（环境工程专业论文）淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探.pdf

淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 摘要 淮南是座煤炭城市，国家重要的能源基地。多年来，煤炭j r 采业为经济建 设提供了f i 大的能源支持，在一定程度上推动了城市经济发展和社会进步。同 时，煤炭丌采也带来了一系列环境问题：大量工业固体废弃物( 尤其煤研石和粉 煤灰1 产生与堆置，大面积采煤沉陷地的形成。不仅占用、毁坏了火毓土地资源， 而且破坏淮南矿区生态景观，污染矿区生态环境，严莺影日向矿区经济发展以及 人民i f 常乍产、生活。 采煤沉陷地生态修复是“生态矿区”和“生态淮南”建设的重要组成部分。 同时，面对矿区土地资源的稀缺和煤电l = 业固体废物( 煤矸石和粉煤灰) “一二化” ( 资源化、减量化、无害化) 处理和处置严峻形势，煤矸石和粉煤狄用于采煤 沉陷地填充复垦仍是一个重要处置途径。凶此，粉煤灰和煤矸石( 6 口人已做研 究) 环境生态效应研究是实施采煤沉陷地生态修复工程，建设“生念矿l x ；”的 基础。 本沦文追踪国内外研究现状和发展趋势，系统分析了淮南采煤沉陷地特征， 着力研究了粉煤狄中有害元素的可迁移性和环境效应，依据淮南生态市建设 规划( 2 0 0 3 2 0 2 0 年) ，初步探讨了淮南采煤沉陷地生念修复模式。其宗旨是， 通过“地质环境综合整治、工业固体废物填充复垦、沉陷地水域资源化和生态 蓖建”系统。l ，程实施，持续推进采煤沉陷地生态修复，逐步建设矿区“社会 经济一一自然”复合生念系统，建成华东大型循环经济型“生态矿区”，实现“牛 态淮南”建设目标。 关键词：淮南矿区粉煤扶采煤沉陷地有害元素环境效应生态修复 淮南粉煤荻环境影响及沉陷地生态修复模式衲探 a b s t r a c t h u a i n a ni sac o a l m i n i n gc i t ya n da ni m p o r t a n te n e r g yb a s ei nc h i n a t h e c o a l e x p l o i t a t i o ni n d u s t r y h a so f f e r e de n o r m o u s e n e r g y t o s u p p o r te c o n o m i c c o n s t r u c t i o no ft h ee a s tc h i n af o rm a n yd e c a d e sa n dt h ec i t yh a sp u s h e df o r w a r d e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n ds o c i e t ya d v a n c et oac e r t a i n e x t e n t b yc o n t r a r i e s a s e r i e so fe n v i r o n m e n t a je c o l o g i cp r o b l e m sh a sb e e np r e s e n t e d ：t h eg e n e r a t i o na n d a c c u m u l a t i o no fal a r g ea m o u n to fs o l i dw a s t e s ( e s p e c i a l l yc o a l m i n i n gs p o i l sa n d c o a l c o m b u s t i o nb y p r o d u c t s ) a n dt h ef o r m a t i o no fal a r g es c a l ec o a l m i n i n g s u b s i d e n c e ，w h i c hn o to n l yc o n c e r nt h eh u g el o s so fl a n dr e s o u r c e sa n dt h ed e s t r o y o f t h ee c o l o g i c a ll a n d s c a p e sa sw e l ia st h ep o l l u t i o no f t h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti n t h ec o a l m i n i n ga r e a s ，b u ta l s oi m p a c ts e r i o u s l yt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n d 】i m i t n o r m a ll i v i n go fl o c a lp e o p l ei nt h ee n e r g yc i t y t h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o no ft h e c o a l m i n i n g s u b s i d e n c ei st h e p r i m a r y e n g i n e e r i n g i nt h ec o n s t r u c t i o n o f “e c o l o g i c a lc o a l m i n ea r e a ”i n “e c o l o g i c a l h u a i n a n ”p r o g r a m m e a c c o d i n g l y , l a n d f i l lo ft h es u b s i d e n c ei nh u a i n a n i sa n i m p o r t a n ta p p r o a c h o fd i s p o s i n gt h e c o a l - m i n i n gs p o i l sa n dc o a l c o m b u s t i o n b y p r o d u c t st h a ta r eu s e dt of i l li nd u et os c a r c i t yo fl a n dr e s o u r c e sa n d3 r d i s p o s a l ( i e r e s o u r c e ，r e d u c e ，r e c y c l e ) o f i n d u s t r i a ls o l i d w a s t e c o n s e q u e n t l y i ti s f o u n d a t i o nt oc o n d u c tt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a li m p a c to fc o a l c o m b u s t i o n b y p r o d u c t s a n d c o a l m i n i n gs p o i l s w h i c hw a se l s ed o n ef o ra ne f f i c i e n t i m p l e m e n t a t i o no f e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ne n g i n e e r i n go f c o a l m i n i n gs u b s i d e n c e s b a s e do nt h ec u r r e n tf i n d i n g so fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ir e s e a r c hi nt h e c o n c e r nf i e l d ，t h i sd i s s e r t a t i o ni n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l yt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h e c o a l m i n i n gs u b s i d e n c eo fh u a i n a na n df o c u s e do nt h es t u d i e so ft h em o b i l i t ya n d e n v i r o n m e n t a l i m p a c to fh a z a r d o u se l e m e n t s i nc o a l c o m b u s t i o n b y p r o d u c t s m o r e o v e r t h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o nm o d eo fc o a l m i n i n gs u b s i d e n c ei nh u a i n a n w a sd i s c u s s e da n dd e m o n s t r a t e da c c o r d i n gt ot h e “c o n c e p tp l a no fe c o c i t y c o n s t r u c t i o no fh u a i n a nf 2 0 0 3 2 0 2 0 ) ”h e r ei ta c c e n t u a t e st h ea i mo ft h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tm o d e ，w i t ht h es y s t e m i ce n g i n e e r i n gi m p l e m e n t so ft h e i n t e g r a t e dt r e a t m e n to fg e o l o g i ce n v i r o n m e n t ，c o a l - m i n i n gs u b s i d e n c er e c l a m a t i o n w i t hl m l d f i l l i n go ft h ee n e r g yi n d u s t r i a ls o l i dw a s t e s r e s o u r c eu t i l i z a t i o no ft h e s u b s i d e n c ew a t e ra r e a sa n dr e c o n s t r u c t i o no fe c o l o g i c a ls y s t e m si nt h es u b s i d e n c e r e g i o n s ，t op r o m o t es u c c e s s i v e l yc o n s t r u c t i o no f t h eh u g ee c o l o g i c a lm i n ea r e ai n e s t e r nc h i n aw i t ha ni n t e g r a t e da n dh a r m o n i o u s “s o c i e t y e c o n o m y n a t u r e e c o s y s t e m i nm i n i n ga r e aa n dt oc a r r yo u tt h ec o n s t r u c t i o no b j e c to f “e c o l o g i c a lh u a i n a n ”w i t h t h er e c y c l e 一一e c o n o m yc o n c e p t k e y w o r d s ：h u a i n a nc o a l m i n ea r e a ；c o a l - c o m b u s t i o n b y p r o d u c t s ； c o a l m i n i n gs u b s i d e n c e ；h a z a r d o u se l e m e n t s ；e n v i r o n m e n t a li m p a c t ；e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方以外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得塞邀堡至盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用 适的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：泣永级签字日期：d 婢于月? 。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徵堡王盘堂有保留、使用学 位论文的规定即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单 位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘、允许论文被查阅和借阅。本人授权塞擞堡三 盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保 密的学位论文在解密后适用本授权书) 、 学位论徘者鲐支永坯 糊张侈彩呜 f 签字日期：。r 年，月。日签字日期：才年f 月爱泊 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 1 绪论 1 1 基本概念 1 1 1 采煤沉陷地 有l j 矿物被采 _ 5 以后，丌采区域周围的岩体的原始应力1 c 衡状念受到破坏， 应力匝新分l f j 后，达到新的平衡。在此过程中，岩层和地表j 。 d - 连续的移动、 变形和非连续的破坏( 如开裂、冒落等) ，这种现象称为“丌采沉陷”( m i n i n g s u b s i d e n c e ) 。煤炭是重要的层状有用矿物，它的井j 亡丌采必然引起岩层和地表 的下沉，导致大量土地的沉陷，我们将这种现象称为“采煤沉陷”，形成的沉 陷i x _ - ( j ：地) 称之为“采煤沉陷区( 土地) ”| i i 。也有称采煤塌陷区( 地) 【纠。 本研究采用采煤沉陷地( 区) 的概念。 1 1 2 生态修复 生态修复( e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ) ，也称生态重建( e c o l o g i c a l r e c o n s t r u c t i o n ) ，美国生态学会提出了以下定义：生念修复就是人们有日的地把 ，。个地方改建成定义明确的、固有的、历史的生念系统的过程，这一过程的f 】 的是竭力仿效特定生念系统的结构、功能、生物多样性及其变迁过程| 3 l 。近年 来，环境生态学界认为。复垦”是生态恢复的主要或核心任务。 土地复垦( l a n dr e c l a m a t i o n ) ，是指人们通过采取工程措施或生物措施， 将人为和自然灾害因素造成破坏废弃的各类土地，重新恢复到所甥望町供利片j 状态，并加以利用的一种活动1 4 j 。在中国，由于人多地少。后备资源又非常有 限，土地复垦已成为土地丌发利用活动的重要组成部分，是贯彻落实“ + 分珍 惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地”基本国策，实现土地资源可持续利用， 促进国民经济和社会协调发展的一项重要措施。 根据复垦工作的不同程度，美国科学院( n a t i o n a l a c a d e m yo f s c i e n c e s ) 1 9 7 4 年还将复垦( r e c l a m a t i o n ) 定义为三个目的( 类型) ：复原、恢复和重建。 ( 1 ) “复原”( r e s t o r a t i o n ) ：是指复原破坏前所存在的状态。包括霞新修复 破坏前地形、复原破坏前地表水和地f 水以及重新建立原有的植物和动物群落。 ( 2 ) “恢复”( 原译为“复垦”) ( r e c l a m a t i o n ) ：是指将破坏的地区恢复到 近似破坏自“的状态。主要包括近似地恢复破坏f ；i 的地形，植物希i 动物群落也愀 复到近似破坏前的水平。 ( 3 ) “重建”( r e h a b i l i t a t i o n ) ：是根据破坏前制订的规划，将破坏- i ：地恢复 到稳定的和永久的用途，这种用途可以和破坏f j i 1 样，也可以在更高的程度i ： 川r 农、j k ，或吉改作游乐体闲或野生动物柄息区，假如改变用途，新的川途必 须对礼会更有利。 淮南粉煤灰环境影响发沉陷地l 态修复模式卒j j 探 “复原”是证土地艇疆1 = 作仞斓瓣出的，实践证明跫彼雅实现的，除怍和 独特的地貌特征需要保存下来，“复原”是不应泼考虑的。“恢复”足大部分环 竣一 彳乍嚣支持的概念，也是可以实现酌。“重建”则具有更火的灵活性，玎f 以小 受藤建形袈臀戆簸裁，完全；辱良按愁公共释溪及经漭条俘柬确定复鼙一 ：趣黪翻 方案。所以，“恢复”和“重建”怒hd 口常用的两个术语。圈外常常用这i 个 洲中的个代表其它或所有的复垦工作。如美国常常用“r e c l a m a t i o n ”、加拿大 嚣 澳丈列藏习镤蠲“r e h 曲i l i t a t i o n ”，英国则常常爝“r e s t o r a t i o n ”。 觚漆窿生态矿区建设实际出发，校掭环境生森学的蕊点鞠淮赢采媒流陷缝 f ：地复垦的具体工程实践，本文研究采用“生态修复”的概念，淮南采煤沉陷 地牛态修复包括l ：地复辍和生态重建双重内涵。 2 课题硪究背景及意义 1 2 1 “黑大基地”与“采煤沉陷地” “三三大基地”建设 涟悫滋鞭是我国末落滏存煤炭资源麓量最大麴貘瓣。穗蘩“ 鬻，曼豢秘齐 全，煤质优蘸，硫的古爨小于o 6 ，低于圈家控制标准t 0 ，被称作环保煤，在华 东n 场极受欢迎，也是中国东部和南部地区煤炭资源最好的煤刖。淮南具有地 域资源优势，华东媒炭市场和电力市场需求有很大空问。这为浓南打造亿吨煤 炭鏊篷，窝藏媒电联营，实凌煤电诧综合发震爨供了难得黪季晁邋。 面对新的历史枫遇，结合淮南市的实际现状，2 0 0 3 年中共淮南市委七描酣 次全委会议确立了淮南“三大基地”建设目标。提出到2 0 1 0 年，建成亿吨煤基 遗、1 0 0 0 矗千瓦华东火电基地、1 0 0 办随化工产最秘1 0 0 玎吨合戏油煤化! 錾媳 ( 冤篱 )。 一一采煤沉陷地 淮南1 1 ，足一座以煤、电、化为主要产业的城市，同时也是个沉陷地生态 毅塥鞍严重骢煤炭城市，这是因为袋煤镑矮殃少黝步豹城审援划和嗣土援划， 造成带政建设区和屠琵隧压煤闻题，墩使凡卡年盾要为沉陷区域搬迂及l i 态建 设等汕题付出巨大的生态经济代价。闲此，淮南市总体规划过氍中，把沉1 3 f ，l 地 ，l i 态重建纳入其中，以使今后不再为子孙后代留下新的生念缀济问题，实脱城 毒麴呵持续发矮。 采煤沉陷对矿区造成了十分严熏的破坏，经济损失臣大，并f ”霞成胁麓滚 南矿_ ；( ：数t 4 万城乡居民的生命和财产安全。长期以来，为解决采煤沉陷所带术 的1 系列问题律出了4 i 懈努力。特别魁进入九十年代以来，地f 玎采1 看地建 蹬弱碧磊逡步臭镬，：农关系瑟瑟隧盏突出，为维强矿区瓣社会稳定，漆l 薄 矿业集阿从人局m 发，珐氽业经济极艘阑难的条件卜，不惯辆糨f “大职l ：旧 2 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 3 匝最累皑越耧矧鲁醐长枉怔姆：匦 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 身利益，饵年仍千方百计挤出有限的资金，并投入大量人力、物力，刈受采煤 沉陷破坏最为严重的区域，分轻重缓急进行重点治理，消除了很多的采煤沉陷 事故隐患，缓解了+ 些突出的社会矛盾。截至2 0 0 2 年底，累计投入资会1 6 7 7 0 9 1 j 兀( 资金来源：企业自筹1 5 6 5 0 9 1 万元，政府出资8 2 0 万元，国家投资3 0 0 万元) ，t 要用于采煤沉陷区的堤坝维护加固，铁路、公路等设施的维修加固， 居民住宅、企业危房的维修加固、补偿，土地复垦等。尽管淮南市及淮南矿业 集闭经过长期的艰苦努力，采煤沉陷区的治理取得了一定成果，但因多种原州， 仍柯人量采煤沉陷区未得到有效治理，沉陷区灾情仍十分严蘑i 6 l 。 淮南是一个以煤电化为主的资源型重工业城市，一次性能源消耗火结构 性污染突出。伴随“三大基地”的建设，矿区坏境治理和生态恢复将面临着更 加严峻的挑战：亿吨煤炭的丌采，将会导致大量煤矸石的堆积( 已占地6 2 l k m 2 1 5 0 0 万吨a 煤矸石排放) 、沉陷地的形成( 塌陷面积已达1 3 2 8 2 k m 2 ，占淮南市 总i 可积的6 ，2 ，以3 万亩a 的速度扩大) 和大量矿井水的排放，煤的沈选将引 起大璧煤泥的堆放和煤泥水的排放，同时煤炭丌采会引起大量煤层气的排放； 火力发电厂的大规模建设，在把大量洁净能源供给社会的同时，会造成大量粉 煤灰的排放( 1 1 0 0 万吨a ) ，同时会有大量的悬浮颗粒物、烟尘、有害。e 体( s 0 2 约3 3 万吨，a 、c 0 2 、n 0 2 约2 2 万吨a ) ，污染空气。因此，必须正视“三大基地” 建设对整个淮南生态环境产生的负面影响。 1 2 2 “生态矿区”与“生态淮南” 2 0 0 3 年1 0 月底，安徽生态省建设总体规划纲要通过专家论证，并通过 安徽省人大批准实旋。全省各地市，积极行动，编制“生念城市建设规划“， 加快实施“安徽生念省”建设。在淮南实施“三大基地”建设背景下，煤电：【： 业固体废物( 尤其煤矸石和粉煤灰等) 的“三化”( 资源化、减量化和无害化) 安全处置和综合利用，采煤沉陷地生念修复( 包括土地复垦和生态蕈建) ，足 能源型城市乍态市建设的核心内容和主要任务。 “生态矿区”建设是实现“生念淮南”建设目标的重要组成部分。嘲此， 在7 l 念城市建设过程中，实施地质环境综合整治、一l 业固体废物填充复蛙、沉 陷地水域资源化和生态重建工程，持续推进采煤沉陷地生态修复，逐步建设矿 j = ：“社会一一经济一自然”复合生念系统，建成循环经济型“生念矿区”，实现 能源城市可持续发展。 面对土地资源的稀缺形势和工业同体废物减量化综合利用渐进推 j ：实际， 煤电i ：业网体废物( 煤矸石和粉煤灰) 的采煤沉陷地填充复垦仍避个鼋簦处 嚣途径。为实现“生念淮南”目标，建设“乍态矿区”，煤矸右平u 粉煤耿仡采煤 沉陷地生态修复工程应用中的环境生念效应研究势在必行。 我校承担的科研项目煤矿塌陷区煤矸石填充复垦环境效应及 t 染防治技 4 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 术研究( 项h 编号：0 1 0 1 3 0 2 0 ) ，对淮南煤矸石有害元素的环境，j 三念效心进仃 了系统研究，结果表明：生盛堪坯撞坦羞二_ 遘壅垄! 堕照攥豢型- 连商矿区没氟 她五黢性水野糖翌塑鲤擅! 基。妻重龛曼箜竖攮詹壹点蕊黪耍盒蠊遗h 虹粼套 有关；煤矸石跃期堆积、淋溶造成土壤中重金属污染具有累积性，f i h 重盒j i ! i ； 元素征土攘中累掇表堤蛆惹j 至投。其y 中，孙z 骢。艇k ，胁表现i j 较强的淋溶、 迁移性；煤矸石中重会属迁移过捍缓慢。尽管淮南已有百年的采矿历史，淮南 矿区t 壤中的重会属含量均没有超过国家上壤二缴污染标准：矿区沉陷水体l i 骄丽薯蒜( 黼薪孵。泵丽磊磊竦磺禄准；牛黼1 调查立 示，多数植物( 如红薯、芝麻、棉花、蔫蓄、高梁、冬葵子) 对b 、b a 、b e 、 c d 、m n 均显现较好的吸收性，而c r 、p b 却很难被大多数植物吸收并利j j ， i r i j 汀l ：发活动中，有害元素的生态风险有待深入研究。 因此，奎迨塞壹垄耍耋j 孟绘涟惠；拎2 苤熟撼寡复量悉糕掘随地题卷l 敦应，并 在“生念淮南”建设背景下，以持续发展理念，初步探讨了淮南采煤沉陷地， ! 态修复模式。本研究对建设“生态矿区”，实现“生念淮南”建设目标具有重要 现实意义和深远历史意义。 5 州：l 制分蝶扶环境影响硬沉| 5 f 1 地牛念修丝模j 衲探 2 国内外研究现状与生态修复技术 2 1 研究现状与发展趋势 2 11 国外采煤沉陷地生态修复现状 1 9i ：纪2 0f l ：代，荚囡和德幽就j 始了 二地复壁的研究i j 逦川i 。5 0 年代 许多1 、i k 发达1 日家加强了复垦法规的制定和复娃i ：氍实践活动，较门髓的进入 了 ：卜# 复啭的时代。进入7 0 年代以术，复啭技术集采矿、地质、农。学、林学等 多，学f ： 为体，l 发腱成为一门牵动着多行j 世、多部fj 的系统一程。 牲多煤矿 食、l k 矿i l in 勺i ，j 行一r 论证到牛产阶段， j 地复垦都成为其必吖i _ u j 少和t 分 ，l 跃 的项技术内容和实践活动。 1 9 9 2 f 二巴阳“i 世界坯发”大会上，全球制定了实施可持续发展的“2 1 世纪 议槲”。随之，煤矿沉陷地的 ：地复岛和牛念修复一l ：作更加引起了世界再产煤 家的普遍重视。炎啊、澳人利亚、波兰、俄罗斯、英吲、加拿大等【j 4 家的政府 或煤炭氽、j k 都分别通过立法和行政手段，并成立：相应的管理机构( 如蜒h 的采 矿f j 虾境委员会、采7 旷姚划管理委员会等) ，综合运用经济和技术措施i ：发利j f j 煤i ) 邓f 地，取得了良好的社会效益、经济效益和环境效益。荚陶、英州、澳 火利、毗、加拿人、刨牙利等国家的土地复垦技术j 政策都有较严格的法规，尤 j 0 刈煤矿的jr 采要求“必须恢复到原状”，时复垦的要求是建立在严格的i ：壤质 1 = 科学分析和详细利用基础| j - 的。俄罗斯、门本及许多发腱中嘲家也都制定了 卜地资源丌发利i = 的法律法规，并积极给r 资金和技术上的支持。随着复垦技 术的发腱和复蛙法规的逐步完善，这些h 家的 ：地复垦率仃了明显的提r 岛，毖 乍达剑9 0 以i ：( 如德凼) 。 川时，州天研究_ 疗必未艾。近年来，荚h 对，i - 物复垦和复垦区的生态问题 给予了高度重视。为推动土地复垦的研究和技术革新，美国分门成立了“i q 家 _ f i r i l 】i ：地复堤研究。p 心( n m l r c ) ”，并由闺会每年拨1 4 0 万荚元作为i ：地复曝 研究的项经费，组织多学科专家联合攻关。此外，荚阁露天采矿1 i ：地复曝 一学会还每季度f 版一期会汛每年组钐 一次全l 崮性的学术会议。j j i 拿人的 ：地 女啭防会每年“j l i 次学术年会并负责编辑出版出j 际f ：地复晕联合会会讯和 m ；媒人采矿、复爆1 i 环境杂志i 。 煤矿 粟形成的珏【= | i f l 地刑环境的影响及矿i k 复鲢的研究很多1 8 1 - 1 1 2 1 。此外， y u r ig o r o k h o v i c h 等i ”哿g i sj 1 jr 废弃矿i 、；( 复蛙1 i ：程，取得比较满惑的效粜。 r o b e r tb a l k i n s o n l l 4 1 l 蹭建议将v i r g i n i a 地i 式的i 5 地也纳入矿i 纠友卉地乍态陬复 ihs a h a d e bd e 等【9 j 肘印度尔部r a n i g a n j 煤a l k u s h a - - g o p a l p u r 处的采f i r 坡，f 地乍物复啭进仃过研究，从研究的1 4 种物种l h 选植物a c a c i aa u r i c u l o f o r m i s a c a c i aa r a b i c a a l b i z z i al e b b e k ，l e u c e n al e u c o c e p h a l a 和g m e l i n aa r b o r e a 川川j 。 复啭。n a d j a z i e r l l 5 1 等研究型幽塑! ! 拉丝刷芯型j 巡丛2 l j 孤拙妣山娩池k 避l 上强 淮【白粉煤版s 4 ：境影l 【h 及沉1 5 f j 地生态修堑儆 j j 探 、j k 复啭，这u t 圾等进仃+ 定的处雕”r 以为废弃地捉f i t - 7 7 养，捉，： 农、- j | ；= 圾似r j 佝成就。a p s c h w a b 嘲荚旧k a n s a s ) 1 1 1 7 q 部粉煤次复啭i 睃舟地 f ：枇物进仃了研究，表 j i i f 物体内霞盒幅p b 、c d 等含毓j 粉煤狄仃竹- 定的父 系。z s t r z y s z c z j 对一1r 尔瞅洲。此q 家褐煤丌采f k 卡l 被匝建干浆脱咂建进行过 总结，结果发现，丌采技术、法律法舰和j f ：采地s f l ! ) 1 ：7 势n 勺小| i i _ f 导敛荇个家 ( p o l a n d ，c z e c h o s l o v a k i a h u n g a r y , b u l g a r i a r u m a n i a 、r u s s i a 和e s t o n i a ) 7 i - 念 恢复l 戈8 i 小川，订：p o l a n d ，废弃地i ：j a | ：壤物婵化学r # 质决定了森林 做- r 矬 较为啊要，胁拒c z e c h o s l o v a k i a ，h u n g a r y 剐r u m a n i a ，则农、复曝鞍为弧竖。 m e a j o c h i m s e n | l 驯提出废弃地1 程复垦干j ：壤盟i 物活性低影响= i l f 物化k ， ： 抛要恢复7 卜念景观还需要夫昔努力，并j l 指出原是植物的定肼j 避从- 奉枘物 j 1 ：始。d i m i t r i sd a m i g o s 等i j 引对g r e e c e 废弃地复哇的环境经济效旋利川多_ f l | l 办 泄：进仃了评价， e 结果仃利j 复垦力案的制订和采矿的管理。s k l e e 等刈+ s i n g a p o r e 川填粘上复蛙的上地上红树再牛进行过f i j l = 究。 2 1 2 国内采煤沉陷地生态修复现状 从l q 内情况来看，其沉陷治理采用的方法i 要有两种i 引1 ，足枉爿：卜粟墩 j 持施米达剑地表减沉的f f 的，如：采空区充填、0 部j 采( 房柱式、条带t t ) 、 默j v 丌采、刖没煤托等方法：一：足对地面的建筑物和霞要地物避行加，减少 沉| j 1 1 1 ，j i 起的破坏。 找i 刘f ：地复照工程技术起步较晚。5 0 年代术，- 螳j 矿及科研i 丫1 化 始考 虑复曝问题。1 9 5 7 乍，辽宁桓台铝锌矿将废弃的尾矿地采取肼i 措施覆i ：造川； 河北店山骆j 置铁矿从建矿丌始，利用剥岩、填沟、 ，坑造地和j j 尾矿砂充填f | 滩造地；+ 螳科研单位，如有色冶金设讨院，1 9 5 7 年，就孥f j 从事t ：j c | i i 复喂的 渊研：煤炭、黑色冶金的设计单位为上地复蛙事业的发腱也做了人醚l 作。8 0 年代初我吲j 】：始进行煤矿沉陷区的综合治f l ；l l 作。 采煤i ) 邙自地复蛙，j 。作的研究节今已取得了一啮成果，中喇科。1 院水i ：保持 训究所、；埘矿、| k 人学、i i i 西农、人学等科研单他近年束从采矿，学、环境0 ：干 农学_ | ，j 确度发对采煤沉| j f j 的形成机理、过程以及化态复蛙植被的演衍| i i ；疗i f i 作了 u j i j | = 究。h 内仃荚复垦模，及其经济利箍分析f i , j , f i j f 究较多【2 2 r i m ”。 坝和捌提了：燮堡：滥j ：地o j 撼虹趾脚：的概念。捉扫懈1 1 ：地的j 持 续4 1 jj t j 。戈质就足d c 陷 j 地的拍续高效利用，l 0 足矿j ) 5 时， i 叮以i h 于填充煤矿。大量的研究表明，矸石可以成功地用j 二补允砂填i = 很廉 价。 煤矸石填充沉陷地的主要目的足大量利用煤矸石，尽可能减少甚争消灭 4 川i 、恢复 ：地利用价值，改善生态环境。般采取堆填、压实、整形、役【： 等措施柬填充复星，这样也基本杜绝了因i f 石自燃、挥发、扬尘i 李划空7e 的 0 染。利朋煤矸石对沉陷地进行填充复垦，既能处理煤矸石圈体废物，减少矸i i ；i ，地，又能恢复”采沉陷区土地的利用价值，这是一条综合治理和恢复矿i ：个 忿环境的仃效途径。 一煤”t i 和粉煤灰混合充填复垦 淋溶试验表 如：煤矸石r 1 - 有害元素在酸性条件卜易于析迁移。根引“ f ，攻父撒；1 研究，淮南矿区煤计石中c d 、c u 、n i 、s n 、h g 等微：砖豢刈环 境影响较为娃符。l 阿对粉煤狄淋滤液检测发现，其碱性较强( p hn ：1 1 以l ：) ， 这样的环境有括j i 抑制有j ! j i 素的析出1 4 6 。因此- 叮考虑煤f f 冲f 粉媒狄等废，f 物进 j ：混合填允，以抑制或减少某此有害儿豢析 f 5 辽移。 ( 2 ) 段造复蟮 一i ) 湃j 地整i ，及梯化技术 化r | t 陵f x 或一 r 低潜水位采煤坤度较人的地l ：，耕地受损的特f ( 1 ：址j 髟成 2 任i 制_ j ：l 巢灰环境影响及沉| ；l ! j 地乍态修艇杖。幸j j 探 l ：0 低0 i 、卜比争台阶状地貌。采煤沉陷j x 的边缘地带，地形破上1 、较轻，小会 人f 0 扫噼1 坑，化 j ：他造成地形高低不平，一般情况卜也夼积水。“1 地农坡度夼3 。 以卜j ，通过l ：地、r 整就能耕种：地表坡度在3 。一6 。之m 呵沿地j 移筲t 盘线 修椎成梯，j 1 ：略j 句内倾以拦水保墒。梯f 订化利刖町解决允填复蛙觅j 1 | 物料术 源玎i 足的h 题。i hj ：梯n l 化十 i 对地势低、地下水位高，容易引起涝灾或次牛献 渍化问题，洲此，该技术的天键是要 ：意排水和灌溉设施的配食。“1 然，梯形 篮配食滞溉措施、7 卜物措施、培肥和耕作措施等系列措施。 一一挖深颦浅，综合利用 该项技术主要用t ：浅积水沉陷隧或深积水沉陷区的边缘k 域，赴。典现现代 、，：体农、k 的艇塘复垦和实现q i 态农业的工程复星技术。挖深楚浅强渊的赴复幢 l 剃措施，其复垦一般利用煤矿挖掘机械，如水力挖塘机和推f ：机。就j 复啭 后| j i 勺匕也利用方式，一般称为基塘复垦模式，但基塘复垦引窆深鹅浅还足订。 定区别的。具体表现在：挖深挚浅法获得的鱼塘位置通常可以是零散的，它 i 要考虑i ：地平整和上方鼋的需要，水面和陆地血积比也是需要考虑这阿个川 素的。i t f 摹塘复垦系统的鱼塘位胃和基塘比不仅要考虑土力量均衡，更重要的 址嘤考虑水资源的调控，通常应集中连”进行基塘复垦。挖深批浅复缝法尚 术按牛态学原理安排种植、养殖结构，因而土地利用效率不如基塘复星系统， 总乍物景低，稳定性差， 要收入束自鱼塘，鱼塘的产量要取决0 ：自然条件， 极小稳定。琏塘复屡上地利用集中度高。效益柬源于种植、养殖收入，还包括 1 7 约肥料、饲料投入带来的效益，综合效益十分显著1 4 。 ( 3 ) 沉陷地直接利用 i 从弛书怕肖接利用是省二r ：、省时、增效的方法之。 一一发展水生种植和养贿业 渔、j k 养埔适：直于沉陷面积较大，水位较深，底质平坦，无杂草的沉| 5 | | 1 水域。 。典践证明，渔业复垦是矿区沉陷地发展高产高效农业的条雨凄途住。n h ， 淮南大型秋水沉陷区域已经采用此法修复，实践证明可行。 存沉陷l 斫积较大的区域，可以发展水化种植和养殖业。在沉陷k 域人f | _ | | 秘水深的地，j ，人工投放鱼m ，让其自然生k 。这种方式在淮， ，原地| x 川”1 * 遍。 一一修建人j 湖公园 兴建人j 湖公园适用j j 沉陷l 孓域大、沉陷深的地区。这种山+ 法l 经褂剑了 推广心“j ，妇川巴城查庄煤矿结合矿区塌嘲环境，利用夫m i 秘的_ j ) c 陷水域成功修 建了人】：湖公l ，日，办f i i 为发展旅游业奠定了基础，同时给”1 地n 【屯创造了 利，愉人的牛存环境，改善了矿区的生态坏境条件。 采燃扫c 陷地修复治理模式分类如劁2 1 所_ ： 淮 = 粉煤灰环境影响及沉陷地1 i 志修复微c 例探 粉粉 煤煤 扶狄 觅充 填1 填 褪1 随 i ：接 技利 啭j 扫 充填复龄 “r l 充 填 覆 卜 复 鐾 采煤0 邙“地修复治卅摸j 分炎 改造复蛙 其沉i ! 挖 它j陷i深 物地挚 料!整浅 充1 、 填及综 a梯合 接；f t q治 利l 化理 片j 建； j i改： 削2 1 采煤沉隔地修复治理模式分类 4 水 引 植 羹 聃 【接利川 ；墟 人 ：f 憾 旧 矸“煤灰混an充填覆卜复垦 淮l 制刮靠蜓环境影响及沉| 5 f 地7 f - 态修复模，季j 探 3 采煤沉陷地 3 ，1 采煤沉陷地现状与预测 一一肌状 f 一：矸i 完个统计，我阳平均每采j 吨原煤，沉陷破坏 ：地【f 【积约o 2 h a ，截i f 1 9 9 0 q - 底，令幽吲厅采 ) c 陷破坏十：地l 由 _ 积已达3 0 万h a ，仅1 9 9 3 年，煤矿塌| j j ；j i ( 1 l 秘约2 ) j h a ，随接经济损失2 0 亿元，地而沉陷使煤矿区积水、受淹、1 ：地枯滞化， 做埘、耕地及建筑设施等。我国东部矿区，每年丌采沉陷灾害而搬迁l o 个村鹰。 仪此项，i 卅家每年征占耕地约1 5 0 0 h a ，其经济损失巨人”7 1 。我国人多地少， 耕地后备资源不足，f 1 前，人均耕地仪0 1 1 h a ，不足世界人均耕地0 2 4 h a 的l 2 ， 约为荚旧人均耕地的1 7 ，俄罗斯的1 8 ，加拿大的1 1 5 ，澳大利亚的1 2 6 。山 我旧蛙植历史悠久，质量好的上地几乎都已丌垦。然而，因城乡基本建设和1 ： 业发腱需要，我国的耕地正以每年4 0 力h a 的速度递减，人门却以每年1 5 0 0 万速 度递增，人均耕地将进。步减少。冈此，人地矛盾将会越来越突出，保护现有 耕地，复鼹被破坏土地，对于保证我国的繁荣和稳定，具有巨大而深远的意义。 表3 1淮南矿区采空塌陷面积一览表 _ ；j 【= | j i ! j x i开采矿井采空区面积沉陷i 面积 采煤量( 万t ) 称名称 ( k m 2 )( k m j ) 儿人沉儿龙岗 2 4 5 8 8 7 2 41 3 5 2 陷i 人通 2 7 4 6 5 谢一( 酣) 9 2 1 0 6 酣乍 谢 二 4 l7 7 8 1 4 1 82 0 0 1 沉陷f i 李 。 4 4 3 8 1 李二 1 67 73 新李 祈庀孜( 毕家岗) 9 3 2 3 9 李咀孜 1 1 8 1 4 1 7 7 12 3 6 2 扫邛舀r 孔集 1 1 4 0 0 f i 集 潘 2 9 7 2 7 潘 ： 5 7 8 3 1 6 8 24 0 7 5 扣c j x 滞：1 2 5 4 7 张埘张集 6 0 0 0 5 3 2】79 3 扫i = | ；自谢桥 7 6 1 3 新集 新臻矿 2 4 8 3 0 花家 l i l j 1 4 7 0 0 7 2 31 69 9 汀c 1 年j k 八i ! 塘 3 15 o 介计4 6 7 8 9 4 6 8 5i3 2 8 2 5 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 根据淮南矿区采煤沉陷区沉陷情况报告，淮南矿区的十九个煤矿，经 常规采煤所形成的沉陷盆地共划分为六个采煤沉陷区，分别称为九大沉陷区、 谢李沉陷区、新李沉陷区、潘集沉陷区、张谢沉陷区和新集沉陷区。此次治理 的范围为六个采煤沉陷区内因采煤沉陷造成的现有( 经前期治理后) 全部沉陷 区问题。 淮南矿区十九个煤矿采煤形成了采空区乎面投影面积6 8 5 平方公里，根据采 煤沉陷计算结果，造成地面沉陷盆地总面积为1 3 2 8 2 平方公里，其中九大沉陷 区为稳定沉陷区，其余五个沉陷区均为非稳定沉陷区。各沉陷区的采空区面积、 沉陷区面积情况见表3 1 。 预测 目前，淮南难在加快建设华东大型亿吨煤炭基地。通过改造提升现有矿井 生产能力，重点是淮河以北8 对现有矿井。同时，规划新建现代化大型矿井9 对， 它们是顾桥矿、张集北矿、丁集矿、潘四矿、朱集矿、刘庄矿、展沟矿、口孜 集矿、老庙矿。至l j 2 0 1 0 年，将淮南矿区逐步建成亿吨煤炭生产基地。在生态城 市建设规划期( 2 0 0 3 - - 2 0 2 0 ) 内，随着煤炭开采规模不断扩展，采煤沉陷地面 积( 见图3 1 ) ( 淮南市生态建设规划) 不断增加，影响范围( 见图3 2 ) 将进一 步扩大。矿区生态破坏愈加严重。 图3 1 淮南市采煤沉陷区发展趋势预测图 1 6 淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探 圈3 - 2 淮南市采煤沉陷区影响范围 3 2 采煤沉陷地特征 依据的淮南矿区采煤沉陷情况报告( 辽宁工程技术大学采矿损害与控 制工程研究中心编制) ，对淮南矿区的十九个煤矿开采条件下的地表沉陷进行 计算，获得采空区上方地表最大下沉、最大水平移动、最大倾斜变形、最大水