研究内容及研究思路
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发布时间：2022-04-29 23:26
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时间：2022-06-25 21:07
考虑到煤矿山环境问题的内在联系以及研究区实际情况，主要研究内容如下:
1)煤矿山生态地质环境系统分析;
2)采空塌陷问题及综合治理;
3)煤矸石和矿坑废水污染、占地综合一体化处理;
4)土地复垦的生态地质技术;
5)利用煤矿山湿地实现废水资源化的生态地质技术。
采用的研究思路为通过煤矿山生态地质环境系统分析，研究采矿活动引起岩土体结构改变和将古物质输移到地表所产生的地质环境效应，运用地球系统科学思想，提出煤矿山生态地质环境问题综合治理的科学思路，据此，展开课题研究(图1.1)。
图1.1 课题研究思路框图
人工采掘岩土和煤炭使地下物质亏空，导致地面变形和塌陷;采空塌陷问题综合治理就是对覆岩变形方式和过程加以控制，包括事先预防控制和事后治理修复。首先研究地面变形机理，结合研究区实际情况分析地面变形稳定过程，确定风险分析和稳定性评价方法;然后对规划开采区段进行采后风险预判，对已有采空塌陷区进行稳定性评价和预测。根据风险预判结果调整开采方案或采取搬迁避让等措施，对采空塌陷风险实施控制和预防;根据地面稳定性动态评价，确定适宜开展治理的时间和空间区域，以确保塌陷区治理与煤炭生产过程和地面变形发展态势相协调。对建设用地，根据煤矸石、黄土介质的扰动情况，提出地基处理的力学设计参数;对农业用地，依据不同生活型植物与其地境的有机联系，确定农田复垦的覆土土质、覆土厚度。
人工采掘活动在造成地下物质亏空的同时，将古物质输移到地表，参与现代地球表生带物质能量循环，产生煤矸石和矿坑废水污染、占地问题，本课题提出综合一体化处理思路予以解决。对煤矸石山、废水排放系统的空间位置进行重组，将矿坑废水排放出口上移至煤矸石山上游方向，变煤矸石山、矿坑废水多源污染为单源排放，形成一个由废水排放出口→煤矸石山→地表水组成的一源一汇的流动系统，将污染*在一个狭小的区域内;向煤矸石山掺加黄土，使煤矸石、黄土、矿坑废水混合，通过对环境介质作用过程的控制，使混合液达标排放，同时煤矸石被淋洗后可加快贫化过程利于煤矸石山绿化;混合液排入地表水后，对原有湿地进行扩容，运用植物、底泥、水体等水域生态要素的共同作用，实现废水资源化;在煤矸石山顶部进行复垦或绿化，解决煤矸石山占地和表面扬尘、冲刷淋洗污染问题;依据植物与其地下生存环境的关系，确定煤矸石山复垦绿化和湿地扩容方案。
塌陷区土地复垦和煤矸石山复垦绿化，是一种植物恢复与地境的重建过程，采用生态地质学方法进行研究，首先开展植物群落结构调查，然后进行植物根群调查，以确定不同生活型植物与地境层片的对应关系;通过土壤剖面调查，分析地境内生态因子特征;根据适于植物生长的地境深度确定不同生活型植物复垦的覆土厚度，根据地境内生态因子确定适于植物生长的肥力参数，进而选择复垦的覆土土质;据此开展塌陷区土地复垦和煤矸石山复垦绿化，可将植物与其地下生存环境有机结合起来，建立一个能够自我调节的生态系统。
矿坑废水经综合一体化处理达标排放后，仍有两个问题需要解决，一是水质仍然较差，不能充分利用;二是多年来的矿坑废水直接排放，使王河湿地受损严重，虽然废水达标排放后可改善湿地生态，但依靠自然演替的修复过程极其缓慢，因此需要进行人工干预，加快湿地生态演替。基本思路是通过湿地生态建设实现废水资源化。根据湿地植物的植株、根系、底泥、水体对有害组分的吸收、截留、埋藏矿化等作用，确定现有湿地的除污能力;根据综合一体化处理后混合液资源化的要求，对湿地除污能力进行规划，配置合理的缓水湿地面积和植物生物量。湿地植物的配置，同样按不同生活型植物对地境深度、地境内生态因子的要求进行。
