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生态脆弱区煤炭开采地质环境效应与评价技术研究

都平平  
【摘要】:榆神府矿区地处毛乌素沙地与黄土高原丘陵沟壑区的过渡地带,该区地表为较厚松散层所覆盖,常年干旱少雨、植被稀疏,为典型的生态脆弱区。该矿区煤层埋藏浅、开采厚度大、上覆基岩厚度较薄,煤矿开采容易导致严重的地质环境问题。如何实现煤矿生产与生态、地质环境的有效保护的相互统一与协调发展,是西部地质环境脆弱地区煤炭资源开发的重大基础性研究课题。本文在对矿区地质环境现状进行调研、勘探测试的基础上,分析了影响研究区地质环境的地质采矿因素条件,研究了采动对各地质环境因素的影响;运用GIS进行了各因素的空间信息量化管理,并采用支持向量机理论分析方法进行了矿区地质环境采前因素综合评价,对开采后地质环境变化分区进行了预测,提出了生态脆弱区煤炭开采活动地质环境保护技术措施。 主要成果有: (1)研究发现“水环境恶化”、“土地沙漠化”和“水土流失”是生态脆弱区浅部煤炭资源开发引发的三类主要地质环境效应;煤炭开采造成上覆水体进入矿井,水量、水位及水质的变异是水环境恶化的主要表现;水位的下降产生了土体的盐碱化从而造成土地沙漠化;水环境及土地沙漠化造成浅部生态退化,表土采动变形和破坏加剧产生水土流失。 (2)研究确定了地形地貌、沙层厚度、水位埋深、开采煤层上覆基岩厚度、煤层厚度等是影响研究区地质环境的主要因素。榆神府矿区原生地质环境条件差,沙漠化、水土流失严重,在未开采煤炭时就应加强环境保护和治理。 (3)基于对各因素现状及采动变化空间分布GIS量化管理,和各因素空间可视化成图的综合地质环境现状GIS多元信息拟合评价技术可以有效分析和预测煤炭开采引起的环境动态变化趋势;探索并研究建立了综合地质环境质量评价和预测支持向量机(SVM)非线性预测模型,并将榆神府矿区地质环境现状分为5类,进行了现状地质环境类型评价分区,预测了煤层开采地质环境变化,给出了预测评价分区图。 (4)榆神府矿区煤炭资源开发中,不会造成区内所有矿井地质环境加剧恶化;只是在煤炭埋深浅、且富水的地方,开采会加剧环境恶化,这些地方是今后煤炭开发时,重点保护与治理环境的地区。 (5)研究得出:对于榆神府矿区煤炭资源的开发,应根据各矿井(区)具体的环境工程地质条件和对采前采后环境质量的变化评价预测结果合理部署,并提出优化开采顺序、科学选取开采方法和实施“保水采煤”综合技术是实现生态环境脆弱区煤炭资源开采和地质环境保护的技术措施。 该论文有图55幅,表46个,参考文献220篇。


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