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采煤塌陷对风蚀的影响研究

赵国平  
【摘要】: 本文以神府-东胜煤田补连塔矿覆沙区采煤塌陷区为研究对象,以采煤塌陷对风沙活动的影响为主要研究内容,通过2年系统的野外风沙观测和采样分析,初步对地表塌陷特征及粒度变化对风蚀影响、地表塌陷裂缝对风蚀影响、地表塌陷对风沙蚀积量和蚀积强度影响、塌陷区植物群落变化对风蚀的响应及塌陷区风蚀综合评判模型等方面进行了研究和探讨。结果表明: (1)塌陷地表的形成,改变了原始地表形态和土壤结构,从而加剧了地表风沙运动的进程;粒度变化对风蚀响应结果表明:T2004和T2005塌陷区粒度组成百分比曲线分布形态一致,均为双峰态,两个明显的峰值出现在0.54φmm和0.125φmm处,WT非塌陷区情况和T塌陷区相反,分布曲线为单峰,其极值出现在0.125φmm处。因此,由塌陷所导致的地面裂缝、地面阶梯状下沉等使神东矿区风沙区潜在的可风蚀性程度加强。 (2)通过对不同位置、不同时段地表裂缝的研究与分析,初步得出了地表塌陷风蚀机理和地表塌陷后风沙运动变化规律;地表塌陷裂缝两边干沙层厚度(H)的变化都是随着远离裂缝距离的增加以对数函数负相关增长,湿沙层含水率(M)的变化是以远离裂缝距离的增加以线性函数正相关增长,并根据塌陷裂缝宽度和落差对干沙层厚度及湿沙层含水率的影响关系,得出了塌陷裂缝对风蚀影响的关系模型。 (3)随着塌陷年限时间尺度的延长,风沙蚀积量和蚀积强度与塌陷时间呈线性负相关关系;当塌陷强度SSI∈[50%,100%)、SSI∈[35%,50%)时,蚀积强度均为堆积态高强度4(CI),SSI∈[20%,35%)时蚀积强度为高强度4(EI),但局部也存在堆积态,当SSI∈[10%,20%)时为轻度1(EI)。蚀积状态随塌陷强度的变化而改变,研究结果显示,塌陷区蚀积临界值的塌陷强度为30.69%,且当塌陷强度SSI∈[0,100%]区间内,塌陷强度与区域风沙蚀积量的相关关系为多项式函数。 (4)塌陷区植物群落的变化是补连塔矿覆沙区地表塌陷后加快风蚀进程的重要指征,塌陷强度与植被生长状况呈负相关关系;采煤塌陷直接导致植被的死亡率增大,降低了塌陷区植被防风固沙的作用,从而使塌陷区发生严重风蚀。 (5)经过对神府-东胜煤田补连塔矿覆沙区采煤塌陷后野外调查和研究,认为其区域风蚀强度评判的主要标志是:地表塌陷强度(SSI),风蚀性因子(C),区域风沙蚀积量(SEQ)和植被覆盖度(VCR)。经过风蚀模糊综合判别后,结果表明: T2005塌陷区属极重度风蚀区; T2004年塌陷区属重度风蚀区;WT非塌陷区属中度或轻度风蚀区。


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