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。
关键词：陕北生态脆弱区；煤炭开采；地质环境影响
1、前言
长期以来，煤炭工业的首要任务就是尽最大可能地采出煤炭资源，很少去考虑煤炭开采引起的地质环境变化以及其对人类的不良影响或危害。近十年来，随着世界范围内对环境普遍的重视，我国煤炭开发已不仅只是重视产量，而已开始注重开采引起的环境问题及其造成的反约束作用，并就一些重大、典型煤矿环境问题开展研究。寻找各种途径解决由于煤炭开发利用产生的破坏生态、浪费资源和污染环境问题，已成为可持续发展领域中的重要课题之一。对于生态脆弱区而言，煤炭的开采对地质造成的问题更加巨大。
2、陕北生态脆弱区煤炭开采对地质环境影响的研究
2.1煤炭资源开采诱发的环境地质问题
煤矿开发对地质环境的影响必然是多方面，其不仅通过直接的物理作用引起了地面沉陷、地下水流场的变化、水质污染以及其它动力地质现象等，而且，由于矿山开发还对经济有促进作用，往往引起人口的增加，配套工农业发展，必然引起环境质量恶化，如果不采取必要的措施，对于环境本来就是十分脆弱的地区，其后果不堪设想。煤矿开发改变了地质环境中地下水的流态、地形地貌、表土性质、地球化学环境等，从而造成地面变形以及塌陷，加剧水土的流失、诱发沙漠化和其它地质灾害发生，破坏土地及水资源，造成植被减少、大气污染等；这里，我们仅将地下采矿活动引起地质环境变化作为重点。
2.1.1矿区地面沉陷对地质环境的作用
矿区的地面沉陷包括：下沉和下陷（塌陷）两种形式，二者都属于地表型环境工程地质的问题，且二者存在着因果关系，后者是前者发展的结果。
①连续或盆地式下沉
下沉通常将形成一个没有阶梯状变化的光滑地表下沉剖面。与下沉区域的大小或开采的深度相比，地表测点的位移或许只具有弹性数量级大小。通常会出现在较软、或弱相对埋深较大的非脆性的岩层覆盖下的缓倾斜或水平薄矿体开采区导致这种类型地面的下沉。连续下沉形成移动的盆地，盆地面积通常比采空区的面积大，其位置和形状与矿层的倾角大小都有关。自盆地中心向边缘，变形特征可以分为三个区：均匀下沉区、轻微变形区、移动区；区域地表变形分为三种变形和两种移动，三种变形是弯曲、倾斜和水平变形，两种移动都是水平移动和垂直移动。
②不连续下沉地区
在一定有限的地表面积范围上产生很大地表位移是不连续下沉特点，并在下沉剖面的表面上产生不连续的间断面或阶梯状的变化。多种的采矿方法可引起这种类型的地表下沉，或有可能是突然发生，影响范围变化很大。煤矿开采引起的地表沉陷，主要由地下掏空和疏干排水两方面引起，在我国东部矿区，这种现象发生的危害有：破坏农田，损害建筑，损坏市政设施等等。在榆神府矿区，其主要危害是诱发黄土滑坡、疏松表土，增加水土流失及沙漠化强度、造成地表水份蒸发，影响植被生长。地面沉陷的影响因素众多，其中在煤层倾角及上覆基岩变化不大时，其主要影响因素则为煤层的深厚比；对于煤层有多层地区，我们可以用各煤层深厚比的加权平均来标示煤层开采造成的对地面沉陷的影响。
2.1.2煤层回采覆岩移动对地质环境的作用
煤层开采后，造成顶板岩层破坏，形成导水裂隙带，导水裂隙带发育到砂层水(萨拉乌苏含水层)或地表水体时，或严重破坏含水层下的隔水层黄土和红土时，会导致区内地下水、地表水入渗到采空区，造成浅层水资源明显减少，砂层水位埋深增大，恶化地质环境。
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2.2矿区煤炭开采活动对原有地质环境综合影响分析
地下水位、水质、水量、地形地貌、以及特定的地层结构及其状态构成了一个完整的环境地质系统，此数因素之间相互的作用、相互的影响、互为动力则构筑了系统的演化、发展的基本模式和规律。采矿活动对地质环境的影响，则是通过影响环境地质系统各个因素和因素之间的时空配置来起的作用。由于采矿活动的特点，诸如大土石方的移动量、疏干排水等等，必然会对地质环境造成很大影响；煤矿开采的同时，必然产生很多“副产品”。这些“副产品”处置和排放，必然会造成土地占用、空气和水污染以及侵蚀模数增加；可见，采矿活动对环境地质系统的内部因素和外部环境都会造成很大影响，从而对地质环境造成直接和间接破坏，加剧了环境地质问题发生。对于榆神府矿区来说，若不采取有力的环境保护措施、采用地质工程来加以治理，就会造成水土的流失加剧、沙漠化大面积的发生、水质污染、水资源量严重的不足，从而造成环境恶化，阻碍经济的发展，甚至可能迫使煤矿停产，不但原有的环境难以的保持，面对滚滚而来的黄沙，剩下的恐怕就只有惊慌失措了。
2.3煤炭开采中各因素对地质环境影响分析
导致环境地质问题因素是多方面的，而各个因素所起到的作用在程度上又存在着差异，因此，可以通过GIS分析的方法，对单因素进行分析，筛选出影响地质环境质量的主要因素，对建立合理的地质环境质量评价模型非常有必要。而本论文所考虑的因素仅仅局限于地质因素范围内，如气候因素也会影响到一个地区环境质量好坏，但其不属地质因素，因此没有考虑。
2.3.1潜水位
地下水是影响榆神府矿区的关键的因素，其中潜水位埋深是重中之重。由于
该区的地表水极其缺失，极少的降雨量，维系该区水平衡就是地下水形成的生态系统。潜水位对不同的植物在不同的深度的作用范围内是不同的；潜水位为地表水体或者在埋深极浅时，除了促进植物生长，还能直接改善岩土的物理力学性质，此时，当地区的潜水位降低到草本植物及灌、乔等植物能够可以直接或间接吸收时，区域环境质量就表现出较好的状态；大量的植物在本地区的地表的出现及覆盖，这种状况对本地的水土流失或地区环境的沙漠化，都不大容易出现，地区的环境质量一般会比较好。当区域的潜水位下降到更低时，有些草本植物会因吸收不到水分渐渐的死亡，其它部分耐旱、抗酷热部分类型的草本植物或许能够得以幸免，但一般情况已经损失大半，这个时候植物的根系比较发达灌木没有太大的影响；区域地区的水位继续的下降，渐渐的，灌木植物难以幸免，随后乔木植物就会全部死亡。这时，小草也被风沙吹拂，导致死亡，最终使区域地质环境质量彻底恶化走向沙漠化。
2.3.2水质量
水质量是区域环境主要影响因素，水质量的本身因素会影响人类生存环境的好坏，水质量差影响植物正常的生长。本区域，强烈水蒸使地表水体矿化度非常高，水体边缘会是风沙遍野，恶劣的水质量严重的影响植物繁衍生长，风沙侵袭，产生沙漠化。地方病的流行，很大程度上是由于地下水质的原因。由此可见，水质对于环境质量的影响具有十分重要意义。
2.3.3岩土类型
一般来说，原生区域地质环境质量好坏，和区域的基础岩土环境关系密切；一方面，通过地下、地表水岩土的地球化学环境和相关的生物链间接地影响人类生存环境。另一方面，工程的稳定性由区域基岩的岩土环境物理力学性质和岩石本身的属性决定着其容易腐蚀的程度。另外，岩土属性及矿物质的肥性影响植被生长繁衍，造就环境地质问题的产生和发生。是区域的环境地质问题在恶劣外因共同作用下的导致的结果。区域的潜水位与区域的岩土类型关系密切，这是由于区域地区的岩土大部分是沙性土，这个类型的土持水性差，没有地下水直接补给，很难满足植物生长在当地干燥的气候条件下。岩土类型也是影响地质环境质量的重要因素之一。
3、结语
生态脆弱区煤炭开采地质环境效应和评价技术是一个交叉学科的科学研究内容，过程机理复杂，是一个重大的科学和工程难题。本文只是从地质资源方面对其进行了分析。本文的研究成果仍需时间的检验
参考文献
[1]王双明，黄庆享，范立民等.生态脆弱区煤炭开发与生态水位保护[M].北京：科学出版社，2010.
论文作者:戚向华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：地质论文; 环境论文; 地表论文; 因素论文; 环境质量论文; 煤炭论文; 岩土论文; 《防护工程》2018年第29期论文;