煤矿矿山生态环境治理关键技术研究.pdf
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1、第 卷第 期能源与环保 年月 收稿日期:;责任编辑:陈鑫源 :作者简介:贾俊伟(),男,山西晋城人,工程师,年毕业于河南理工大学,现从事煤矿安全信息监控和智能化矿山建设方面的研究工作。引用格式:贾俊伟 煤矿矿山生态环境治理关键技术研究 能源与环保,():,():煤矿矿山生态环境治理关键技术研究贾俊伟(山西天地王坡煤业有限公司,山西 晋城 )摘要:针对煤矿矿山生态环境恶劣,导致土壤污染物多、水分流失严重的问题,提出一种土壤重构和引水灌溉治理技术。采集目前煤矿矿山的生态环境实时数据,分析现阶段矿山土壤环境中存在的生态不平衡问题,给出土壤重构和饮水灌溉的关键治理技术,土壤重构将矿山山体内部土壤用风化
2、的泥岩、粉砂、羊板粪等有机肥料替代,保证土壤具有植被生长力;引水灌溉技术能够根据土壤内部所需的实时水分以及土壤密度等参数,实施全方位覆盖灌溉。实验数据证明,经过所提关键技术防治后,煤矿矿山土壤的质量得到了明显提升,保证了矿山环境的生态平衡,可为我国的环保发展提供重要帮助。关键词:土壤重构;引水灌溉;生态平衡;水分渗透;土壤密度中图分类号:文献标志码:文章编号:()(,):,:;煤炭是我国尤为重要的矿产资源之一,在我国的能源发展结构中占有重要地位 。近年来,由于恶劣的生态环境导致煤矿资源在能源中占比下降,使得煤矿产量减少,对于人们的生产生活需求,一定程度上加大了开采力度,导致矿山生态环境恶化更加
3、严重 。为改善矿山生态环境,需定期对其进行质量检测和及时治理。目前,国外的研究学者更加注重煤矿矿山空气和环境噪声导致的污染问题,通过监测器对环境污染量进行实时监测,再给出合理的治理政策;国内则着重于土壤地质的污染问题,通过改善土壤生长环境来达到生态治理的目的。有学者基于河南煤矿区居民满意度的视角,提出煤矿区生态环境治理绩效评价及障碍因子诊断 ;还有学者提出基于“高分 ”的矿山生态环境调查与恢复治理应用研究 。在上述研究的基础上,本文考虑到煤矿矿山土壤质地较硬,存在镉、铜、铬、汞、铅、锌以及金属砷等多种重金属污染物,且缺水严重的问题,将治理关键技术的重点落于土壤重构及引水灌溉方面。土壤重构是指对
4、已被破坏的土地进行修复或重建,采用适当的开采和重组技术,运 年第 期贾俊伟:煤矿矿山生态环境治理关键技术研究第 卷用工程措施、物理、化学、生物、生态等措施,重建和改善土壤的肥力因子,使其在最短的时间内得到恢复和提高。引水灌溉则是根据土地需要的供水量、水位等参数,采用调度技术合理灌溉缺水区域,使土地湿润提高质量。在上述研究基础上,本文提出煤矿矿山生态环境治理关键技术研究。该关键技术的实质是对煤矿矿山生态环境的适宜性进行量化分析,环境治理关键技术既有相似技术的比较,也有不同方法的差异,包括个别技术在时间尺度或者地理层面上的差异。环境治理关键技术的建立在一定程度上或多种因素下,对被治理技术目标进行全
5、面评估,包括对不同的评价目标、内容、方法进行评估。本文以煤矿矿山生态环境损害问题为目标,对矿山环境污染防治技术适宜性进行评价。治理后,矿山的土壤环境得到了明显改善,土壤湿度也得到了大大提升,算法实用价值高,适应能力很强,应用在实际中可为环境防治提供重要帮助。煤矿矿山生态环境现状分析我国地域广阔,自然条件复杂,矿产资源因自然、社会、经济、环境等存在着明显的差别,不同区域因其自然和社会经济环境的不同,造成的生态损害也不尽相同。中国煤矿矿区的生态环境表现为:煤矿开采强度大与矿区内人多地少的矛盾,分散性较差,煤矿集中在华北、华东等地,这一带地形复杂,城市、工厂、居民区密集,是全国最大、人均耕地面积最小
6、的区域,开采难度大且环境污染现象严重。并且这些年还深受塌陷问题干扰,地表塌方频率较高,防治难度大。开采工作会破坏土地,不但耕地无法耕作,还会造成工厂、学校、农舍、道路、河床、电力、水利设施等各类附属物的损坏,使矿区社会、经济混乱,加剧了矿乡之间的矛盾。煤矿土壤重构及引水灌溉关键技术 土壤重构技术通常情况下,煤矿周边地区的高山草地、高寒湿地的腐殖质层已经存在了数千年之久 ,并且由于矿山土质较硬且干涸,一旦被破坏,将很难恢复。所以,必须尽快实施人工绿化,对矿山地区土壤进行重构,改善土壤质量。煤矿矿区土层较薄,自 年起,国家就使用客土对土体进行改造,现已取得了一定的成效,但是该方法将会大幅度提高项目
7、的投资。为此,本文在生态脆弱地区开展了露天煤矿的生态修复工程,在表土替代方面,采用粉煤灰、煤矸石、川层亚陶土等材料作为表土的替代方案。木里矿区采用不同的人工修复方法,对矿区煤矸石山的植被和土壤恢复效应进行了试验 ,并对覆盖层厚网层进行了试验。鉴于高寒、高海拔区域客土缺乏可覆盖 、复绿的客土 ,加之该区域内含大量的泥岩、粉砂岩,且牧区家畜条件较好,可用渣山风化的泥岩、粉砂、羊板粪等有机肥料替代 。具体土壤重构方案实施如图 所示。图 煤矿矿山土壤重构剖面示意 引水灌溉技术引水灌溉是一种用于农田、土地的水利灌溉技术,根据矿山所需流水量、水位、灌区高程等参数,将待灌溉区域划分为有坝和无坝 种类型 。考
8、虑到目前煤矿矿山土壤的缺水情况,引水枢纽的布局应符合地下水位波动和灌溉用水需求,主要包括入渠的灌水含沙量低、导流枢纽建筑结构简单 、成本低廉、易于建设和管理;所处地段地质状况较好、河床及主流稳定 、土壤密度均匀、承载能力较强等。考虑到煤矿矿山的土壤层土质较硬因素,建立水动力模型,模拟水流在土壤中分布的动力形态 ,用于记录水流水量的变化,帮助引水灌溉技术达到全方位覆盖。表达公式为:年第 期能源与环保第 卷 ()(,)()式中,(,)为土壤内部渗透水位随时间变化的程度 ;水位变动参数;为土壤压力;为土壤水流速 ;为水密度;为呈现正向的摩擦系数。实验分析 实验环境为了验证所研究煤矿矿山生态环境治理关
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