沙河市采矿引起的表生地质环境及其影响效应研究

论文摘要

沙河市矿产资源众多，储量丰富，矿产资源的开发虽然对社会发展起着重要的基础性作用，但不合理的开采导致水土资源破坏和生态环境恶化，直接危害到附近居民的生活环境。沙河市赵窑铁矿开采历史比较复杂，大部分是处于盗采状态，区内大部分耕地受采空塌陷影响，一半左右不能耕种，剩余部分因灌渠遭受塌陷破坏降格为旱田。矿山开采形成的采空区改变了原来的地质环境条件，对土地资源、植被资源，水资源、居住环境都存在严重影响。基于上述认识，本文以赵窑铁矿为研究对象，对采矿诱发的表生地质环境问题、形成机理及影响效应进行研究。通过收集研究区自然地理、气象水文、地质构造、水文地质、工程地质、采矿工艺等资料，进行实地调查、测量和高密度电阻率物理勘测，系统地查明了该地区由于采矿引起的表生地质环境问题；重点研究了地面塌陷、地裂缝及地面沉降三种表生地质环境的现状，深入剖析了三种表生地质环境问题产生的原因、机理及其影响；利用高密度电阻率法勘测结果对沉降裂隙带的稳定沉降区域及非稳定沉降区域进行了划分；最后采用聚类分析法和定性分析方法评估了研究区表生地质环境现状，在此基础上对其影响做了预测评估。得到以下结论：1、研究认为，研究区内主要存在着地面塌陷、地裂缝等表生地质环境问题，形成了两个大的椭圆状塌陷盆地和数组地裂缝，这些塌陷盆地与地裂缝存在伴生关系。T1塌陷盆地，周长约1.3km，面积约0.12km2，地面最大沉降量为12.6m；该塌陷盆地长轴线方向上分布有三个塌陷坑，总容积为9700m3；塌陷盆地内伴生有三组地裂缝，共15条，平面形态多呈直线状、折线状，局部可见弧形，在剖面上呈上宽下窄的楔形，宽度在0.31m之间不等。T2塌陷盆地周长约1.3km，面积约0.1km2，地面最大沉降量为9.6米m；该塌陷盆地中心区域因采空塌陷形成错综复杂的崩塌及地裂缝，最宽裂缝达3m，地表土风化及水土流失严重，无法统计裂缝条数及方向，破坏土地面积约0.10km2。2、地面塌陷、地裂缝等表生地质环境主要是由于采矿过程中改变了原有岩层应力分布，破坏了原地应力的平衡而引起的。矿石采出后,原岩应力平衡遭到破坏,使围岩发生变形、位移、开裂和塌落，甚至产生大面积移动。随着采空区不断扩大，岩石移动范围也相应扩大，当岩石移动扩大到地表时，地表将产生变形和移动，形成下沉盆地或塌陷坑，局部出现断层和裂缝。3、研究区内采矿诱发地质环境效应主要有土地资源破坏、水资源破坏、植被资源破坏和居住环境破坏。表生地质环境引起该区域850间房屋出现了裂缝，14个村庄土地的平整性和原有的耕作性遭到了破坏，减少了可利用土地和耕地面积约0.1km2，数10口水井干涸，6570亩水浇地丧失了原有的灌溉能力，造成直接经济损失1525万元。4、评估结果将研究区分为两类，矿山环境影响程度严重区和矿山环境影响程度较严重区。其中矿山环境影响程度严重区面积0.28km2，为地面塌陷、地裂缝、地面沉降区域，该区危害程度大，治理难度大，难以恢复。矿山环境影响程度较严重区面积0.23km2，受地面塌陷、地裂缝影响的区域，该区危害程度中等，治理和恢复较困难。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 影响矿井岩体稳定性的主要因素
• 1.2.2 矿山开采对地质环境的影响研究
• 1.2.3 矿区生态环境恢复治理研究
• 1.2.4 矿区地质环境问题及防治对策研究
• 1.3 研究内容、方法及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 技术路线
• 1.4 取得的主要成果及创新点
• 第二章 研究区地理与地质环境概况
• 2.1 研究区自然地理概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 气象水文
• 2.2 研究区矿产资源及开发利用概况
• 2.2.1 矿产资源
• 2.2.2 矿山开采历史概况
• 2.3 地质条件概况
• 2.3.1 地质构造
• 2.3.2 地层岩性
• 2.3.3 水文地质条件
• 2.3.4 工程地质条件
• 第三章 研究区采矿诱发表生地质环境问题及形成机理
• 3.1 地面塌陷
• 3.1.1 地面塌陷问题研究
• 3.1.2 塌陷机理
• 3.2 地裂缝
• 3.2.1 地裂缝问题研究
• 3.2.2 地裂缝形成机理
• 3.3 地面沉降
• 第四章 采矿诱发表生地质环境效应
• 4.1 土地资源破坏
• 4.2 水资源破坏
• 4.3 植被资源破坏
• 4.4 居住环境破坏
• 附图
• 第五章 采矿诱发表生地质环境问题综合评估
• 5.1 评估范围和级别
• 5.1.1 评估范围的确定
• 5.1.2 评估级别的确定
• 5.2 研究区现状评估及分区
• 5.3 研究区影响预测评估
• 附图
• 第六章 采矿诱发表生地质环境问题综合治理
• 6.1 地面塌陷治理
• 6.2 地裂缝治理
• 6.3 地面沉降治理
• 6.4 土地整理工程
• 附图
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
• 附图