煤田开采诱发环境地质问题及防治对策.pdf

第 l 4卷第 3 期 2 0 0 7 年 6 月 水土保持研究 Re s e a r c h o f S o i l a n d W a t e r C o n s e r v a t i o n Vo 1 ． 1 4 No ． 3 J u n ． ， 2 0 0 7 煤 田开采诱发环境地质问题及 防治对策 周 书东 ， 王小霞 ， 李廷芥。 1 ． 中国地质大学 北京 S E 程技术学院， 北京1 0 0 0 8 3； 2 ． 成都 理工 大学 环境与土木工程学院 ， 成都6 1 0 0 5 9 ； 3 ． 中国科学院武汉岩土力学研究所 ， 武汉4 3 0 0 7 1 摘要 煤 田开采 沉陷引发 了各种地质灾害和环境效应 ， 包 括地 面塌 陷、 地裂 缝、 滑坡崩塌 、 泥石流等 ， 对土地资 源、 水资 源和大气环境 、 地表设施造成严重破坏和污染 ， 也对人 类生命财产 安全造成 重大损失 。介绍 了我国煤炭 开采 沉 陷灾 害的现状 ， 论述 了各种灾 害和环境效应的形成机 理 ， 系统 地总结 了我 国现阶段对各 种灾害 和环境效应 的防 治对策 。主要的防治对策包括管理措施 、 控制沉 陷的开采技术、 沉陷预测、 采空 区的工 程治理、 地表建 筑物防护 、 土 地复垦等 。实施综合防治措施和绿 色开采是矿业发展的必 由之路 。 关键词 开采沉 陷 ； 地质灾害 ； 生态环境； 防治对策 中图分类号 S 1 5 7 ； X 1 7 1 ． 1 文献标识码 A 文章编 号 l 0 o 5 3 4 O 9 2 0 o 7 O 3 - O 3 5 1 - 0 4 Ge o l o g i c a l Env i r o n me nt a l Pr o b l e ms I nd u c e d b y Co a l f i e l d Ex pi o i t i o n a nd Co nt r o l Co u nt e r me a s u r e s Z HOU S h u d o n g 。 ， WANG Xi a o x i a ， LI Ti n g - j i e 。 1 ． S c h o o l o f E n g e e r i n g a n d T e c h n o l o g y， C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s B e i j i n g ， Be Oi n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e o f E n v i r o n me n t a n d C i v i l E n g i n e e r i n g， C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y， C h e n g d u 6 1 0 0 5 9 ， C h i n a ； 3 ． I n s t i t u t e o f R o c k a n d S o i l Me c h a n i c s ， t h e C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s ， Wu h a n 4 3 0 0 7 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Va r i o u s g e o l o g i c a l h a z a r d s a n d e n v i r o n me n t a l e f f e c t s i n d u c e d b y c o a l u n d e r g r o u n d mi n i n g a r e p r e s e n t e d ，i n c l u d i n g g r o u n d s u b s i d e n c e ， c r a c k， l a n d s l i d e s ， c o l l a p s e ，d e b r i s f l o w，l o s s o f wa t e r a n d s o i l ，d e s t r u c t i o n o f b u i l d i n g a n d c r o p l a n d， a t mo s - p h e r e p o l l u t i o n e t c ． Th e y l e a d t o e c o l o g i c a l d e g r a d a t i o n a n d e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n i n mi n i n g a r e a a n d r e s t r i c t r e g i o n a l s u s t a i n - a b l e d e v e l o p me n t ． Th e f o r m me c h a n i s m a n d c u r r e n t s t a t u s o f t h e s e h a z a r d s a n d e f f e c t s a r e a n a l y s e d a n d d e s c r i b e d ． I n t h e e n d t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l c o u n t e r me a s u r e s we r e b r o u g h t f o r wa r d t o p r e v e n t a n d c o n t o l h a z a r d s a n d e f f e c t s ． Th e ma i n c o u n t e r me a s - u r e s i n c l u d e s g o v e r n me n t me a s u r e s ， s u b s i d e n c e p r e d i c t i o n。 e n g i n e e r i n g t r e a t me n t t e c h n i q u e s ， l a n d r e c l a ma t i o n，p r o t e c t i o n o f s u r - f a c e b u i l d i n g s ， l a n d r e c l a ma t i o n ， wa t e r a n d s o i l c o n s e r v a t i o n e t c ． Gr e e n mi n i n g a n d s y s t e mi c p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a s u r e s a r e ne c e s s a r y ． Ke y wo r d s mi n i n g s u b s i d e n c e ； g e o l o g i c a l h a z a r d s ； e c o l o g i c a l e n v i r o n me n t ； c o n t r o l c o n t e r me a s u r e s 1 前 言 2 矿 山灾害 及破坏 现状 ] 煤炭资源是我 国主要的一次性能源， 丰富的煤 炭资源为 我 国经济发展作 出了重要贡献。随着煤炭资源的大量开采 ， 开采诱发 的灾害问题也 越来越严 重。煤 炭采 出后 在原位形 成不 同形态的采空区 ， 采空 区围岩应力状态破坏后应力 重新 分布 ， 在 达到新 的平衡 状态的过 程中 ， 上覆 岩层及地 表产生 连续的移动、 变形和非 连续的开裂 、 冒落 等破坏[ “ 2 ] ； 会 诱发 各种地表灾害及衍生灾 害。主要 有地表 塌陷 、 地裂缝 、 山体 滑坡 、 崩塌 、 泥石流等 ， 对耕地、 水资源 、 建筑物和基础设施造 成破 坏。近年来 ， 煤炭资源的大 量开采诱发的地质灾害及矿 山地质环境恶化 ， 已严重影 响了我 国经济 的可持续发展 。几 十年 来 ， 对煤矿开采沉 陷的研究 已取得 众多成果 ， 形成 了新 兴的矿山开采沉 陷学 ， 而对 各种 灾害及环境效应的防治研究 还不 完善 ， 有待深入。 我 国矿山地质环境 持续恶 化， 矿 区地质灾 害危 害严重 ， 已引起 了各有关部 门的重视 。近年 来我 国启 动 了矿 山地质 环境的调查 和评估工作 ， 2 0 0 6 年 已全部完成 了全 国 3 1个省 区、 市 的矿 山地质环境 调查工作 。截止 2 0 0 5年 。 矿 山开采 占用或破坏土地约 1 0 0 ． 1 万 h m。 ， 尾矿及 固体废 物积存总量 约 1 3 6 ． 8亿 t ， 每年废水废液排放量约 2 8 ． 9亿 m。 ； 全 国发生 采 矿塌 陷灾害 的城市近 4 O个 ， 造成严重破坏 的 2 5个。矿 山 灾害中煤炭开采造成的灾害和破 坏最 为严重 ， 煤 田开采沉 陷 引起地 面塌陷 、 地裂缝 、 山体 滑坡、 泥石流 等灾害 ， 引发 的耕 地减产绝产 、 建筑物 的裂 缝倒塌 、 市政设施 的损坏 以及水 资 源的污染流失等破坏。以煤炭大省 山西省为例 ， 煤炭 开采 对 山西省造成 的破坏如表 1 。 * 收稿 日期 2 0 0 6 1 0 1 0 作者简介 周书东 1 9 7 9 一 ， 男 ， 中国地质 大学 北京 在读研究生 ， 专业方 向为地质工程。 维普资讯 3 5 2 水 土 保 持 研 究 第 1 4卷 表 1 山西省开采沉陷灾害现状 2 ． 1 地表塌陷及地裂缝[ 2 l 5 】 采 空区形成后上覆岩层发 生变形 、 移动 和破 坏， 充 填采 空区， 向上发展 达到地表形成塌陷。地表塌陷可分为连续性 的塌 陷和非连续性的塌陷 ， 这主要 取决 于煤层开采深度和开 采厚度 。采深和采厚 比值较大 时 ， 表 现为连续性 塌陷 ， 具 有 明显规律性 ； 采 深和采厚 比值较小 ， 或有较大地质构造 时， 则 表 现为非连续性塌陷 。塌陷的同时地表可能还会 出现裂缝 、 台阶和塌陷坑 。裂缝一般 出现在地表塌陷的外缘 ， 深度与宽 度 与地表岩土性质及变形 值有关 ； 采 深与采厚 比值 较小 ， 裂 缝规模较大 时， 裂缝两侧产生落差。台阶和塌陷坑多出现在 急倾斜煤层开采条件下。地表塌陷 的范围、 形状及特征取决 于开采深度 、 厚度 、 采空区尺寸 、 重复采动 、 采煤方法 、 顶板管 理方式 、 煤层 及上覆岩层产状 、 岩性 、 地质构造 、 地形 、 地下水 等多种 因素 。 2 ． 2 山体滑 坡及崩塌[ 6 l 7 】 煤炭开采引起的滑坡有两种情况 ， 一种是露天开采时 由 于边坡角、 地质条件和开采条件等因素引起的滑坡 ； 另一种是 由于地下开采沉陷引起的滑坡。采空区地表斜坡岩体运动受 坡面和采空区形态 的控制， 并受覆岩性质 、 降雨和其它人类活 动 的影响； 斜坡岩体会 出现塌落 、 倾倒、 拱屈、 弯曲和滑动等运 动 。斜坡会发生下沉 、 鼓 胀、 崩塌、 开裂 及滑坡等连续 性和非 连续性等破坏。采空区地表地形较陡 3 0 。 时 ，由于地下 开采 ， 地表坡体 的应力平衡状态短时间内被破坏 ， 就可能会引 起突发性 的滑坡或崩塌， 滑体 的后缘伴生阶梯状弧形地裂缝 。 尤其是煤层顺层开采时可能引发大规模 的滑坡 ， 湖北 秭归的 链子崖 滑坡便是 典型例子 。在 山西 矿区地质 灾害调查 中发 现 ， 开采沉陷诱发山体滑坡可分两种情况 一种是 开采沉陷主 导 的滑坡 ； 另一种是 与降雨、 其它人类活动等共 同作用诱发的 滑坡。在雨期 ， 雨水沿开采沉陷形成 的贯通性很强 的裂缝、 构 造节理及软弱层 面下渗， 降低 了滑动 面的抗剪强度引发滑坡 ； 所 以在雨期应加强对开采沉陷区斜坡的监测。 2 ． 3 泥 石 流 泥石流的形 成一般 需要三个 条件 ， 物 源、 水 源及地形 条 件 。矿区开采形成 的矸石 山、 废石 、 土及沉陷引发 的滑坡 、 崩 塌为泥石流提供 了物 源条件 ， 地形 陡峭 的矿区在暴雨 季节 易 发生泥石流灾害。泥石流对矿区厂房、 村庄及基 础设施造成 严重威胁和破 坏 ， 泥石 流 的面状侵 蚀 ， 使 土地瘠 薄、 农 田被 毁 ， 破坏 了两岸坡体的稳定 ， 促进 了滑坡、 崩塌 的发 育 ， 使 地 质生态环境 恶化 。 除以上几种 常见灾 害外 ， 矿 区还经常 发生矿震 、 煤层 及 矸石的 自燃 等灾 害， 亦会 造成 重大损失 。 3开采沉 陷灾 害的环境 效应 矿区的地质生态环境 是一个复 杂的系统 ， 由生 物系统 、 土地资源、 水资源及大气 等共 同组成 。煤田开采沉陷会 引发 诸多环 境效应 ， 大 量破 坏耕地 、 地 表建 筑物 ， 污染 破坏 水资 源 ， 造成水土流失沙漠化 等。矿区地质生态环境 的扰动 和破 坏有愈演愈烈 的趋势 ， 开展对这些环境效应的机理研究进而 减轻造成 的破坏十分必要 。 3 ． 1 破坏大量耕地[ 。 开采沉陷对土地资源 的破坏最为严重， 造成的破 坏在东 部 和西部有所 不同。西部地区 比较干旱， 开采沉陷作 用破坏 包气带岩土结构 ， 从而导致 降水入渗机 制、 包气 带释水 机制 和岩土持水性的变异 ， 进而影响到地表生态环境。沉陷区地 表坡度 、 裂缝 、 台阶及塌陷坑改变了地表的径流条件 ， 降水通 过裂缝汇集到采 空区， 地表 土体 含水量大 幅减少 ， 导致 地表 含水率降低农作物失水枯萎 。在东部地 区地下水位较 高， 开 此沉陷使地表 积水甚至形成小型湖泊， 影响耕地耕 种及居民 区的居 民生活。徐州市 1 ． 6 7万 h mz 塌陷地 中 ， 下沉较 深且 地势低洼 ， 造 成 长年 积水 或 季节 性 积水 的面 积约 0 ． 4 5万 h m。 ， 积水最深达 7 m， 致使 农作物无 法耕种 。另外 ， 煤矸石 的大量堆放也侵 占和污染大量土地 ， 降水对矸石淋虑形成 的 酸性水渗入地下 污染 了周围土地 。近年来 我 国耕地面积 日 益减少 ， 已引起高度重视 ， 煤 田开采对耕 地的破 坏是其 中一 个重要方面。 3 ． 2 水资源流失及污染 l 】 煤 田地下 开采对水资源 的破 坏主要表 现为 水资源 的流 失和污染两个方 面。在开采过程中为防止矿坑涌水 ， 而进行 的顶 、 底板疏水 ， 使顶 、 底板含水层水量减少 ， 地下水位下 降， 在较大范围内形成 降落 漏斗 。开采沉 陷活化 的古 断层 和形 成的新断层及裂隙破坏了隔水层 ， 改变了地表水 和地下 水系 的补给 、 径流和排泄条件 ； 使 水资源流 失。水资 源的流 失使 泉井枯竭 、 农作物减产 、 人蓄饮 水困难 ， 给工农业生产造成 重 大影响。水资 源的污染主要是由污水排放 、 矸石 山和地 下岩 体 、 煤体风化使有害物质渗入水系造成的。矿 区水资 源的流 失和污染对地表地下水 系统 造成 的破 坏很难得 到恢 复。陕 西黄陵沮水河沿岸 因煤炭开采造成地下水位抬升 ， 地表形成 沼泽淹没了大量农 田， 同时也严重污染了地下水及河水 。 3 ． 3 破坏地表建筑物及基础设施[ 2 】 开采 沉陷对矿 区地表建筑物及道路 、 管线 、 桥涵 、 堤 坝等 基础设施造成严重破坏 。开采 沉陷造成 的地表下沉 、 倾斜 及 曲率 、 水平 、 剪切 、 扭 曲等变形 ， 使墙体产生各种形态的裂缝 、 倾斜 、 错动和外鼓 等破坏 。滑坡、 崩塌掩埋道路 ， 道路管 线裂 缝 、 错动 ， 电力 、 通信线路 中断等基础设施 的破坏在开采 沉陷 区屡见不鲜。矿区地表破 坏严重 的村庄不得不整体搬迁 ， 引 起了诸多纠纷 。山西某地 因开采 造成 的地 表裂缝 及错动使 村民集资建设 的深水井遭到严 重破坏 ， 屡 次修缮无效后 被迫 依靠煤矿供水 。 3 ． 4 煤矸石污染 ． z 大量堆积 的矸石山对 矿区的土地资源 、 大气 和水资 源均 遭受了严 重污染 。矸石经降水 淋虑作用产 生的含 有酸性 物 质 、 重金属离子、 盐类及未溶解 颗粒状污染 物渗入 地下水 系 和地表水 系， 对水 资源和土地造成严重污染 。使矿 区土壤及 水资源酸化 日益严重 ， 矿区植物枯萎死亡 。矸石 自燃及风化 产生的有 害气体 C 0， c o z ， NO x ， S 0 2 等 释放 到大气 中， 污 染了矿区的大气环境 ， 使 矿 区降水呈 酸性 ， 影响 了植 物生 长 和矿区居 民的健康 。矸石 山对矿 区的生态 环境破 坏是多 方 面的 ， 矸石污染不 容忽视 。 以上几个方面的环境效应是紧密联系的 ， 水资源 的流失 和污染是耕地破坏的主要 原因； 耕地 和水利设施 的破坏会加 剧水资源的流失 。矿区地质环境和生态系统是十分复杂 的， 水资源的流失 、 土地 的破坏使地表植 被枯萎 、 覆盖率降低 ， 进 而使 地表抗侵蚀能力降低。在风蚀 、 水蚀 和重力侵蚀等 作用 下发生水 土流失 ， 甚至沙漠化 ． 破坏 了原本脆弱地生态 系统 ， 维普资讯 第 3期 周书东等 煤 田开采诱发环境地质 问题及 防治对策 3 5 3 恶化 了矿区地质 环境 。矿区 的水 土流失 和沙漠化也是 开采 沉陷灾害引发环 境效应 。 4 开采沉 陷灾 害的 防治对 策 矿山地质环境恶化 已引起社会广泛关 注 ， 为 了实现矿产 资源开发与生态环境保护协调发展 ， 提高矿产资源开发利用 效率 ， 避免和减少矿区生 态环 境破坏 和污染， 2 0 0 5年 9月我 国发布 了 矿山生态环境 保护与污染 防治技术 政策 。近年 来各级政府投入 大量资金 治理 矿 山地 质环境 ， 2 0 0 5年各 级 政府共投入投 3 5 ． 5 8亿元安排 了 1 9 4个 项 目对矿 山环境 进 行治理 。在 1 9 4个项 目中有 5 5 个 属于煤炭矿 山环境治 理项 目[ 】 。 。开采沉陷灾害的 防治是 一项系统 工程 ， 包 括诸多方 面 ， 应 多管齐下进行全方位系统化治理 。 4 ． 1 管理措施[ 1 ] 加强矿山地质环境的保护与管理， 首先应完善相关的政 策和法规 ， 现有 的政策法规还不系统和完善 。各地应 因地制 宜地制定 适合本地区的矿山环境保护规划 ， 建立矿 山灾害信 息系统 ， 加强对矿 山环境 的监督 ， 完 善矿 山环 境恢 复治 理 的 资金来源 ， 增强 企业 的绿色 矿业 理念 及群众 的 防灾减 灾意 识 ， 及时对矿区地质环境 进行调查 和评价 。 4 ． 2 控制灾害的开采技术[ 2 ． 1 4 ] 减少开采沉 陷是控制沉陷灾害的根本 途径 ， 采取合理的 开采技术 可有效地控制 地表沉 陷。 目前 控制地 表沉陷 的开 采技术 主要有部分开采技术 、 充填开采技术 、 分层开采技术 、 全柱式开采技术和覆 岩离层注浆技 术。有学者 吸收条 带开 采和充填开采岩层控制技术的优点提 出了三步法开采技术 ， 可有效控制岩层移动和地表沉降。综合考虑地质条件 、 开采 条件 和地表情况采取合适的开采技术控制开采沉陷 ， 减 轻沉 陷灾害 ， 实现最大 的经济效益和环境效益。 4 ． 3开采沉 陷预测[ 2 , 1 5 ] 开采 沉陷的预测是 防治灾害 的重要一环 ， 开采沉陷 的预 测评价有 多种方法 ， 从建立方法 的途 径可分为基于实测资料 的经验公式法 、 影响 函数法和理论模 型法 。由于影响沉 陷的 因素的复杂性 、 多样性 ， 及模型 、 参 数取值 的不合 理性 ， 应 用 各种方法进行预测均存 在一定误 差。许多学 者应用非 线性 理论对 开采沉 陷进行 了预测 ， 取得 了较好 的效果 ； 灰色理论 、 模糊方法 、 人工神经网络等方法 都 已成 功运用于 沉陷预测 。 数值模拟方法在采空区地表稳定性评价和预测中应用也越 来越广。综合非线性理论方法、 数值方法和传统方法对开采 沉陷进行预测是有效的预测方法 。 4 ． 4 采空区的工程治理措施[ 1 6 , 1 7 ] 在采空区地表修筑 铁路 、 公路、 建筑物等是不可避免的 ， 为保障地表设 施的稳定性 和安全性 ， 经常需要对采空 区进行 治理 。采空区的研究 和治理 主要包括三个方面 ， 即采空 区的 探测 ， 采空 区地表稳定性评价和采空区的治理 。采空区 的探 测一般以物探 为主 ， 辅 以钻探、 水文试验和变形监 测， 使用较 多的有重力法 、 直流电法 、 瞬变电磁法 、 地震勘探法等 。一般 采用采空 区沉 陷预测的方法对地表稳定性进行评 价， 对老采 空区的情 况， 有学者提 出根 据建筑物荷 载的影 响深度 、 采空 区冒落裂缝带发育高度 及安全保 护层厚度 确定 采空 区地表 的稳定性 和安全性 。采空区的治理一般采用绕避法 、 注浆充 填法 、 支撑法 、 桥跨 一板跨法及提前 释放沉 降的方法 ， 最常用 的为 注浆法 。通常用强夯 、 爆破 、 预压等方 法提 前释放地 表 的沉 陷。在工程施工过程中应 注意质量监测 和检测工作 ， 确 保治理 的效果 。目前采空区治 理技术还不完善 ， 方法 比较单 一 ，有待进一步发展完善 。 4 ． 5地表建筑物的防护[ ] 建筑物下采煤产生的沉陷可严重破坏地表建筑物 ， 已有 相关方面 的规范对此作出了规定 ， 并提出了对地表建 筑物保 护措施 。地表建筑物可根据所处沉 陷 区的相对位 置和造成 的破坏情况采取以下措施进行保护 ， 设 置变形缝 、 钢拉杆 、 混 凝土 圈梁 、 基础联 系梁 及开挖变形 补偿沟和堵 砌 门窗洞等 。 在老采空区地表修建建筑物可能会引起采空区“ 活化” ， 发生 二次变形 ， 采空 区地表建设 应综合考虑采空区上覆破碎岩体 自身稳定性、 残余变形 及建 筑物荷载影响深度等因素。老采 空区新建建筑物应从结构设计上采用上述措施进行预 防。 4 ． 6 土地复垦[ 1 8 , 1 9 , 2 0 , 2 1 , 2 2 ] 开采沉陷造成地表土地裂缝、 塌陷 、 积水等破坏 ． 使土地 减产 、 绝产 、 弃耕 ， 历史开采积累的弃耕土地越来 越多。截止 1 9 9 8年 ， 我国土地复垦面积仅 占开采沉陷面积 的 1 O ， 在土 地 日益 紧张 的情况下 ， 开展对沉陷区土地的大规模 复垦已刻 不容缓 。土地复垦没有 固定 的模式 ， 应因地 制宜 ， 根据沉 陷 区的地质条件、 水文条件、 土壤 物理特性 及可利 用的物 源条 件等进行整体规划 ， 采 取农业复 垦、 林业 复垦 、 渔业 复垦 、 娱 乐与建 筑用地复垦等模式 。复垦方法根据 具体 的途径可 分 为充填式复垦和非充填式 复垦， 根 据物源条 件， 充填 式复垦 分为煤矸石充填 、 粉煤灰充填、 河湖淤泥充填等充填类 型 ， 也 有学者研究采用宜于作物生长的复合材料进行充填。非充 填式复垦主要有 土地平整式 、 梯 田式 、 挖深垫浅式 、 疏排法复 垦等形式 。土地复垦可采用一种方法进行 ， 也可采用几种方 法联合使用 ， 并注意与当地规划、 地形地貌、 废弃物利用等结 合， 以实现最大经济和环境效益。 4 ． 7 水土流失的防治[ 2 3 , 2 4 矿区的水 土流失及沙漠化多发生在西部地 区， 主要分为 风蚀和水蚀两种情况 。影响水 土流失 的主要 因素有降雨 、 地 形 、 土壤 、 植被等 ， 矿区沉 陷对地形 土壤 、 植被 的破坏 和气候 环境 的共 同作用 ， 使矿区发生水 土流失 ； 矿区大 量剥离 的土 石及排 除的矸石也加剧 的水土流失 。对 水土流失 的治理 可 采 取生物措施和工程措施 。生 物措施 主要是利 用植树种 草 的方式改善地表 植被情 况 ． 利用 植 被防 风 固沙、 涵养 水源 。 工程措施主要是修建地面防排水 系统 、 坝体 工程 、 透水石堤 、 沉沙池 和坡面防护等工程 ， 疏导和拦截地表径流 。另外要 妥 善堆放和利用矸 石和废弃土石 ． 减少因此造成 的水土流失 。 开采沉陷灾害的防治还包括对 滑坡 、 泥石 流、 矸 石 山灾 害 、 水资源破坏等 的防治 。对 矿区遭开采沉 陷破坏 的斜坡要 加强监测 ， 采取“ 填 、 截、 排 、 挡 、 减” 等措施进行综合治理 。对 煤矸石的利用和研究 已取得诸多成果 ， 煤矸石直接或经过加 工已成功用 于各种填 筑材料 ， 生产建筑材 料、 有 机肥料 和燃 料等。对矿 区堆放的矸石要采取 削平、 掩埋 、 浇灌石灰 乳、 填 沟造地等措施来杜绝或减少水土流失、 污染和滑动灾害 。矿 区沉陷灾害 的防治是一项系统工程 ， 各种防治措 施是 相互联 系的 ， 应完善政策法 规体系和 防治资金来 源， 加强 防灾 减灾 的宣传 管理 ， 加强对各 种治理 的技术 的研究 和应用 ， 只有采 取 系统 、 全面和全过程的措施才能从 根本上扭转 矿山生 态环 境恶化 的趋势 。 5 小 结 在今后很长一段时间煤炭作 为我 国主要 的能源是不 会 改变的 ， 煤炭 的大量开采还将 继续 。长期 的煤炭开采造成 的 各种灾害和环境效应已对很多矿区地质生态环境造成了不 可恢复性的破坏。采取综合措施进行对土地 、 水资源破坏 和 大气污染防治 已刻不容缓 ， 目前我 国各种政策法律措施及治 维普资讯 3 5 4 水 土 保 持 研 究 第 1 4卷 理技术还不完善 。这已引起政府 的重视 ， 各级政府已投入大 量资金进行研 究和 防治 ， 今后 还会进 一步加 大力 度进行 防 参考文献 治。在人类 、 资源和环境关系 日益紧张 的情况下 ， 绿 色矿业 和可持续发展是我国煤炭事业发展的必由之路 。 [ 1 ] 纪玉杰 ． 北京西山石炭一二叠纪煤系变形变质特征与地质灾害 [ J ] ． 北京地质， 2 0 0 4 ，1 6 2 1 1 7 ． [ 2 ] 何国清 ， 杨伦， 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产生径流 的时间减少 。不 同覆 盖条件下径流产生时间见 表 2 。 表 2 不 同流量级和不同覆盖 度下径流产生时间 由表可以看 出， 光面易 产生细沟侵蚀 ， 而有 草被覆盖 则 参考文献 - , m- -- , m - -- , m - -- , m- -- , m - -- , m - -- , m- - 不易产生细沟侵蚀 ， 有草被 覆盖的坡面 ， 产生 径流 的时间 明 显大 于空 白坡面。由细沟形态分析中可知 ， 空 白坡面产生细 沟无论从数量 、 深度 、 宽度上来讲 ， 明显大于有草被覆盖 的坡 面， 使得流量集 中， 流速 加大 ， 产流时 间小 。放水 结束后 ， 有 草被覆盖 的坡面径 流延时短 ， 说明草被覆 盖能增 加入 渗， 使 地表径流转化为壤中流 。这也是坡 面草被减 水作用 的机理 之 一 。 3 小 结 1 放水 冲刷试验 中， 一 般是覆盖 度越 高， 细 沟 的数 量、 深度 、 宽度越小 ， 且小流量情况下 ， 细沟的深度和宽度多分布 在 O ～ 5 c m。 2 随着流量的加大 ， 有 草被覆盖 的坡面上 细沟 的深度 和宽度迅速加大， 说明草被 的抗蚀作用是有一定条件的 。 因此在坡 面治理过程 中， 完全依靠坡面种草来防治水土 流失是不够的， 应配合 工程措施进行综合治理 。 [ 1 ] 罗伟祥 ， 自立强 ， 宋 西德 ， 等．不 同覆盖度林地和草地的径流量与 冲刷量[ J ] ．水土保 持学报 ， 1 9 9 0 ， 4 1 2 O 一3 4 ． [ 2 ] 侯喜禄 ， 曹清玉．陕北黄土丘陵沟壑区植 被减沙效益研究[ J ] ．水 土保持通报 ， 1 9 9 0 ， 1 0 2 3 3 4 O ． [ 3 ] 李勇 ， 徐晓琴 ， 朱显谟 ， 等 ．黄土高原植物根系强化土壤渗透力 的有效性[ J ] ．科学通报 ， 1 9 9 2 ， 3 7 4 3 6 6 3 6 9 ． [ 4 ] 李勇 ， 朱显谟 ， 田积莹．黄土高原植物根系提高土壤抗 冲性 的有效性 [ J ] ．科学通报 ， 1 9 9 1 ， 3 6 1 2 9 3 5 9 3 8 ． [ 5 ] 李勇， 徐晓琴， 朱显谟， 等． 黄土高原植物根系提高土壤抗冲下机制初步研究D] ．中国科学 B辑 ， 1 9 9 2 ， 3 5 3 2 5 4 -2 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