煤礦充填開采塌陷區(qū)地表環(huán)境損害評價研究

◎曹翠翠

在當前煤礦開采領(lǐng)域中，人們不僅重視煤礦當中煤炭資源開采效率，同時也十分重視煤礦資源開采中對于周邊環(huán)境造成的影響，以期實現(xiàn)煤礦資源開采和周邊地區(qū)生態(tài)保護的和諧發(fā)展。

一、煤礦填充開采區(qū)域塌陷分析

煤炭在工業(yè)發(fā)展以及人們生活等多個領(lǐng)域中均是重要能源，因此社會對于煤炭需求量一直較高，并且相應地區(qū)在積極的開展煤炭資源開采，以滿足社會對于煤炭資源的需求，推動社會發(fā)展。但在實際開展煤炭資源開采的階段中，由于煤炭資源深埋于地下，因此在人們完成煤炭資源開采之后就會導致地下土層出現(xiàn)空洞，雖然現(xiàn)代煤炭開采團隊在施工中會采用充填來對地下土層進行修復，但地下土層的密實程也會受到影響，進而出現(xiàn)地表塌陷等情況，給相應地區(qū)地表環(huán)境造成影響，也可能會導致相應地區(qū)發(fā)展受到影響。

當代煤炭資源開采中會對地表土層環(huán)境造成影響的問題受到了人們的重視，人們積極的開展了相應研究，以期實現(xiàn)對煤礦填充開采區(qū)域當中出現(xiàn)的坍塌情況進行有全面而有效的分析，為煤炭資源開采以及地表環(huán)境保護的和諧發(fā)展創(chuàng)造基礎。并且出現(xiàn)多種煤礦填充類型開采區(qū)域塌陷情況的分析方法，比如以模糊評價法作為基礎，同時以資源開發(fā)、社會經(jīng)濟以及自然資源作為主要內(nèi)容，科學的構(gòu)建起字礦區(qū)當中生態(tài)環(huán)境評估方案?；蛘呤且悦禾抠Y源開采區(qū)域中各種植被凈初級實際生產(chǎn)力數(shù)值作為礦區(qū)當紅中損害評估指標，使煤礦開采區(qū)域中生態(tài)環(huán)境的實際影響情況能得到有效評估。而本文對煤礦填充類型開采塌陷區(qū)域地表環(huán)境實際損害情況評價方法進行闡述的階段中，以某地煤礦作為案例，應用了模糊數(shù)方法以及綜合評價方法相結(jié)合的方式建立了科學的評估體系，對相應地區(qū)當煤礦填充類型開采區(qū)坍塌區(qū)域的地表實際損害情況進行了科學的分析，為相應地區(qū)在土地資源合理規(guī)劃以及環(huán)境治理工作的開展提供合理大量科學的依據(jù)，推動相應地區(qū)煤礦開采和生態(tài)保護的和諧發(fā)展創(chuàng)造了良好基礎。

二、評價模式分析

1.評價指標體系分析。

受到煤礦開采技術(shù)以及土層特點的影響，煤礦開采區(qū)域中有時會出現(xiàn)坍塌問題，并且這種煤礦坍塌問題的表現(xiàn)形式也較多，比如地表水系或者建筑物的損壞評、坡耕地當中水土流失、塌陷區(qū)域中的地表積水、土壤肥力缺失等等變化。因此在實際開展煤礦開采類型塌陷區(qū)域調(diào)查并建立評估體系的階段中，需要構(gòu)建出三個層次，使得評估工作能更加的成體系化、科學化。第一層是相應地區(qū)中地表環(huán)境實際損害評價指標分析。而在二層當中則包含了三個相互獨立的組成部分，首先是相應區(qū)域中建筑物以及設施的損壞情。其次是相應區(qū)域當中土壤環(huán)境養(yǎng)分條件。最后一部分是相應土層當中水土流失情況。

在第三層當中則包含了眾多單項指標，比如由水系以及道路破壞度、塌陷區(qū)域坡地坡度、建筑物實際破壞度、實際塌陷面積這五項指構(gòu)成的建筑物實際損壞程度評估體系，或者是有土壤實際酸堿性、銨態(tài)氮含量、有機質(zhì)的含量速效鉀含量、有效磷含量以及生物量這六項指標共同組成的土壤養(yǎng)分環(huán)境。

根據(jù)建立的煤礦開采塌陷區(qū)地表環(huán)境損害評價指標體系，對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，對建筑物與設施進行環(huán)境損壞評價時，參照相關(guān)地表環(huán)境損壞標準進行定量化賦值；對土壤養(yǎng)分與水土流失情況進行環(huán)境損害評價時，應用模糊數(shù)學和綜合評價相結(jié)合的方法評價煤炭開采地表環(huán)境損害情況；根據(jù)不同指標的特點，建立各指標的隸屬度函數(shù)；查閱文獻資料，結(jié)合研究數(shù)據(jù)，確定各指標隸屬度函數(shù)臨界值。

2.評價指標量化分析。

地表環(huán)境損害評價主要依據(jù)項目組調(diào)查研究和采集樣品進行分析的數(shù)據(jù)對各指標因子進行賦值。在一定范圍內(nèi)，煤礦開采塌陷區(qū)建筑物破壞程度、道路與水系破壞程度、塌陷面積、塌陷坡地坡度、有機質(zhì)、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀、表土厚度、生物量等指標的增長與煤礦開采塌陷區(qū)地表環(huán)境呈正相關(guān)，而低于或超過這個范圍，其變化對地表損壞程度影響比較小。

而煤礦開采對上述因子的損害表現(xiàn)在地表土壤環(huán)境變化上同樣存在一個適宜范圍，在此范圍之外，損害程度越大，對煤礦開采塌陷區(qū)地表環(huán)境越不利。

3.權(quán)重確立分析。

通過相關(guān)系數(shù)法，可以得出各評價指標的相關(guān)系數(shù)，再通過各評價指標的相關(guān)系數(shù)計算得出各評價指標相關(guān)系數(shù)平均值，以各評價指標的相關(guān)系數(shù)平均值與各評價指標的相關(guān)系數(shù)平均值之和的比例作為各評價因子的權(quán)重。最后，依據(jù)專家打分結(jié)果，對煤礦開采塌陷區(qū)地表各指標的權(quán)重系數(shù)進行修正。

三、評價結(jié)果處理分析

根據(jù)模糊數(shù)學中的加乘法原則，5項建筑物與設施指標之間采用加法合成，求得建筑物與設施指標值BFI，6項土壤養(yǎng)分指標之間也采用加法合成，求得地表土壤養(yǎng)分環(huán)境的指標值SFI，3項水土流失指標加法合成同樣可以獲得地表水土流失環(huán)境的指標值SLI。然后在第2層相互獨立的SFI和SLI之間采用乘法合成，求得煤礦開采地表環(huán)境損害綜合評價指標IFI。計算公式為：

式中，ω（x）、ω（y）、ω（z）分別為煤礦開采地表環(huán)境損害各指標的權(quán)重系數(shù)；f（x）、f（y）分別為養(yǎng)分指標和地表水土流失環(huán)境指標的隸屬度值。

四、評價體系應用關(guān)鍵點

地表塌陷范圍小、深度淺，塌陷區(qū)域的范圍較小，目前的塌陷區(qū)域大約為采空區(qū)面積的4倍，塌陷坡地坡度為3，破壞程度為Ⅰ級。充填開采工作面地表主要為農(nóng)田，無河流、湖泊等水系，工作面附近村莊主要有王樓、廟前村，連接村莊有1條水泥路。充填開采至今，村莊未見明顯沉陷跡象，水泥路可見裂痕，但不影響車輛和行人通行，地表設施損害程度Ⅰ級。同時，從農(nóng)業(yè)景觀和農(nóng)作物生長角度來說，除塌陷中央?yún)^(qū)域由于季節(jié)性積水的原因，旱季農(nóng)作物生長受到影響，在其他受煤炭開采影響下沉的區(qū)域，農(nóng)作物生長基本不受影響。

五、結(jié)束語

在當代進行煤礦開采施工的階段中，人們也越越發(fā)的重視煤礦填充類型塌陷區(qū)域中地表環(huán)境的損害程度分析，以期實現(xiàn)煤礦開采以及相應地區(qū)有生態(tài)保護的和諧發(fā)展。而在工作人員開展相應工作的階段臟中，不僅要嚴格遵守相應操作規(guī)范，同時還要能積極的掌握新型技術(shù)，使得評價工作能具有更好的質(zhì)量。