大会报告__卞正富晋陕蒙接壤区煤矿生态恢复可持续性.pdf

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1、晋晋陕蒙接壤区煤矿生态恢复可持续性的陕蒙接壤区煤矿生态恢复可持续性的对策对策 卞正富，中国矿业卞正富，中国矿业大学，大学， 20132013年年8 8月月2929日，鄂尔多斯日，鄂尔多斯 2013年年中国矿区土地复垦与生态修复论坛中国矿区土地复垦与生态修复论坛 1 提提 纲纲 1 本区特征与研究现状本区特征与研究现状 2 主要研究内容及目标主要研究内容及目标 3 研究计划与初步成果研究计划与初步成果 4 结束语结束语 2 1 1 本区生态环境的特征本区生态环境的特征 本区生态环境特征本区生态环境特征 国内外的研究现状国内外的研究现状 3 1.1 本区生态环境特征本区生态环境特征 煤炭煤炭开发开

2、发重心转移重心转移 010203040506070123454.984.981.551.552.912.9123.623.640.0%40.0%9.139.134.634.6310.810.836.636.667.1%67.1%山西山西 陕西陕西 内蒙古内蒙古 全国合计全国合计 三省区占比三省区占比 06 10 12 06 10 12 06 10 12 06 10 12 06 10 12 2006，2010，2012三三年度年度 蒙晋蒙晋陕与陕与全国煤炭产量变化（亿吨，全国煤炭产量变化（亿吨，%）去年蒙晋陕煤炭产量分列全国前一二三位；三省区产量占全国总量由06年的40%上升为67%；1.8倍倍

3、 3.0倍倍 3.7倍倍 1.6倍倍 4 3省区去年产量分别是06年的3.7,3.0和1.8倍。高强度：高强度：超超大尺寸，大尺寸，Mmax=7m，Wmax=450m，快速推进快速推进 脆弱性：浅埋藏、薄基岩、风积沙、干旱缺水、植被稀脆弱性：浅埋藏、薄基岩、风积沙、干旱缺水、植被稀 神东补连塔煤矿神东补连塔煤矿2230422304综采工作面综采工作面 日推进日推进10-20m，工作面，工作面推进长推进长6000m 工作面宽工作面宽450m 7m 研究对象特征研究对象特征 1.1 本区生态环境特征本区生态环境特征 5 国内国内：东部煤矿区土地复垦取得显著进展，西部矿区开：东部煤矿区土地复垦取得显

4、著进展，西部矿区开采引起的生态问题日益得到采引起的生态问题日益得到重视，矿井水资源调配重视，矿井水资源调配利用利用、土壤丛枝菌根改良、生态恢复植被筛选等取得进展。土壤丛枝菌根改良、生态恢复植被筛选等取得进展。国际国际：澳大利亚、美国等发达国家特别重视矿区生态恢：澳大利亚、美国等发达国家特别重视矿区生态恢复的理论研究与技术开发，其研究重点在于生态系统的复的理论研究与技术开发，其研究重点在于生态系统的健康状态，包括恢复力、稳定性和自我维持能力。健康状态，包括恢复力、稳定性和自我维持能力。1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状 6 煤炭开采煤炭开采 生态损伤生态损伤 覆岩破坏与地表移动覆岩破坏与地

5、表移动 规律？规律？自自然然恢复恢复 人工修复人工修复 生态生态恢复（修复恢复（修复）恢复恢复后是否具有自我后是否具有自我维持能力？维持能力？长期的跟踪研究长期的跟踪研究 1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状 采动影响采动影响 下沉盆地下沉盆地 拉伸变形区拉伸变形区 风积沙区开采沉陷与植被状况风积沙区开采沉陷与植被状况 7 风积沙区人工修复效果风积沙区人工修复效果 国内外研究的不足国内外研究的不足：2 主要研究内容及目标主要研究内容及目标 两两个关键问题个关键问题 四四项项研究内容研究内容 项目研究目标项目研究目标 8 2.1 两个个关键问题两个个关键问题（覆覆岩岩破裂与地表沉陷规律）破裂

6、与地表沉陷规律）（开采沉陷开采沉陷与土地与土地损伤关系损伤关系）9 1.脆弱脆弱区采矿生态损伤机理区采矿生态损伤机理 2.土地土地损伤与生态演变预测损伤与生态演变预测 2.1 涉及关键科学问题涉及关键科学问题 之一：之一：脆弱脆弱区采矿生态损伤机理区采矿生态损伤机理 岩体强度与破裂过程岩体强度与破裂过程 分带高度与渗透特征分带高度与渗透特征 只有掌握只有掌握开采对覆岩与地表的扰动强度、范围和持续时间等开采对覆岩与地表的扰动强度、范围和持续时间等规律，才能确定生态系统受损伤的程度及其规律，才能确定生态系统受损伤的程度及其可恢复性可恢复性。10（覆岩破裂与地表沉陷规律）覆岩破裂与地表沉陷规律）2.

7、1 涉及关键科学问题涉及关键科学问题 之一：之一：脆弱脆弱区采矿生态损伤机理区采矿生态损伤机理 地表变形与土壤含水率分布地表变形与土壤含水率分布 不同损伤区域地下水位与土壤水垂向分布不同损伤区域地下水位与土壤水垂向分布 建立开采沉陷建立开采沉陷指标指标与与生态生态损伤指标之间的定量关系和空间相损伤指标之间的定量关系和空间相关关系，为提出保护性采矿与生态恢复措施提供依据。关关系，为提出保护性采矿与生态恢复措施提供依据。11（开采沉陷开采沉陷与生态损伤关系与生态损伤关系）2.1 涉及关键科学问题涉及关键科学问题 之二：土地损伤与生态演变预测之二：土地损伤与生态演变预测 在分析在分析生态恢复生态恢复

8、关键影响因子的基础上，关键影响因子的基础上，评定评定土地土地损伤损伤的等的等级，预测在不同的生态恢复对策下生态系统演变的趋势级，预测在不同的生态恢复对策下生态系统演变的趋势。人工修复人工修复 自然恢复自然恢复 人工修复人工修复+自然恢复自然恢复 12 超大工作面开采沉陷规律超大工作面开采沉陷规律 覆岩破裂机理及规律覆岩破裂机理及规律 地表沉陷机理及规律地表沉陷机理及规律 生态生态损伤与损伤与开采沉陷关系开采沉陷关系 土地损伤与生态损伤规律土地损伤与生态损伤规律 生态生态损伤与损伤与开采沉陷开采沉陷关系关系 土地损伤与生态演变趋势土地损伤与生态演变趋势 土地损伤与生态损伤的等级评价土地损伤与生态

9、损伤的等级评价 土地退化与生态演变趋势的预测土地退化与生态演变趋势的预测 土地损伤防治与生态恢复土地损伤防治与生态恢复 受开采影响土地与生态保护方法受开采影响土地与生态保护方法 开采影响区生态恢复原理与方法开采影响区生态恢复原理与方法 2.2 2.2 四四项研究内容项研究内容 13 一个规律一个规律：覆岩破裂与地表沉陷规律覆岩破裂与地表沉陷规律 一一个个关系关系：开采沉陷与生态损伤关系开采沉陷与生态损伤关系 一个一个模型模型：土地损伤与生态演变预测土地损伤与生态演变预测 两种两种方法方法：生态保护方法与恢复方法生态保护方法与恢复方法 2.3 2.3 主要研究目标主要研究目标 14 总体目标总体

10、目标：揭示：揭示脆弱脆弱区采矿生态损伤的机理，区采矿生态损伤的机理，提出提出基于基于生态生态保护与适度保护与适度人工干预的生态恢复措施，人工干预的生态恢复措施，保持生态系统恢保持生态系统恢复后的复后的自我维持自我维持能力。能力。3 研究思路初步成果研究思路初步成果 具体研究思路具体研究思路 初步初步研究研究成果成果 15 16 3.1 总体研究思路总体研究思路 超大工作面开采超大工作面开采 岩层破断与运动岩层破断与运动 地表移动与变形地表移动与变形 动植物生境变化动植物生境变化 土地利用变化土地利用变化 生态系统演变生态系统演变 随时间推移随时间推移 开采及其影响传递开采及其影响传递 4.4.

11、土地土地与与生态系统生态系统恢复过程恢复过程 3.3.土地土地退化与生退化与生态系统演变过程态系统演变过程 2.2.生境生境要素与土要素与土地利用变化过程地利用变化过程 1.1.开采开采覆岩破断覆岩破断与地表沉陷过程与地表沉陷过程 损伤过程损伤过程 恢复过程恢复过程 开采沉陷监测预分析开采沉陷监测预分析 水位水位变化监测与分析变化监测与分析 植被覆盖监测与分析植被覆盖监测与分析 3.2 初步研究成果初步研究成果 17 大柳塔矿井52304、22201工作面地表变形监测站布置图 地表开采沉陷与裂缝监测 3.2 初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 点位放样与埋设 3.2

12、初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 开采沉陷的开采沉陷的D-INSAR监测监测 每每11天地表天地表沉陷沉陷变化变化 3.2 初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 观测线观测线 下沉值下沉值（mm）倾斜倾斜(mm/m)曲率曲率(mm/m2)水平移动水平移动(mm)水平变形水平变形(mm/m)走向线走向线 4375 34.2 0.94 751 11.26 倾向线倾向线 52.8-1.47 1094 31.49 开采沉陷监测结果开采沉陷监测结果 3.2 初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 地裂缝地裂缝发育发育规律规律 根据

13、形成机理 根据发育时段 3.2 初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 12208工作面塌陷型地裂缝 52304工作面滑动型地裂缝 22201工作面地裂缝雷达测深 3.2 初步研究成果初步研究成果开采沉陷监测与分析开采沉陷监测与分析 水位变化监测与分析水位变化监测与分析 3.3初步研究成果初步研究成果水位变化监测与分析水位变化监测与分析 24 补连塔矿井补连塔矿井 年份年份 2007年年 2010年年 2011年年 红碱淖湖面积（红碱淖湖面积（平平方公里方公里）41.01 36.84 34.34 距离补连塔矿井25公里处有一红碱淖湖，通过分析湖泊2007年、2011年水域

14、面积，间接表明区域煤炭采动引起的水资源流失导致湖泊面积相比2007年减少了近7平方公里，减少幅度占该湖泊面积的20%。表22 各水井地下水位绝对标高变化 单位：m 3.3初步研究成果初步研究成果水位变化监测与分析水位变化监测与分析 建矿以来神东矿区范围建矿以来神东矿区范围植被植被（夏季）（夏季）情况情况（NDVI值越大，植被覆盖越值越大，植被覆盖越好）好）3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 NDVI与温度与温度、降水等气象指标降水等气象指标的时序对应关系的时序对应关系 3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 大柳塔矿井植被覆大柳塔矿井

15、植被覆盖变化盖变化过程分析过程分析 3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 2006、2007、2012年榆家梁采区植被覆盖（NDVI）3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 地裂缝与植被覆盖等级图叠加效果地裂缝与植被覆盖等级图叠加效果 12303工作面12305工作面200512304工作面2004200312302工作面12303工作面20052002XXI20042004IIIIII开切眼05停采线巷道、工作面交叉工作面上方工作面相邻3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 说明说明：地裂缝对周边植地裂缝对

16、周边植被的影响确实存在，主被的影响确实存在，主要原因是要原因是地地裂缝促使周裂缝促使周围水分蒸发围水分蒸发加剧；造成加剧；造成植物根系损伤植物根系损伤。地裂缝对周边植被的影地裂缝对周边植被的影响主要集中在距离地裂响主要集中在距离地裂缝缝4米以内，地裂缝宽度米以内，地裂缝宽度大，土壤水分蒸发强大，土壤水分蒸发强烈，会使地裂缝的影响烈，会使地裂缝的影响力度力度加大加大.3.4初步初步研究成果研究成果植被变化监测与分析植被变化监测与分析 32 结束语结束语 晋陕蒙接壤区煤炭高强度开采是满足我国能源需求的现实选择，加强该区生态恢复研究已迫在眉睫。关键需要抓住：1）需要关注原动力和关键环境因子，而不只是关注采矿与生态变化的表象；2）生态优良与否不只是植被覆盖的高低，还涉及生物多样性等多方面；3）要时刻关注生态系统演变的趋势，而不是暂时的变化。对策对策 采矿与生态退化规律相结合，建立关联采矿与生态退化规律相结合，建立关联 生态保护与生态恢复相结合，保护优先生态保护与生态恢复相结合，保护优先 人工修复与自然恢复相结合，两者并举人工修复与自然恢复相结合，两者并举 近期恢复与长远演替相结合近期恢复与长远演替相结合，长远为重长远为重 33 结束语结束语 谢谢，敬请指导！谢谢，敬请指导！34