煤礦沉陷區(qū)地表覆被的時空變化規(guī)律研究——以長治礦區(qū)為例.pdf

1、隨著煤炭資源開采量的逐年增加,由此引發(fā)的礦區(qū)生態(tài)破壞和環(huán)境污染問題愈來愈嚴重,這對礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成巨大威脅。如何較準確地掌握綜采放頂煤在不同地質(zhì)采礦條件下地表沉陷變化規(guī)律、煤礦沉陷區(qū)地表覆被時空變化規(guī)律以及二者的相關(guān)關(guān)系,成為當前研究的重要課題,以期為本地及類似礦區(qū)煤炭開采、采動損害治理、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　本文以潞安集團長治礦區(qū)3種土巖類型7個生產(chǎn)礦井為研究對象,應(yīng)用Landsat-7 ET

2、M+、SPOT2/4,GTOPO30 DEM、SRTM DEM,1/25萬數(shù)字地圖, AutoCAD采掘工程平面圖以及地表移動觀測站資料,進行遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理和多源數(shù)據(jù)的整合,實驗開采沉陷信息與遙感地物反射信息、相位變化信息等多源多時相信息的協(xié)同處理,對煤礦沉陷區(qū)地表覆被指數(shù)的時空變化進行定量研究。
　　1.根據(jù)對不同地質(zhì)采礦條件的分析,把實驗研究區(qū)分為3種類型,即厚表土厚基巖型(屯留礦、常村礦)、厚表土薄基巖型(司馬礦)、薄表土厚

3、基巖型(王莊礦、五陽礦、漳村礦)。分別以五陽礦、司馬礦、屯留礦為例,對礦區(qū)綜采放頂煤條件下的3種開采沉陷模式的地表移動變形進行實測分析,得到不同開采模式下的地表沉陷、土地破壞的基本變化規(guī)律,為沉陷區(qū)地表覆被變化研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　2.選取符合遙感數(shù)據(jù)時間空間范圍的9個典型工作面,針對煤礦沉陷區(qū)進行多時相遙感地表覆被的影像數(shù)據(jù)處理。首先分析典型工作面的地質(zhì)采礦條件,確定開采沉陷區(qū)和非沉陷區(qū),根據(jù)實測的巖移預(yù)計參數(shù)對典型工作面進行

4、開采沉陷預(yù)計。然后利用2004年11月-2007年4月間7個時相的SPOT2/4衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),經(jīng)大氣校正和波段運算得到9個典型工作面在地表沉陷前后覆被的 NDVI采樣均值,并用傅里葉擬合方法獲得2004-2007年間典型工作面48個月的NDVI變化特征曲線。
　　3.進行沉陷區(qū)開采前后、沉陷區(qū)與非沉陷區(qū)多時相歸一化植被指數(shù)NDVI提取,獲得礦區(qū)地表覆被與開采沉陷影響的時空變化規(guī)律。研究表明:植被指數(shù)變化與典型工作面的開采沉陷狀

5、況表現(xiàn)出較強的時空相關(guān)性。
　　(1)實驗區(qū)地表NDVI變化與采礦活動具有空間相關(guān)性,非沉陷區(qū)的植被冠層NDVI均值的峰值呈逐年增漲趨勢,年平均凈增6.2％,符合該地區(qū)森林生物量蓄積規(guī)律。而典型工作面上方的開采沉陷區(qū)在采前NDVI均值的峰值呈增加趨勢,回采當年即呈下降趨勢,9個典型工作面年均降幅7.2%,最大年降幅達37.3%。
　　(2)沉陷區(qū)NDVI變化與采礦活動具有時間相關(guān)性,沉陷區(qū)開采前植被指數(shù)相對穩(wěn)定,開采后的植被

6、指數(shù)變化有一定滯后,隨時間遞減直至穩(wěn)定,而后轉(zhuǎn)入上升期。與開采沉陷對地表破壞的初始期、活躍期、衰退期、穩(wěn)定期的基本規(guī)律具有一定的一致性。
　　(3)由于采礦地質(zhì)條件的不同,不同礦區(qū)NDVI的受影響程度存在較大差異。對于厚表土厚基巖類型,其NDVI峰值年平均下降率分別為12.2%、13.3%、19.2%,年均變化量為-14.9%;而對薄表土厚基巖大采深類型,其年均變化率為-10.1%,受損相對較輕。這與不同地質(zhì)采礦條件下地表破壞程度