【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 積為3 580 km，比20世紀(jì)90年代初期減少了約1 390 km，平均每年減少近100 km2。煤礦開(kāi)采還會(huì)產(chǎn)生大量煤矸石等廢石，這些廢石被隨意堆積到周?chē)恋厣闲纬梢蛔薮蟮捻肥健Ｃ喉肥蠸iO 和A1 O，以及鐵、錳等常量元素之外，還有其他微量的重金屬元素，如鉛、鎘、汞、砷、鉻等。煤矸石在露天堆放情況下，經(jīng)風(fēng)吹、日曬和雨淋等風(fēng)化剝蝕作用，這些重金屬元素有可能通過(guò)雨水淋溶進(jìn)人水域或滲入土壤，從而影響土壤環(huán)境質(zhì)量和水環(huán)境質(zhì)量。另外，矸石在長(zhǎng)期的堆積中自燃形成H S、CO、SO：等有害氣體對(duì)大氣造成污染。如烏達(dá)礦務(wù)局某礦山自燃排出SOH S最高日平均濃度達(dá)10．69 mg／m，使該地區(qū)呼吸道疾病發(fā)病率明顯高于其他地區(qū)；銅川礦務(wù)局矸石山發(fā)生自燃，使周?chē)貐^(qū)SO：嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致在周?chē)ぷ?年以上的職工都患有不同程度的肺氣腫病，而且這些地區(qū)是癌癥高發(fā)區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題 我國(guó)許多露天礦山在開(kāi)采過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生邊坡失穩(wěn)、滑坡和崩塌等災(zāi)害。如盤(pán)古山塢礦采空區(qū)大面積崩塌使該礦的七大工藝系統(tǒng)和4個(gè)采礦中段破壞，損失工業(yè)礦量30萬(wàn)t，企業(yè)生產(chǎn)能力連續(xù)4年平均下降45％。礦山排出的大量礦渣及尾礦的堆放，除了占用大量土地，嚴(yán)重污染水土資源及大氣外，還經(jīng)常發(fā)生塌方、滑坡、泥石流等。1996年5月31日和6月3日，云南省元陽(yáng)老金山金礦群采區(qū)接連發(fā)生2次滑坡，造成近400人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失1．4億元。四川冕寧縣滬沽鐵礦，向鹽井溝堆放55萬(wàn)m 礦渣，1970年5月26日發(fā)生泥石流，沖毀房屋，堵塞河溝，死亡104人，并威脅成昆鐵路和滬沽鎮(zhèn)的安全 J。另外，在尾礦和矸石堆中含有許多有害的干燥廢渣物，在刮風(fēng)的日子里，隨風(fēng)吹到城市和居民區(qū)，影響人民生活和身體健康。在我國(guó)礦山經(jīng)常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象中，還有瓦斯突出和爆炸、礦床尾巖變形、項(xiàng)板冒落等 ?破壞對(duì)土地質(zhì)量的影響分析地表沉陷引起土地侵蝕和水土流失 地表變形引起的土壤侵蝕，改變了表土的理化性狀和自身的營(yíng)養(yǎng)條件。這種侵蝕過(guò)程對(duì)于土壤養(yǎng)分和水分的保持構(gòu)成極大的威脅，不僅可能出現(xiàn)滲漏、沖刷和揮發(fā)現(xiàn)象，而且減弱了土壤持水能力和通氣狀況，影響有機(jī)物和礦物質(zhì)的分解、淋溶和沉積、土壤膠體對(duì)離子的吸附交換、土壤酸堿中和、緩沖和土壤氧化還原等作用的進(jìn)行。土地變形以及由此而引起的土壤侵蝕，破壞了微生物適宜的生活環(huán)境，就會(huì)減少由于微生物作用而產(chǎn)生的腐殖質(zhì)。由于腐殖質(zhì)缺少，土壤保水能力差，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，土壤肥力下降，土質(zhì)惡化，影響到土壤對(duì)農(nóng)作物養(yǎng)分的供應(yīng)。地表沉陷可引起土地侵蝕和水土流失，因?yàn)榈乇硐鲁僚璧貎?nèi)的地表傾斜使地形坡度改變，而坡度是決定徑流沖刷能力的基本因素之一。徑流是指雨水流向排滯區(qū)的作用過(guò)程，坡度越大則徑流量越大，沖刷量也越大，引起的水土流失和土地侵蝕越嚴(yán)重。某地區(qū)根據(jù)沉陷穩(wěn)定后地面坡度的大小，將地面沉陷對(duì)耕地侵蝕程度的影響劃分為6個(gè)等級(jí)(表1)次生鹽漬化和沼澤化 高潛水位礦區(qū)，由于地下水位埋深較淺，土壤容易鹽漬化，季節(jié)性積水區(qū)域則在地表產(chǎn)生炭化層，出現(xiàn)沼澤化現(xiàn)象。當(dāng)潛水位接近地表，達(dá)到農(nóng)作物根系所及范圍時(shí)，將阻止根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，抑制根系的生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物的減產(chǎn)。當(dāng)潛水位接近地表時(shí)，潛水蒸發(fā)量增大，同時(shí)由于土壤水分含量上升，加強(qiáng)了土壤水溶解固體物質(zhì)的能力。當(dāng)土體母質(zhì)含鹽量大，地下水礦化度高時(shí)，地下潛水鹽分能夠補(bǔ)充土壤水鹽分。隨著含有大量可溶性鹽分水的蒸發(fā)散失，大量鹽分逐漸貯留于地表，特別是在干枯季節(jié)，地表水大量蒸發(fā)散失，加快了地下鹽分的輸送量，使田地更加容易鹽漬化。沼澤化現(xiàn)象出現(xiàn)在過(guò)濕地區(qū)，由于土壤經(jīng)常處于過(guò)飽和狀態(tài)，養(yǎng)分養(yǎng)料通過(guò)水的淋濾隨地表水或潛水逐漸流失，這時(shí)少養(yǎng)分喜濕植被開(kāi)始叢生，土層更加過(guò)濕。使土壤狀況惡化，有機(jī)殘物的分解過(guò)程緩慢，形成較厚的草根層或積累成泥炭而演變成沼澤化土地。在高潛水位或地表積水較多的地區(qū)，通常在水緣周?chē)纬烧訚蓭В话阕魑锊灰咨L(zhǎng)，只有一些耐鹽喜濕性植物生長(zhǎng)，因土壤的理化以及生物性質(zhì)惡化，通常難以得到改良利用，嚴(yán)重影響土地的永續(xù)利用。土地荒漠化 開(kāi)采沉陷破壞了耕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量平衡，致使耕地發(fā)生潛在荒漠化，特別是在氣候干旱少雨的西北礦區(qū)較為明顯。以大同市為例，土地荒漠化在該地區(qū)不斷加重，且有逐年擴(kuò)大趨勢(shì)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)大面積開(kāi)采地下資源導(dǎo)致地下水位下降，是造成土地荒漠化的重要因素。因采礦造成土地塌陷、山體滑坡。很多山區(qū)百姓因無(wú)水不得不搬遷，搬遷后遺棄的耕地因缺水，植被不能很好恢復(fù)，造成土地荒漠化。土地一旦荒漠化，就會(huì)給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)災(zāi)難。煤層大面積開(kāi)采后，不僅使地表出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象，而且采空區(qū)的冒落和下沉?xí)斐傻叵聦?dǎo)水裂隙帶貫通，改變地下水的徑流條件，甚至導(dǎo)致煤礦周?chē)骱畬邮韪?，改變區(qū)域土壤層水分的動(dòng)態(tài)關(guān)系，使地表更趨于干燥，抗蝕能力減弱，加劇水土流失，促使耕地荒漠化。地表沉陷可改變土壤濕度。使農(nóng)作物產(chǎn)量下降 作物生長(zhǎng)離不開(kāi)水，但水分過(guò)多又將不利于作物生長(zhǎng)。地表沉陷造成農(nóng)田排水不暢，對(duì)植物的生長(zhǎng)不利，降低了耕地的宜農(nóng)性。對(duì)于不同質(zhì)地的土壤，農(nóng)作物正常生長(zhǎng)所需要的有效水分和濕度是不同的。植物從發(fā)生萎蔫到枯死的整個(gè)過(guò)程中所需的土壤濕度稱(chēng)為凋萎濕度，常用它作為土壤有效含水量的下限，而把田間持水量作為土壤適宜濕度的上限。多數(shù)土壤中，田間持水時(shí)的水分占土壤體積的25％為空氣體積，這種情況下作物可正常生長(zhǎng)。對(duì)農(nóng)作物的研究表明，作物適宜的土壤濕度下限均在田間持水量的70％ 左右，恰好相當(dāng)于毛管水破裂濕度。1．5 產(chǎn)生附加坡度和裂縫在中低潛水位礦區(qū)或丘陵山區(qū)，開(kāi)采沉陷使地表產(chǎn)生附加坡度和裂縫，這種地表物理形態(tài)的改變會(huì)引起土壤侵蝕和水土流失。開(kāi)采沉陷對(duì)農(nóng)田影響主要是由地表傾斜和拉伸變形及潛水位變化而引起的，根據(jù)我國(guó)情況，一般當(dāng)?shù)乇砥露却笥?0 mm／m時(shí)農(nóng)田灌溉將開(kāi)始受到影響，當(dāng)?shù)乇砝熳冃螢?～ 4 mm／m時(shí)，地表就開(kāi)始產(chǎn)生明顯的裂縫，這將使農(nóng)作物產(chǎn)量和生產(chǎn)力指標(biāo)逐漸下降。裂縫破壞性強(qiáng)，影響周期長(zhǎng)。地裂縫穿過(guò)建筑物往往遭到毀滅性的破壞，農(nóng)田無(wú)法耕種，雨季成為地表匯水貫滲通道，危害礦井生產(chǎn)。地表沉陷對(duì)土地的影響程度，應(yīng)根據(jù)上述沉陷后土地侵蝕的程度、沼澤化和鹽堿化的程度、裂縫深度和寬度、土壤有效水分及其對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響程度綜合分析評(píng)定。利用MSPS對(duì)地表沉陷進(jìn)行預(yù)計(jì)評(píng)價(jià)MSPS(礦區(qū)沉陷預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng))軟件為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)采損害研究所自主研發(fā)的一款地表沉陷預(yù)計(jì)軟件，該軟件可以生成設(shè)計(jì)開(kāi)采方案的任意時(shí)刻地表下沉以及沿傾向和走向傾斜、曲率、水平移動(dòng)和水平變形值，并能預(yù)計(jì)主斷面上指定點(diǎn)的各項(xiàng)變形值。生成各種專(zhuān)題圖 根據(jù)生成的下沉文件，利用SURFER8．0可以生成下沉等值線、下沉三維立體表面圖、影像圖、地貌暈渲圖、矢量地圖、線框圖和表面圖等各種專(zhuān)題圖進(jìn)行土地破壞等級(jí)分類(lèi)統(tǒng)計(jì) 將SURFER生成的下沉等值線與土地利用規(guī)劃圖疊加，通過(guò)疊加分析，即可實(shí)現(xiàn)土地破壞等級(jí)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，可以作為采煤方案設(shè)計(jì)和土地復(fù)墾工作的依據(jù)(表2)。3D分析 利用MSPS軟件可以生成下沉文件(DEM)，由于該文件可以根據(jù)地下開(kāi)采進(jìn)程實(shí)時(shí)更新，因此原始地表地形DEM和下沉DEM疊加可以生成采空區(qū)實(shí)時(shí)DEM。根據(jù)應(yīng)用結(jié)果可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的了解與地下開(kāi)采進(jìn)程相應(yīng)的沉陷前后積水面積和沉陷體積的變化，同時(shí)通過(guò)剖面圖繪制，可以直觀地看出因地下開(kāi)采引起該截面地表面的地形變化。將DEM文件導(dǎo)人Arcgis，利用“3D analyst”模塊“surface analysis”和“area and volome”功能可以得到沉陷區(qū)域的面積和體積。根據(jù)潛水位標(biāo)高，設(shè)臵積水高度，選擇“calculate statistics below plane”，即可得到積水面積體積統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表3為實(shí)驗(yàn)原始地形DEM、下沉DEM和實(shí)時(shí)DEM在Arcgis中進(jìn)行礦區(qū)特定應(yīng)用的積水面積、沉陷體積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從表中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以知道沉陷前后地面積水面積的變化和沉陷體積。圖2為實(shí)驗(yàn)圖的原始地形DEM和疊加后的實(shí)時(shí)DEM獲得的沉陷前后任意兩點(diǎn)間的剖面圖，從圖中也可以直觀地看出因地下開(kāi)采導(dǎo)致的地面兩點(diǎn)間剖面的變化。第三部分 待復(fù)墾土地適宜性評(píng)價(jià)（焦作市新河礦區(qū)）待復(fù)墾土地的適應(yīng)性評(píng)價(jià)原則因地制宜原則 待復(fù)墾土地利用受外部環(huán)境與內(nèi)在質(zhì)量等多種條件制約，造成在改造利用方向和方式上有很大差別。因此，必須因地制宜，確定待復(fù)墾土地資源利用方向，既要分析研究土壤、氣候、地貌、水資源等自然因素的狀況，又要分析項(xiàng)目區(qū)區(qū)位、種植習(xí)慣、社會(huì)需求等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的狀況，同時(shí)還要考慮被破壞土地的類(lèi)型和破壞程