矿业土地利用(一) 矿山地质环境

矿业土地利用1、基本概念

矿山地质环境是指曾经开采、正在开采或准备开采的矿床及其邻近地区，矿业活动影响到的岩石、土壤、地下水、地质作用和现象及其大气圈、水圈、生物圈之间相互作用所组成的相对独立的环境系统。这一系统是以岩石圈为依托，矿产资源开发为主导，不断改变着的地球表面和岩石圈自然平衡状态的地质环境。

矿业土地利用2、我国矿山地质环境问题

我国是世界上第三大矿业大国，采矿历史悠久，矿业在国民经济和社会发展中发挥着重要基础作用，95%左右的一次性能源和80%以上的工业原料，大部分农业生产资料取自矿产资源。长期大规模、超强度的矿产资源开发和利用，为国家的经济建设和发展做出了巨大贡献，同时造成的负面环境影响也在与日俱增，矿山环境遭到严重破坏，生态环境问题突出，矿山环境现状堪忧。

我国因采矿引起的矿山地质环境问题较多，类型较为复杂，依据问题性质可将矿山地质环境问题分为：地面变形、“三废”问题、矿山生态失衡问题、沙漠化和水土流失等问题。

1. 占用大量土地

据有关资料统计分析，我国采矿业破坏的土地面积约有1.4~2.0万km，占全国各项建设用地及其他破坏占用耕地的49.1%。造成矿山占地的原因主要是露天采场及各类矿渣、尾矿垃圾堆置所致。

据统计，一座大型矿山平均占地达18~20万m2，小矿山也达到几万平方米。据对1 173家国有大中型矿山企业的统计资料分析表明，共占用土地面积729 971.6ha，其中露天采矿场、排土场、尾矿场和塌陷区占地面积为212 817.4ha，占矿山用地面积的1/3。由此比例可以推算出，全国矿山开发占用林地月105.9万ha，占用草地面积约26.3万ha。

2）地面变形

地面变形问题包括开采沉陷、地面岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝、崩塌、滑坡和泥石流等。矿产资源开采造成地面（沉）塌陷，边坡失稳等地面变形问题严重。

我国大部分地区矿产采用井下开采，据统计井下开采的矿山约占全部开采矿山的70%以上。采空区地面塌陷是矿山地质环境主要问题之一。在我国，煤炭开采量在各类固体矿产开采中居首要地位，因此采空区地面塌陷以煤炭矿山最为严重。山西省社会科学院李连济研究员完成的国际哲学社会科学基金重点课题“我国煤炭城市采空塌陷灾害及防治对策研究”得到：“截至2004年12月3日，全国煤矿累计采空塌陷面积超过70万ha，造成的损失已经超过500亿元。”

据不完全统计，全国因采矿引起的较大规模地面沉陷在180处以上，塌陷坑约2 000个，塌陷面积达1 150km2,。全国发生采空区沉陷灾害的矿业城市近40个，其中严重者有25个；全国每年因采空区地面塌陷灾害造成的经济损失达4亿元以上。采矿引发的地面塌陷，不仅破坏自然颈环，毁坏农田，还毁坏地表各类建筑物、道路、河床等，对矿区及其周围地区城乡居民的安全构成威胁，对农业、工业生产也产生严重的负面影响。

3）“三废”问题

A. 气相废弃物

气相废弃物对大气环境质量的影响主要包括总悬浮颗粒，硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物和碳氢化合物等。

矿产资源开发产生大量废气和粉尘，严重影响了矿区周围的大气环境，引发了大气污染和酸雨等问题，其中以煤炭和硫化矿矿山最为严重。

B. 液相废弃物

矿山液相废弃物一般是指矿山勘探、开采、采后和洗选过程中说产生的废水。

我国每年因采矿产生的废水约占全国工业废水排放总量的5%，大量未经处理的废水排入江河湖海，污染严重。矿山“三废”排放导致地表水、地下水污染严重，加剧了矿区工农业生产用水和人居饮水的紧张矛盾。

C. 固相废弃物

固相废弃物堆积是矿山地质环境面临的一个主要问题。在我国，采矿业产生的固体废弃物排放量占固废排放量的40%左右。据1999—2002年统计，全国大中型矿山尾矿库约1 500座，累计积存尾矿50.26亿t。尾矿、固体废弃物的堆放，不仅占用了大量土地，损坏地表，还会造成水土环境的严重污染，而且尾矿库溃坝将会造成更为严重污染和灾害事件。

4）矿山生态失衡问题

由于矿井疏干排水，导致区域性地下水位下降，破坏矿区水系统均衡。在某些地方地下水下降数十米甚至上百米。产生大面积疏干漏斗，致使地下水资源枯竭、地表河水断流、地表水入渗或经塌陷灌入地下，影响矿石地区的生态环境。

山西省因采煤造成18个县26万人吃水困难，30多万亩水田变旱地，全省井泉断流达3 000多处。

沿海地区的一些矿山因疏干漏斗不断发展，当其边界到达海水面时，将引起海水入侵现象。

5）水土流失和土地沙化

由于地表物质的剥离、扰动、搬运和堆积，破坏了大量的植被和山坡土体，产生的废石、废渣等松散物质极易加剧矿山地区的水土流失。作为煤炭大省的山西省，每年废渣弃土量1.3亿t，增加河道泥沙量0.6亿t，占水土流失总量的46%。

此外，由于采矿工程与矿坑排水，使地下水头压力与围岩之间失去平衡，从而引起一系列工程问题。如地下采空区顶板冒落及塌陷、巷道底板鼓胀、露天采矿边坡的滑动，矿坑涌水等，均会造成严重的危害。

关于矿业城市土地利用优化配置，其内涵主要有以下几个方面：

1、矿产开发要有前瞻性，做好规划性开采

要认真研究矿产开发破坏土地的规律以及依据塌陷规律建立起来的预测模式，运用这些模式，科学地预测规划期内煤矿生产可能造成的土地破坏数量和破坏程度。同时研究采煤对土地破坏以及对水资源的破坏，对生态环境造成的影响。通过破坏土地评价，研究已破坏土地和规划期内可能破坏土地适宜性复垦，明确破坏土地复垦的潜力与方向，提出土地复垦整治的分阶段目标，并切实执行。提高土地复垦工艺，并保证资金渠道和补偿机制，提高复垦土地的质量状况。

2、加强耕地特别是基本农田的保护，实行多种经营

一定要稳定矿业城市的耕地特别是基本农田数量，在数量稳定的前提下想方设法提高土地质量，保障当地粮食安全。矿业城市的地形地貌一般都比较恶劣复杂，耕地和基本农田的质量都不高，必须要实行多种经营。要加强耕地的基本建设，发挥耕地的生产潜力，提高粮食单产；要大力增加“现有”林木的抚育管理，努力增加林地面积，提高森林覆盖率；要管好现有草地资源，制止过度放牧，防止草地的继续退化，抓好人工改良草地，提高草地的产草量和质量，提高载畜量。通过加强农田基础设施建设、改善农业生产条件、改善作物品种，合理调整农、林、牧结构，不断改善生态环境，减少水土流失，提高农业整体水平，增加农民收入。

3、建设项目要做好环境影响评价，严格控制农转非

严格实施低占用指标控制与用途分区管制措施，严格把握建设项目审批关，建立“论区位、评效应、核指标”的建设用地审批与管理制度，严格控制耗能高、占地多的建设项目。合理配置土地资源，鼓励土地资源的集约节约利用。按照土地利用现状水平与潜力，盘活存量土地，在建设用地呈现闲置浪费时，应因地制宜，树立挖潜存量土地为先的理念，限制征用非农用地。供给引导需求，按照城市建设与产业发展政策，保证重点，优地优用，对存量土地潜力大的地区和污染严重或效益低下的企业实行限制供地。充分发挥土地政策在正确引导生态建设、产业发展与布局中的调控作用。 2100433B

矿地是指蕴藏有一定矿物资源的土地。

矿地利用的特性主要表现在以下几个方面：

1. 矿地开发的实质在于把矿物从与土地的原始联系中分离出来，转化为能够用于生产或消费的物质财富

2. 矿地开发完全以矿藏的自然地理位置为转移，矿地开发的地址没有选择余地。

3. 矿地开发具有纯攫取性，同时对土地又有一定破坏作用（地面塌陷、污染、矿渣堆积等）

4. 交通的发展，往往是矿地利用先决条件。不过从另一方面看，矿业发展也会促进交通事业发展。新发现的大型矿藏的开发，往往伴随着新铁路、新公路的兴建和航线的开辟，以至于新市镇的形成。

矿地利用的上述特性决定了在矿地开发中，必须认真进行调查和勘探，对全国和各经济区不同位置的各种矿产资源的开发可行性作出科学的综合评价，确定矿地的开发方式及开发途径

中国矿地利用的主要问题是开发利用不尽合理，浪费较为严重。不仅有矿产资源本省的浪费，还有矿产资源开发中造成的浪费。另外矿山地质环境面临着诸多问题。

为了解决这些问题，必须加强矿产资源开发的前期工作。首先对矿产资源作全面的调查勘探，对矿山地质环境进行及时评价，为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、整治矿山环境、恢复与重建矿山生态等提供基础资料和依据。结合周围土地利用及交通运输情况，制定合理的卡发规划，确定矿业用地面积指标，包括矿井工人场地、矿区厂房装置用地、尾矿堆积用地以及矿区工人生活区用地等。加强对矿产开发过程中的地质环境监督管理，矿产资源开发以后，还要及时做好矿地复垦再利用和矿产采掘后的转产预案。

《矿业城市土地利用与生态演化》以矿业城市土地利用为核心，对矿业城市土地利用变化主要特征及其变化的作用机制进行理论研究，构建了矿业城市土地利用变化机制的一般理论框架，并以江苏省典型矿业城市——徐州市为分析样本，充分利用RS与GIS技术，围绕土地利用变化“过程、格局、机制、效应”这一科学命题，系统分析矿业城市土地利用时空变化过程与格局特征，综合研究资源、经济、技术、交通、社会等因素对矿业城市土地利用变化的影响，并从生态系统视角分析矿业城市土地利用变化的生态环境效应。

《矿业城市土地利用与生态演化》可以作为地理学、地理信息系统专业及其相关专业的研究生的教学参考书和相关专业研究人员的参考资料。

1　绪论

1．1　研究背景和意义

1．1．1　研究背景

1．1．2　研究意义

1．2　国内外研究进展

1．2．1　国内外LUCC研究进展

1．2．2　国内外矿业城市研究进展

1．2．3　矿业城市徐州市LUCC研究进展

1．3　目前研究中存在的主要问题

1．4　研究目标、内容与技术路线

l．4．1　研究目标

l．4．2　研究内容

1．4．3　技术路线

1．5　内容结构

2　研究区概况及遥感数据处理

2．1　研究区概况

2．1．1　研究区基本概况

2．1．2　矿业经济发展概况

2．2　数据基础及遥感数据处理

2．2．1　研究区范围

2．2．2　数据源

2．2．3　遥感数据处理工作平台及技术路线

2．2．4　遥感数据预处理

2．2．5　遥感影像解译

2．2．6　矢量图的生成及建库

3　矿业城市土地利用变化理论研究

3．1　矿业城市基本内涵

3．2　中国矿业城市发展及理论研究意义

3．3　矿业城市土地利用变化特征

3．4　矿业城市土地利用变化机制的理论研究

3．4．1　分析方法成因分析法

3．4．2　矿业城市土地利用变化驱动因子系统层次关系辨识

3．4．3　矿业城市土地利用变化驱动力作用机制理论框架

3．5　本章小结

4　徐州城市土地利用变化过程与格局研究

4．1　技术流程及研究方法

4．1．1　技术流程

4．1．2　研究方法

4．2　结果分析

4．2．1　土地利用变化速度与变化强度

4．2．2　土地利用类型增减转移

4．2．3　土地利用变化的空间格局

4．3　本章小结

5　徐州城市建设用地结构与空间格局研究

5．1　徐州城市建设用地结构演变分析

5．1．1　研究方法土地利用结构信息熵及均衡度

5．1．2　城市建设用地结构变化

5．1．3　土地利用结构信息熵和均衡度计算及分析

5．1．4　用地变化与土地利用结构信息熵变化的关系分析

5．2　徐州城市建设用地空间格局演化研究

5．2．1　城市建设用地分类及研究数据基础

5．2．2　研究方法

5．2．3　工业用地空间分析

5．2．4　居住用地空间分析

5．2．5　商服用地空间分析

5．2．6　工业、居住及商服用地空间格局对比分析

5．2．7　工业、居住及商服用地空间格局关系分析

5．3　本章小结

6　徐州城市土地利用变化驱动力机制研究

6．1　驱动力评价指标体系构建、定量研究方法及研究主要内容

6．1．1　评价指标体系构建

6.1．2　主要定量评价方法

6．1．3　驱动力机制研究的主要内容

6．2　徐州城市土地利用变化驱动力实证研究

6．2．1　自然因素影响

6．2．2　矿产资源影响

6．2．3　经济人文因素影响

6．2．4　驱动力因素系统综合影响的定量研究

6．3　本章小结

7　州城市土地利用变化的生态效应

7．1　基于生态服务价值理论的徐州城市土地利用变化生态效应研究

7．1．1　生态系统服务价值理论及应用

7．1．2　生态系统服务价值评估方法

7．1．3　计算结果与分析

7．2　基于生态足迹理论的徐州城市土地利用变化的生态效应研究

7．2．1　生态足迹理论及应用

7．2．2　生态足迹计算及分析

7．2．3　生态承载力计算及分析

7．2．4　生态盈余（或赤字）计算与分析

7．3　基于景观生态理论的徐州城市土地利用变化的生态效应研究

7．3．1　景观生态理论及应用

7．3．2　结果与分析

7．4　本章小结

8　总结与研究展望

8．1　总结

8．2　主要创新

8．3　不足与展望

参考文献

附表

后记

矿业工程一级学科包含采矿工程、矿物加工工程、安全技术及工程等二级学科。矿业工程学科既要按照矿井的地质、生产和经济特性来完善和发展传统的矿业工程科技，又要吸收和融汇现代科学技术的最新成就使矿业工程科技不断提高和更新。矿业工程学科和地质资源与地质工程、能源工程、冶金工程、材料科学与工程、力学、土木工程、机械工程、化学等相邻学科有密切联系。

矿业工程一级学科设置的采矿工程、矿物加工工程、安全技术及工程二级学科之间存在相互依赖、共同发展的内在联系。采矿工程场所大多处在错综复杂的环境中，采矿工程依赖安全技术及工程提供安全保障。安全技术及工程学科的对象是工矿企业的安全技术问题，但其突出研究对象是矿业领域的重大灾害事故和安全问题。采矿工程开采出的矿产资源，通常需要经过矿物加工才能成为冶金、能源、化工、建材等行业的原料。矿业工程学科的发展对国民经济建设和社会发展极为重要，并将不断推动和促进国民经济的可持续协调发展。