宝日希勒矿区水文地质条件及地下储水可行性研究

为了解决宝日希勒露天矿季节性矿坑水富余和用水短缺问题,实现矿区水资源的合理调蓄利用,在对矿区地质、水文地质、构造等条件进行研究的基础上,开展了矿坑水量质特征、典型污染组分处理等方面的研究。结果表明:宝日希勒矿区位于完整的陈旗煤田水文地质单元内,为波状高平原地貌,第四系底板高于区域地下水位,属于透水不含水地层;白垩系大磨拐河组各含水层之间水力联系不明显,煤层是其主要含水介质;受地质构造及古地理环境控制,宝日希勒矿区的东、南、北三面为隔水边界、西部为补给边界,形成了相对封闭的向斜蓄水构造;首采区东侧为一背斜轴部,且发育1条北北西向正断层(F15),由于含隔水层交错,与二采区之间形成了隔水性能较好天然坝体(坝体宽度>200 m),在首采区西侧建设地下储水库,既能保证二采区内排土场和采坑安全,又可以实现首采区西侧有效储水,储水库容可达119.0×10^(4) m^(3);矿区用水季节性差异较大,冬春季矿坑水富余量为72×10^(4)~81×10^(4) m^(3),矿坑水经混凝沉淀预处理和土壤表层强化处理,将宝日希勒矿坑水中浊度降至水质标准限值,可以实现矿坑水地下储存的量质安全。通过确定安全的地下储水地址,研发科学合理的预处理工艺,实现了宝日希勒矿区矿坑水的有效保护和可持续利用。

宝日希勒矿区煤炭资源开发的生态环境影响评价

针对呼伦贝尔地区草原生态环境保护和煤炭资源开发的双重需求,以宝日希勒矿区为例开展了煤炭资源开发生态环境影响评价研究,确定了宝日希勒露天煤矿对周边草原生态的影响方式和范围。研究分析了30余年来呼伦贝尔草原生态的演化特征,认为水分是草原植被退化的首要限制因子,全球气候变化带来的气温升高、过度放牧、城镇化、矿产开发、农业生产等因素也直接和间接地造成草原植被退化与逆向演替。根据宝日希勒矿区的特点,基于草原区生态本底与景观生态服务功能,建立了草原区景观生态健康CVORE评价模型与景观干扰识别方法,发现放牧对区域景观生态健康的影响比煤炭开采更为显著,露天煤矿对草原区景观生态健康程度的影响距离为1~2 km;获取了煤炭开采对典型生态因子的影响范围,认为煤炭开发对地表生态变化的影响强度大但范围有限,对植被指数、植物优势物种等指示生态因子的最大影响范围为2 km,且植被密度、有机质和速效磷含量均服从正态分布,其中矿区植被密度空间变异受资源开发利用、放牧等随机因素影响较大,受地形、成土母质等结构性要素影响较小;对土壤养分及土壤湿度的影响距离为1 km,且表层土壤中细菌总量和放线菌数量显著降低、真菌数量变化不明显,短时间干扰仅显著影响过氧化氢酶的活性。

东部草原露天开采对植被与土壤养分空间异质性影响

东部草原露天煤矿开采多年后,矿区周边草原生态系统植被种群与土壤养分逐渐发生变化,为揭示矿区周边植被种群密度与土壤养分的空间异质性分布规律,以宝日希勒露天矿坑周边2 km为半径的草原草场为研究区,在矿坑周边不同方向布设了4条采样线,运用经典统计学和地统计学方法对矿区植被种群密度和土壤有机质、速效磷、速效钾含量的空间异质性进行了分析。研究结果表明:矿区周边天然草地土壤有机质的平均含量为56.44 g/kg;速效磷的为7.89 mg/kg;速效钾的为181.50 mg/kg;植被种群密度的平均值为198.13株/m2;有机质、速效磷和速效钾含量分布呈现从西向东逐渐增加的趋势,植被种群密度在西部与东部较高、中部较低。变异系数范围为19.81%~37.62%,均为中等变异。有机质、速效磷的最佳拟合模型均为高斯模型,速效钾的最佳拟合模型为球形模型,植被种群密度的最佳拟合模型为线性模型;块金值与基台值比值范围为12.67%~94.17%。速效磷和速效钾的空间变异主要由随机性因素引起,且空间相关性较弱;有机质属中等强度的空间变异性,其空间变异由随机性因素和结构性因素共同作用引起;植被种群密度空间变异受人类活动主要是对资源的开发利用、放牧等结构性因素影响较大。在小尺度范围内,受煤炭开采与放牧干扰,草地出现不同程度退化,草地植被类型改变,土壤养分与植被种群密度呈负相关变化。