矿山泥石流特点及其防灾减灾对策

矿山泥石流的形成机理、演化过程与自然泥石流存在着差异.有关矿山泥石流的系统研究尚处于初始阶段,研究成果较少.研究总结矿山泥石流的形成条件、致灾特点,对于矿山泥石流的防灾减灾具有重要的科学研究意义和实际应用价值.矿山泥石流是矿山最常见、危害最严重的地质灾害类型之一.矿产资源开发活动过程中不合理排放的废石渣是矿山泥石流形成的主要固体物源.废石型泥石流、尾矿型泥石流是矿山最主要的泥石流类型.矿山泥石流具有人为性、频发性、污染性可控性等特点.开展矿山泥石流隐患沟调查评价,研究矿山泥石流形成机理,落实新建矿山"灾评"及"方案"编制制度,实施废渣的减量化生产与资源化利用,选好固体废渣物堆排场所,做好拦渣护挡措施等矿山泥石流综合治理等措施,可以避免泥石流的发生与危害.     

陕西潼关金矿区农田土壤Hg污染的环境效应

以潼关金矿区农田土壤Hg污染区的小麦、蔬菜、水果中的Hg含量为重点研究对象,与尚未污染的农田土壤区进行对比,研究土壤Hg污染的农作物效应.评价区小麦样本Hg的超标率为78.57%,小麦Hg超标与土壤Hg污染的关系明显.评价区萝卜样本超标率为40%,叶菜、西红柿、苹果、红薯中样本超标率均为100%,对照区果蔬类也全部超标,但明显低于评价区.评价区农作物Hg超标倍数从大到小依次为:青菜＞油麦菜＞萝卜叶＞西红柿＞苹果＞红薯＞小麦＞萝卜.土壤Hg污染的环境效应极为严重,矿区环境污染防治刻不容缓.     

矿采对高寒草地的影响及植被恢复技术

矿业废弃地的复垦已成为中国当前面临的紧迫任务之一。针对青藏高原植物生长期短,矿渣的砾质性、松散性和土壤贫瘠性植被生长的自然环境的约束瓶颈,通过研究生态脆弱区矿业废弃地的修复治理进程,总结提出了青藏高原典型矿山废弃土地的生态修复和植被重建的治理模式,凝练筛选出关键技术,为高寒高海拔矿区的地质环境治理和土地复垦提供技术参考。     

基于遥感技术的宁东煤炭基地土地利用变化及驱动力分析

研究大型矿业基地土地利用动态变化过程可间接评估矿产开发对区域生态环境的影响。采用2005年、2010年和2015年3期SPOT-5和GF-2卫星影像数据,通过人工目视解译与计算机自动提取相结合的手段,提取宁东煤炭基地土地利用信息,并收集2000年土地利用遥感解译信息,构建土地利用程度综合指数、动态度等,定量研究宁东煤炭开发引起的土地利用变化,结合经济社会发展指标,构建驱动土地利用变化的定量评价体系,分析了宁东煤炭基地土地利用格局变化的驱动因素。结果表明,2000—2015年宁东煤炭基地一直处于土地持续开发利用阶段,主要表现为草地、林地及耕地向工矿用地为主的建设用地转变,但土地利用程度综合指数的增幅有所下降,表明基地建设逐渐进入稳定期,土地利用压力趋于下降;主成分分析表明,人类活动驱动着宁东土地利用格局的变化,主要有封山禁牧政策、产业化和规模化、人口增长、城镇化等因素。该研究结果可为宁东煤炭基地未来生态环境保护提供科学依据。     

宁东煤矿区地裂缝对植被生态环境的影响

地裂缝地质灾害是植被生态地质环境破坏的一种重要的方式,查明地裂缝对植被生态环境影响的方式、程度、范围等对于宁东煤矿区植被生态环境保护具有重要意义。土壤水分是评价地裂缝是否影响植被生态的重要指标,地裂缝的存在加剧了植被赖以生存的土壤水分的散失,因此,选取典型植被区、土壤岩性结构区的煤矿采空区开展原位试验,分别动态监测裂缝边缘、远离裂缝区包气带剖面不同埋深的土壤水分,结合气象要素分析,以达到研究地裂缝对植被生态环境影响的目的。结果表明:(1)土壤水分散失空间上水分优先自裂缝裸露面散失,其次才会自地表散失;(2)土壤水分散失时间呈动态变化,同气温呈正相关关系,其中,7月最大,呈现2个蒸发面,8月次之,呈现1个蒸发面;(3)受土壤岩性的影响,随着土壤埋深增加,土壤含水率呈"S"形变化特征,不同岩性持水性大小顺序是:风积沙黄土根植土粉土;该结论对于宁东煤矿区植被生态地质环境保护具有重要指导意义。     

宁东煤炭基地金凤煤矿GPS地面变形监测研究

掌握采空区地面变形规律是科学预防和治理地面塌陷的前提与基础,是煤矿地质环境动态变化的重要监测内容。以宁东煤炭基地金凤煤矿为例,在收集、了解金凤煤矿0110202和011805工作面开采时间、开采深度、开采煤厚、工作面长度、工作面宽度、工作面走向等参数的基础上,建立工作面地表自动化GPS监测点,将工作面开采进程与地面变形时间、空间统一起来,研究工作面地面变形时间和变形量的规律。结果表明,金凤煤矿011202工作面地面变形一般在采后13个月左右进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为16～19个月,最大累积变形量约为3300mm;011805工作面采空区地面变形一般在采后10～11个月进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为13～16个月,最大累积变形量约为2600mm。研究结果为金凤煤矿后续工作面开采地表变形规律及类似开采条件下采空塌陷的预防与治理提供了定量化的依据。     

宁夏羊场湾煤矿浅埋煤层开采地面塌陷发育规律及形成机理

以宁夏羊场湾煤矿Y110207工作面为研究对象,采用无人机遥感技术、野外调查与有限差分软件模拟方法研究浅埋煤层开采的地面塌陷类型、发育规律及其形成机理。(1)浅埋煤层开采地面塌陷以地表裂缝发育为主,地表破坏严重。(2)平行切眼裂缝间隔性出现,展布于整个工作面内,间隔距离为10～120m,局部裂缝形成错台高度约为15cm。平行顺槽裂缝为拉张型裂缝,发育在顺槽至外围一定范围。(3)采煤活动导致地下形成采空区,上覆岩层发生移动破坏,破坏区分为剪切破坏区、拉张破坏区及剪-拉破坏区,分别对压应力区、拉应力区和压-拉转化区。(4)当应力扰动传递至地表,应力值超过覆盖层抗拉强度时地表产生裂缝。随着工作面推进,覆岩内部裂缝带上行裂缝与地表下行裂缝贯通,形成错台。研究成果丰富了该区浅埋煤层的地面塌陷理论知识,为地面塌陷防治提供了理论依据。     

某金矿区浅层地下水重金属及氰化物污染评价

以某金矿区浅层地下水为研究对象,通过分析112件浅层地下水样的Hg、Pb、Cd、Cr~(6+)、As、Cu、Zn、CN~-等重金属元素及氰化物的含量特征,初步查明了这8种元素在地下水中的赋存规律。在此基础上,分别利用单项、综合污染指数评价方法对浅层地下水环境质量进行了重金属及氰化物污染评价。结果表明,浅层地下水中除背景元素Cr~(6+)局部区域超标外,受矿业选冶活动影响,双桥河流域中下游段局部区域Hg、Pb、CN~-等元素超标,该结论对浅层地下水资源污染防治具有重要意义。     

采矿废渣颗粒粒径对矿渣型泥石流起动的控制作用——以小秦岭金矿区为例

泥石流物源的颗粒级配大小对于泥石流的起动具有重要的控制作用,亦是泥石流防治工程设计的重要参数。采矿废石渣构成的矿渣型泥石流,物源特性不同于一般的泥石流。通过对小秦岭金矿区采矿废石渣、尾矿沙、残坡积土的颗粒级配、孔隙度、透水性能的研究,与其他地区泥石流物源级配进行了差异对比,探讨了采矿废渣颗粒级配对泥石流起动的制约影响。研究表明,采矿废石渣松散无联结,粒径变化于0.075~470mm之间,其中大于2mm的砾级含量占总渣量的93.33%,平均粒径为61.2mm,以卵石级为主,粘粒物质几乎没有。粒径小于5mm的废石渣的渗透系数是选矿尾矿渣的103.5陪、残坡积土的2倍、蒋家沟泥石流物源的4.9倍,实际上采矿废石渣堆的渗透系数比试验测试的数据更大。废石渣的松散无联接、高孔隙率及极高渗透性的特点,决定了常遇降水难以导致废石渣堆起动。结合研究区历史上发生的泥石流,构建了堵溃型矿渣型泥石流起动模式,据此提出了清理占据行洪通道的废渣、疏浚行洪通道、修建拦渣挡墙的泥石流防治理念,避免拦沟修筑重力坝。     

小秦岭金矿区7·23蒿岔峪泥石流成灾模式及启示

矿山泥石流是山地矿山最主要、危害最严重的地质灾害类型。小秦岭金矿区是中国矿渣型泥石流灾害及其隐患的典型矿区,研究其成灾模式对于科学防治具有重要的指导作用。通过2010年7月23日泥石流沟的勘查、泥石流泥位与颗粒级配测量、降雨参数分析等,表明短历时、高强度大暴雨(142.9mm/6.42h、雨强52.6mm/h、4.6mm/10min)是7·23泥石流形成的直接激发因素。沟道内挤占行洪通道的人工残存坡地及选矿尾渣为泥石流提供了66.7%的物源。泥石流堆积扇粗颗粒(粒径≥2mm)含量高达92.4%,泥石流最大流速为9.61m/s,最大流量455.05m~3/s,推算泥石流历时112.5s,系一次性、中型规模的水石流,但却造成了8死4伤的灾难。其致灾模式是强暴雨的片蚀作用导致沟源高陡斜坡上的残坡积物形成梳状浅层滑坡群,下滑至沟底,在坡面迅速汇集的山洪作用下转化成沟谷稀性泥石流。沿程通过冲蚀、侧蚀、底蚀作用,不断加大了泥石流规模,沟口残缺的浆砌水泥挡墙堵溃放大了泥石流的灾害效应。固渣、排水、疏浚沟道是治理堵溃型矿山泥石流的有效方法。