寧夏礦山地質(zhì)環(huán)境評價與動態(tài)監(jiān)測分析.pdf

1、本文在查明寧夏全區(qū)存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題及潛在危害的基礎(chǔ)上,基于ArcGIS,采用綜合評判法對寧夏全區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了量化分區(qū)評價,并分析了礦山地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)展趨勢;建立了寧夏石嘴山礦區(qū)的GPS變形監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)可對礦區(qū)地表變形進(jìn)行實時自動化監(jiān)測;應(yīng)用遙感技術(shù)實現(xiàn)了石嘴山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測;采用兩時相DEM疊加、數(shù)值模擬及概率積分法分析了石嘴山礦區(qū)地表變形特征,預(yù)測了地面塌陷發(fā)展趨勢,并通過對代表性剖面的有限元數(shù)值模擬,揭

2、示了采空區(qū)覆巖應(yīng)力分布和變形破壞機理。從而為寧夏礦山地質(zhì)環(huán)境評價、監(jiān)測和地面塌陷機理研究提供了新思路和新方法,并對合理開發(fā)礦產(chǎn)資源、有效保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境和礦山生態(tài)的恢復(fù)與重建有重要參考價值與實踐意義。取得的主要研究成果如下:
　　(1)在查明寧夏全區(qū)存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題基礎(chǔ)上,依據(jù)各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,遵循可比性、簡要性、整體性和可操作性原則,建立了包括地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害、礦山開采狀況、資源損毀、三廢

3、排放、水環(huán)境影響和環(huán)境治理率7項準(zhǔn)則層和21項指標(biāo)層的評價指標(biāo)體系。
　　(2)基于ArcGIS,采用綜合評判法對寧夏全區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了量化評價,其中各評價指標(biāo)權(quán)重運用層次分析法與粗糙集理論相結(jié)合的組合賦權(quán)法確定。參考量化評價結(jié)果,結(jié)合實地調(diào)查資料,將全區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境劃分為影響嚴(yán)重區(qū)、較嚴(yán)重區(qū)和較輕區(qū)3個大區(qū)34個亞區(qū),并對各亞區(qū)的地質(zhì)環(huán)境背景、主要礦山環(huán)境地質(zhì)問題及其危害進(jìn)行了綜合評述。
　　(3)建立了石嘴山礦區(qū)G

4、PS變形監(jiān)測系統(tǒng)。在該礦區(qū)共布設(shè)了1個GPS參考站、67個GPS監(jiān)測點及16個傳統(tǒng)大地測量監(jiān)測點,重點介紹了該監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),整體設(shè)計、包含的各子系統(tǒng)及自動化監(jiān)測的實現(xiàn)過程。
　　(4)運用遙感技術(shù)實現(xiàn)了石嘴山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測。分別選取該礦區(qū)開采初期、礦山地質(zhì)環(huán)境治理前、治理后三期遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯,并對解譯成果進(jìn)行疊加,得到地類動態(tài)變化圖和矩陣,解譯分析結(jié)果表明:上世紀(jì)70年代到2003年間,耕地和植被覆蓋區(qū)面積急劇

5、減小,向荒地及城鎮(zhèn)居民點的轉(zhuǎn)化尤為明顯,這主要是由城市化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及水土流失造成;煤堆、水體、矸石山等面積都呈快速增長的趨勢,主要由荒地轉(zhuǎn)化而來,是采礦活動造成,礦區(qū)的環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。2003年到2009年間,植被覆蓋區(qū)面積的增速最快,主要由荒地和城鎮(zhèn)居民點轉(zhuǎn)化而來,而矸石山、荒地等覆被面積都有明顯減少,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到很大改善,顯示出地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)的成效。
　　(5)選取石嘴山礦區(qū)兩時相DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析,得到了

6、地表高程的變化情況:上世紀(jì)70年代~2003年間,礦區(qū)高程最大下降幅度為27.5m,沉降量較大的都分布在塌陷坑處,高程下降10~27.5m,并得到了七個較大塌陷坑的最大垂直位移和塌陷范圍。同時選取4個典型剖面,對兩時相地形線進(jìn)行疊加分析,與塌陷坑相對應(yīng),得到了更為直觀的地面塌陷位移與范圍變化情況。
　　(6)選取石嘴山礦區(qū)三個典型剖面,按照礦區(qū)實際開采情況,建立了離散元開采沉陷模型,得到了各開采水平的最大垂直位移和塌陷范圍;采用概