危 害性，从其产生运输、到贮存及处置的各个环节，都会给环境带来很多有 害影响。2121采
12、矿工业对环境影响返回2222矿山开采对环境影响特征2323第三节 开采沉陷对环境影响的评价n为了分析、预测开采沉陷对环境的影响和正确选择环境 保护与治理措施，首先必须对开采沉陷引起的地表移动 变形值、地表移动持续的时间和下沉速度、开采沉陷的 范围、冒落带和导水裂隙带的高度以及地表的非连续变 形等进行预测。 一、开采沉陷的预测 （一）地表移动变形预计 （二）地表移动持续时间和下沉速度预测 （三）开采沉陷范围预测 （四）冒落带和导水裂隙带高度的预测 （五）地表非连续变形的预测 二、开采沉陷对环境影响的评价2424一、开采沉陷的预测n为了预测开采沉陷对采动影响范围内的地表及其上附着物的破坏程度，需要
13、预计地表下沉盆地内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。n目前，我国常用的地表移动变形预计方法有概率积分法、典型曲线法和负指数函数法等。2525(二)地表移动持续时间和下沉速度预测 n地表点移动的初始期、活跃期、衰退期、移动持续时间及其最大下沉速度可用下列公式计算： 系数K1、K2、K3、K4、q均与地质采矿条件有关，由矿区的实测资料确定，当评价地区为新开发建设矿区或开采沉陷的实测资料不足时，也可采用类比法确定。 2626(三)开采沉陷范围的预测 1.地表最大塌陷深度、积水深度和塌陷体积预测地表最大塌陷深度即是地表最大下沉值Wmax，其计算公式为式中 m开采厚度，m；式中H潜一一地下潜水位
14、的标高，m；H地地表塌陷前的标高，m。当计算出hmax0时，说明塌陷后无潜水出露地表，不积水。塌陷区地表最大积水深度hmax可按下式估算： 地表塌陷体积V可利用下沉系数来估算：式中 V采空区的体积，m3。27272地表塌陷面积预测地下开采引起地表塌陷的面积S，可用万吨塌陷率或塌陷面积与开采面积 的比率来预测，即或式中d万吨塌陷率，亩/万t； Q开采矿产总量，万t；P塌陷面积与开采面积的比率；S地下开采面积，m2。参数d和P的大小与地质采矿条件有关，各矿区之间的差异较大。据 对部分矿区的调查结果，P的数值一般为1.2，d的数值为1.54.5。在 我国东部平原煤矿区，万吨塌陷率可用下式计算：式中n
15、影响系数，其值为1.11.3； K采区或水平回采率； m采厚，m； 煤的容重，tm3； 煤层的倾角。2828当采空区的形状近似为矩形时，因地表下沉盆地近似为椭圆形，此时塌陷面 积可用下式计算：式中H1开采上边界的深度，m； H2开采下边界的深度， m；H平均开采深度，m； l走向开采长度，m； L倾向开采长度，m； 煤层的倾角； 0、0、0分别为走向、下山和上山边界角。 此外，地表塌陷面积还可直接根据预计的地表下沉等值线图，采用面积 量算方法从图上量得。2929（四）冒落带和导水裂隙带高度的预测 n地下煤层开采后，采空区上覆岩层中的冒落带和导水裂隙带的高度与煤层 倾角、覆岩性质和分层开采厚度有
16、关。水平及倾斜煤层（倾角为054） 开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-3中，急斜煤层（倾角 为5590）开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-4中。注：计算公式中号项为中误差， EM为累计厚度(单层采厚不超过1 3m，累计采厚不超过15 m。 注：计算公式中“”号项为中误差，M为采厚，h为阶段垂高。3030（五）地表非连续变形的预测n 地表非连续变形通常是指地表出现裂缝、台阶状塌陷盆 地和塌陷坑。n开采缓斜煤层时，在地表移动盆地的外边沿区可能出现 裂缝。n在开采急斜煤层条件下，当采深与采厚的比值较大时， 地表可能出现一种台阶状平底塌陷盆地。n地表塌陷坑通常出现在开采急斜煤层条件下，当开采埋 藏深度不大的厚及特厚煤层或近距煤层群时，大多出现 在煤层露头上方的地表。3131二、开采沉陷对环境影响的评价n开
