矿山开采对土地的破坏及对策探讨毕业设计

矿山开采对土地的破坏及对策探讨毕业设计目录1绪论 (1)1.1 煤炭在我国能源结构中的重要作用 (1)1.2 我国煤炭工业发展现状 (1)1.3 我国矿山开采现状 (2)1.4 矿山绿色开采的提出 (3)1.4.1 传统煤矿开采 (3)1.4.2 可持续发展的提出 (3)1.4.3 国际环保组织强烈呼吁 (3)1.5 研究的目的和方法 (4)2煤矿开采对土地的影响 (5)2.1 煤矿开采对土地资源的破坏 (5)2.1.1 地下开采引起的岩层移动 (5)2.1.2 地下开采引起的地表移动形式 (6)2.1.3 地表移动盆地移动和变形分析 (8)2.1.4 稳定后主断面移动和变形分布规律 (9)2.1.5 地表移动和变形对建筑物的影响 (15)2.1.6 建筑物下采煤的保护措施 (19)3 煤矿开采对铁路的影响及保护措施 (23)3.1 煤矿开采对铁路的影响及防护措施 (23)3.1.1 线路坡度的变化 (24)3.1.2 竖曲线半径的变化 (24)3.1.3 钢轨下沉差的影响 (24)3.1.4 横向移动变形对线路的影响 (24)3.1.5 线路纵向移动变形的影响 (25)3.1.6 铁路下采煤技术措施 (25)4 煤矿开采对公路的影响 (26)4.1 地下开采对公路的影响 (26)4.2 公路下采煤技术措施 (26)5 土地破坏对策探讨—土地复垦 (28)5.1 国外矿区土地复垦研究现状 (28)5.2 充填复垦工程 (29)5.2.1 煤矸石充填工程复垦模式 (29)5.2.2 粉煤灰充填工程复垦模式 (29)5.3 非充填复垦工程 (30)5.3.1 直接利用法 (30)5.3.2 修复法 (30)5.3.3 疏排法 (33)5.3.4 挖深垫浅法 (34)5.4 生态工程复垦 (34)6 绿色开采技术 (35)6.1绿色开采理论体系与总体框架 (35)6.2 主要技术现状 (36)6.2.1 保水开采 (36)6.2.2 煤与瓦斯共采技术 (36)6.2.3 充填开采技术 (38)6.2.4 煤巷支护 (39)6.2.5 煤炭地下气化技术 (40)6.2.6 煤巷支护与矸石处理 (41)6.2.7 条带开采 (41)7实例分析 (46)7.1东山矿区主要地质环境 (46)7.2 矿区地质环境的影响和破坏 (47)7.3 矿区主要地质环境的防护问题 (51)结束语 (53)致谢 (54)参考文献 (57)1绪论1.1 煤炭在我国能源结构中的重要作用煤炭储量、产量和人均占有量，是衡量一个国家、一个地区经济实力和发展潜力的重要指标。

煤炭在我国能源结构中约占75 % ，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。

我国煤炭资源丰富，煤炭资源分布面积约60多万平方公里，占国土面积的6%。

根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤炭资源总量5.57万亿吨，煤炭资源潜力巨大，煤炭资源总量居世界第一。

已查明资源中精查资源量仅占25%，详查资源仅占17%。

探明储量达到10202亿吨。

其中可开采储量1891亿吨，占18%，人均占有量仅145吨，低于世界平均水平。

1.2 我国煤炭工业发展现状进入21世纪，我国煤炭工业快速发展，2000年全国产煤9.9亿吨，2001年产煤11.04亿吨，2002年13.8亿吨，2003年16.67亿吨。

2004年全国产煤19.56亿吨，占全国一次性能源生产总量的74.3%，当年煤炭销售量为18.91亿吨，占全国一次性能源消费总量的65%，生产力水平显著提高，产业结构调整取得重大进展。

煤炭是我国能源安全的基石。

我国的煤炭产量已是世界第一位，是煤炭生产大国，现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力同时，我国煤炭开采技术装备总体水平低，煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构。

技术和装备水平低。

全国煤矿非机械化采煤60%。

大中型国有重点煤矿装备水平较先进，但设备老化程度较大；小型矿井生产技术装备水平极低，煤矿生产工艺落后，作业人员过多、效率低。

保障煤炭供应是国家加强煤炭工业宏观调控的重点之一，挖掘煤炭生产潜力，加快大型煤炭基地建设，是重要措施。

为此，只有大幅提高大中型煤矿产量，才能在保障煤炭稳定供应的前提条件下，遏制小煤矿发展和淘汰小煤矿，完成煤炭生产结构优化调整。

1.3 我国矿山开采现状长期以来，煤炭大规模的开发和利用主要沿用传统的、粗放型的生产经营方式，造成大量污染物的产生和排放，引发许多环境污染和生态环境破坏问题。

然而，由于长期以来煤矿矿山追求短期的经济效益，对矿山的环境保护问题重视不够，造成了严重的环境污染，特别是在煤炭行业不景气的时候，煤矿更是没有精力顾及环境保护，加之管理监督不善，使煤矿环境状况更加恶化。

尤其是过度及不合理地开采与开发，已对矿山及其周围环境造成了严重的污染并诱发出了多种环境地质灾害。

由于露天矿和井下矿煤炭的开采，煤矿每年从地表或地表深处开采出大量的煤炭和岩石，这不但会造成地面塌陷，还有可能破坏地球表层的地质构造，诱发山体滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害，此外，地面塌陷不仅导致土地资源劣化，而且破坏了土地原有的水循环系统，严重的会造成土地荒漠化。

煤炭开采的同时排出大量的煤矸石，由于煤矸石的堆积，占用大片的土地，使地形地貌发生改变，遭到破坏，影响生态平衡。

1.4 矿山绿色开采的提出1.4.1 传统煤矿开采传统的煤矿开采多以小煤矿为主，科技含量低，煤矿开采效率低下，一味追求经济效益而忽视了对于环境的影响，忽视了资源环境的有限容量，虽然这种粗放型的发展曾经一度为我国带来了无比巨大的经济腾飞，帮助了我国的大工业的发展，但却对我们现在的经济集约型环境友好型和谐社会的建设目标带来了极大的阻碍。

因此对于新时期的大工业建设，绿色煤矿开采势在必行。

1.4.2 可持续发展的提出可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。

它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子后代能够永续发展和安居乐业。

1.4.3 国际环保组织强烈呼吁资源与环境问题是一个全球性的战略问题。

世界自然保护同盟、联合国开发署和世界野生生物基金会共同提出了《保护地球—可持续发展战略》。

我国制定的《中国21 世纪议程》把资源与环境问题提到了前所未有的战略高度。

煤炭资源的开发也同样造成了较大的环境污染，破坏了人类生存的自然环境，我国大规模的煤炭开展也证明了这一点。

煤炭开采过程对环境的破坏是多方面的: 水资源的污染与破坏、土地的破坏，排放出的瓦斯造成的温室效应，再加之煤炭利用中产生的二氧化碳对大气的破坏等都严重限制了煤炭工业的发展。

事实上，正是出于对环境保护要求的考虑，人们越来越多地放弃作为燃料的煤炭，去寻求高效、洁净的绿色能源。

在这种大的环境保护前提下，煤炭的开采技术必须放弃原来的那种粗放型开采模式，而应充分考虑环保要求，采用既能提高资源回收率，又不破坏自然生态环境的开采方法，走煤炭可持续发展的道路。

1.5 研究的目的和方法以东山矿煤炭开采对周边地质环境的影响为例，采用收集资料的方式，对目前中国煤矿开采过程中对地表破坏进行论述，探讨具体治理土地破坏问题的对策以及实行以ISO14000环境管理标准为基础的矿区生态环境管理体系和开发绿色开采技术的重要性。

2煤矿开采对土地的影响煤炭开采对土地的破坏相当严重, 据国家环保总局调研,煤炭每新增100万t/a 产能, 将形成地表塌陷或挖损面积2 100公顷。

目前全国采煤沉陷区面积已达40 万公顷, 造成大量土地破坏和移民搬迁。

由于开采, 地表塌陷造成我国东部平原矿区土地大面积水、受淹和盐碱化,不仅使区耕地面积急剧减少, 而且加剧了人口与土地、煤炭与农业的矛盾; 西部矿区的地面塌陷加速了水土流失和土地荒漠化。

同时采煤引起的地表塌陷还引发大量山体滑坡、崩塌和泥石流等自然灾害, 严重破坏矿区的土地资源和生态环境。

我国耕地资源人均数量少, 质量低, 耕地后备资源不足。

为保护矿区生态环境, 实现耕地的复垦利用和矿区的可持续发展, 探讨开采沉陷对土地造成的破坏以及预测评价是十分必要的。

2.1 煤矿开采对土地资源的破坏2.1.1 地下开采引起的岩层移动岩体的应力状态（1）未受采掘影响的岩体受到各个方向力的约束，处于自然应力平衡状态。

（2）岩体的应力状态主要取决于上覆岩层的重量和性质。

如图1所示假设在深度为H 的岩体，有一个小的单元立方体，在开采之前处于原始应力平衡状态，它的各面上的剪应力认为是零，铅直应力z δ =r H （2-1）r ——容重；H ——采深；X δ=Y δ=K •r •H （2-2）K ——侧压系数 。

图1 单元立方体受力图Figure 1 The unit cube by sought2.1.2 地下开采引起的地表移动形式1.地表移动盆地开采影响到地表之后，在采空区上方形成一个比采空区大得多的沉陷区域，对地表的建筑、道路、河流、铁路、生活环境等有影响。

地表移动盆地的形成：（1）当工作面推进一段距离之后才在地表产生显著的移动。

（2）随着工作面的推进，采空区的扩大，下沉盆地也逐渐扩大。

（3）当采空区达到一定程度时，最大下沉将不再增加而形成一个平底的下沉盆地。

（4）当工作面停止以后，地表的移动不会马上停止，要延续一段距离时间。

2.裂缝及台阶（产生在边缘区）产生裂缝的条件与有无松散层及其厚度有关。

塑性大：变形值超过6-10mm/m，地表产生裂缝；塑性小：变形值超过2-3mm/m，产生裂缝。

一般地表裂缝与地下采空区不连通，到一定深度可能尖灭。

3.塌陷坑产生条件：开采急倾斜煤层或某种特殊的地质采矿条件下易产生。

（1）塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。

由于煤柱的抽冒，结果在地表形成漏斗状塌陷坑。

（2）在采深很小或采厚很大的情况下，也会在地表产生漏斗状塌陷坑。

（3）在有流砂层的情况下，由于防水煤岩柱小而导致水砂溃入井下，在地表形成塌陷坑。

（4）开采缓倾斜煤层时，由于露头入采深不大，可能形成塌陷坑。

2.1.3 地表移动盆地移动和变形分析地表主断面某一点的下沉Hno、Hnm分别为第n个点初次观测和第m次观测时的高程。

正值代表该点下沉；负值代表该点上升。

通常用w表示。

Wn=Hno-Hnm （2-3）单位mm水平移动Ln0、Lnm 分别表示初次观测和第m 次观测时地表n 点至观测线控制点间的水平距离。

通常用u 表示。

符号规定：在倾斜主断面，指向上山方向的水平移动为正，指向下山方向的水平移动为负，在走向主断面上向右移动为正，相反为负。

Un=Lnm-Lno （2-4）单位mm倾斜变形地表倾斜变形是指相邻点在竖直方向的相对移动量与两相邻点间水平距离的比值。