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毕业设计第I页共II页目录1引言..............................................................11.1煤矸石废弃地的形成..........................................11.2煤矸石的理化性质............................................11.2.1煤矸石的物理性质.......................................11.2.2煤矸石的化学性质.......................................21.3煤矸石的危害................................................21.3.1煤矸石堆积侵占大量土地.................................21.3.2煤矸石淋溶水污染危害...................................21.3.3煤矸石自燃对大气的危害.................................31.3.4煤矸石粉尘危害.........................................31.3.5煤矸石对环境景观的危害.................................31.3.6其他危害...............................................31.4本课题研究的必要性与重要意义及目的..........................31.4.1本课题研究的必要性.....................................31.4.2本课题研究的重要意义...................................41.4.3研究目的...............................................42国内外矸石废弃地治理的研究现状....................................62.1国内治理矸石废弃地的进展....................................62.2国外治理矸石废弃地的进展....................................72.3当前研究中存在的问题及原因..................................92.3.1存在问题...............................................92.3.2问题存在的原因........................................103研究结果.........................................................113.1矸石废弃地立地类型划分.....................................113.1.1划分的目的............................................113.1.2划分的意义............................................11毕业设计第II页共II页3.1.3矸石废弃地立地类型划分的原则、依据....................123.1.4矸石废弃地立地类型划分的方法..........................133.1.5立地类型划分结果评价..................................143.2矸石废弃地生态景观建设规划设计方案.........................153.2.1设计目标、原则........................................153.2.2生态景观规划..........................................174实施方案与保障措施................................错误!未定义书签。4.1技术措施设计依据............................错误!未定义书签。4.2水土保持工程技术措施........................错误!未定义书签。4.3景观绿化工程设计............................错误!未定义书签。5综合评价..........................................错误!未定义书签。6结束语............................................错误!未定义书签。附录..............................................................26参考文献..........................................................27致谢..............................................................29毕业设计第1页共29页1引言自然界中凡是能提供给人类生活和生产所需要的任何形式的物质均可称为自然资源。它是人类赖以生存的基础，是社会、经济发展的基本条件，对不可再生资源而言，提高其利用效率，保护环境，提倡资源可持续发展是当今国际社会的主旋律。可持续发展就是要正确处理自然资源的持续利用与生产废弃物排放之间的关系，强化环境的价值观念和生态道德，促进资源的有效利用，抑制环境污染的发生，促进经济效益、社会效益和环境效益的协调统一[1]。作为我国经济生产主要能源的煤炭工业在促进国民经济发展的同时也带来了一系列的生态环境问题，如空气、地表水、地下水、土壤的质量下降，生态系统退化，生物多样性丧失，周边景观受到破坏，农作物减产等[2,3]。这些生态环境问题已不单单是一个环境污染问题，而是关系到一个国家经济发展和人类生存的根本性问题，因此有必要对煤矿废弃地区域进行景观恢复与生态景观重建[4]。1.1煤矸石废弃地的形成煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石，一般常将采煤过程和洗煤厂生产过程中排出的矸石叫煤矸石[5]。煤矸石是矿业生产过程中排出的固体废弃物，主要采用绞车提升、翻矸机倾倒排放，自然成堆，露天堆放，理化性质异于普通岩石[2,6]。1.2煤矸石的理化性质1.2.1煤矸石的物理性质煤矸石长期露天堆放，在地球重力、大气降水、外力作用以及自燃作用下，坚硬的大块岩状研石变成大小不等的碎状岩块。其中砂砾约占70%，粉粒占10%左右，通透性良好。据研究表明，矸石堆表层风化物容重为1.2Kg/m3，孔隙度约为40%，含水量8.1%-10%，空气含量35.8%[7]，夏季高温地表可达40-50℃，自然安息角一般为37°左右，表面风化程度不一，基质层薄，基质的理化性质及水、气、热状况差，肥力低下，极其干旱，遇高温容易发生自燃。各煤矿由于所处位置不同、煤层成因不同、地质条件与采煤技术相异等因素，煤矸毕业设计第2页共29页石的岩石组成差异也较大，成分较复杂[8]，主要由页岩(炭质页岩、泥质页岩、粉砂质页岩)，泥岩类(泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩)，砂质岩(泥质粉砂岩、砂岩)，碳酸岩类(泥灰岩、灰岩)及煤粒、硫结核组成[9]。炭质泥岩、炭质页岩风化很快，一般半年内即可风化成碎屑，泥质和钙质的砂岩、粉砂岩也较易风化。1.2.2煤矸石的化学性质煤矸石的化学组成是评价其环境效应最基本的数据，因成因、层位不同，其化学组成也各异。一般而言，其常量组分为C、Si、Na、K、Ca、Mg、S、Fe等，通常以氧化物的形式存在，余运波等[10]报道表明，煤矸石样化学成分中SiO2和A12O3占较大比例，此外还赋存多种微量元素，如Be、Cu、Pb、As、Mn、Cr、Cu、Hg、Zn、Ba。1.3煤矸石的危害1.3.1煤矸石堆积侵占大量土地煤矸石露天排放，侵占大量土地。据统计[11]，我国矸石产量约为原煤总产量的15%-20%，已累计储存量达70亿t，占地70Km2，而且以年排放量15亿t(占地67Km2)的速度增长，而矸石的综合利用率尚不到15%，约300万t，余下矸石多采用圆锥式或沟谷倾倒式自然松散地堆放在矿井四周，如果矸石堆积过高、坡度过大、受到人为干扰影响，或受到爆炸或暴雨侵蚀时，就容易形成坍塌、滑坡、泥石流等灾害，危及人民生命财产安全[12]，如枣庄煤矿北煤井一矸石堆，1994年发生坍塌时导致17人死亡，7人受伤。1.3.2煤矸石淋溶水污染危害煤矸石在风吹日晒、雨淋等自然条件的作用下易发生物理风化的剥蚀作用和化学风化，矸石中的有毒重金属元素如铅、铬、汞、砷等渗入土壤，污染地表水体和地下水体，由于地表水和地下水径流的渗流作用而污染研石堆周围土壤，如果地下水径流缓慢或排水不畅，水体中的HCO3-，Mg2+，ca2+、K+，Na+容易造成滞流区土壤盐渍化，从而破坏土壤结构，损害地表植被，生物生产力降低，使农田作物减产。一般情况下，盐渍化土壤可使水稻减产50%-60%，蔬菜减产20%-30%。煤矸石中的重金属元素通过淋溶途径进入植物体内并通过食物链生物放大，对生物产生毒害。毕业设计第3页共29页1.3.3煤矸石自燃对大气的危害温度达到燃点时(煤的燃点一般为360℃)，煤矸石堆中的残煤及其它可燃物便可自燃释放出大量有毒有害气体，如SO2、CO、CO2、H2S、NOx等，并伴有大量烟尘，污染周边大气环境，影响植物生长发育，危害周边居民的身体健康。我国矸石堆的自燃率很高，据调查显示，淮河以北半干旱地区的1072座矸石堆中，有464座发生过自燃，自燃率高达43.3%[13]。1.3.4煤矸石粉尘危害煤矸石在风力的作用以及运输过程中产生的粉尘中含有多种对人体健康有害的元素，一旦被吸入人体，会引发呼吸道疾病，甚至提高癌症的发病概率。1.3.5煤矸石对环境景观的危害煤矸石的堆放不仅埋压破坏了原地貌植被，而且排放过程中产生的粉尘与自燃时产生的有毒物质对植物的生长发育也有较大影响，主要表现为植物生长缓慢、生长量降低，草地植被种类减少、病虫害增多等，这对矿区的植被环境造成了严重危害。而且矸石巨大乌黑，与周边的自然环境和人工环境也极不协调，破坏周边景观。1.3.6其他危害煤矸石堆积要开挖地表，弃土弃渣，破坏土地和植被，从而减少地面植被覆盖率。植被覆盖率的减少会改变地表径流和地表糙度，使土壤抗蚀指数降低，加剧水土流失，土壤营养元素损失，造成地力衰退。煤矸石堆积可以通过对地表的扰动对生物群落造成很大的危害，特别是大型煤矸石的陆续堆积可能造成废弃地周围甚至是更大范围内生物多样性减少和生态平衡的失调。煤矸石大量堆积容易引起地质结构的强烈扰动，有产生地面塌陷的危险。由于缺乏科学治理规划和资金投入，致使矿山地质环境不断恶化，威胁人民生命财产安全，严重影响地区投资环境和对外形象，阻碍经济社会可持续发展[14]。1.4本课题研究的必要性与重要意义及目的1.4.1本课题研究的必要性根据生态学顶级演替理论，顶极稳定群落是与当地的气候、地形、土壤等环境因子相适应的一种稳定群落。大多数生态学家认为演替前期的群落为后期的群落提供适宜的环境条件，起到促进作用，经过演替最后达到顶极群落。但是这种演替若要演替到顶极毕业设计第4页共29页群落可能会经历上百年的时间或更长。在矿产资源丰富的地方，由于过度开采或开采方式不正确，自然景观及自然过程被人类破环的面目全非，一般说来，生态系统有自我恢复与自我条件的能力，但是在受到剧烈的外界因素干扰后，受损生态系统自我恢复能力会大大减弱或者恢复时间增长。如果能通过人为手段，人为提供组成顶极