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

1、隨著煤炭資源開(kāi)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(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重,這對(duì)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成巨大威脅。如何較準(zhǔn)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(shí)空變化規(guī)律以及二者的相關(guān)關(guān)系,成為當(dāng)前研究的重要課題,以期為本地及類(lèi)似礦區(qū)煤炭開(kāi)采、采動(dòng)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(tuán)長(zhǎng)治礦區(qū)3種土巖類(lèi)型7個(gè)生產(chǎn)礦井為研究對(duì)象,應(yīng)用Landsat-7 ET

2、M+、SPOT2/4,GTOPO30 DEM、SRTM DEM,1/25萬(wàn)數(shù)字地圖, AutoCAD采掘工程平面圖以及地表移動(dòng)觀測(cè)站資料,進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理和多源數(shù)據(jù)的整合,實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(shí)相信息的協(xié)同處理,對(duì)煤礦沉陷區(qū)地表覆被指數(shù)的時(shí)空變化進(jìn)行定量研究。
　　1.根據(jù)對(duì)不同地質(zhì)采礦條件的分析,把實(shí)驗(yàn)研究區(qū)分為3種類(lèi)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(yáng)礦、漳村礦)。分別以五陽(yáng)礦、司馬礦、屯留礦為例,對(duì)礦區(qū)綜采放頂煤條件下的3種開(kāi)采沉陷模式的地表移動(dòng)變形進(jìn)行實(shí)測(cè)分析,得到不同開(kāi)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(shí)間空間范圍的9個(gè)典型工作面,針對(duì)煤礦沉陷區(qū)進(jìn)行多時(shí)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(kāi)采沉陷區(qū)和非沉陷區(qū),根據(jù)實(shí)測(cè)的巖移預(yù)計(jì)參數(shù)對(duì)典型工作面進(jìn)行

4、開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)。然后利用2004年11月-2007年4月間7個(gè)時(shí)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(yùn)算得到9個(gè)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(gè)月的NDVI變化特征曲線。
　　3.進(jìn)行沉陷區(qū)開(kāi)采前后、沉陷區(qū)與非沉陷區(qū)多時(shí)相歸一化植被指數(shù)NDVI提取,獲得礦區(qū)地表覆被與開(kāi)采沉陷影響的時(shí)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(kāi)采沉陷狀

5、況表現(xiàn)出較強(qiáng)的時(shí)空相關(guān)性。
　　(1)實(shí)驗(yàn)區(qū)地表NDVI變化與采礦活動(dòng)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(shì),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(kāi)采沉陷區(qū)在采前NDVI均值的峰值呈增加趨勢(shì),回采當(dāng)年即呈下降趨勢(shì),9個(gè)典型工作面年均降幅7.2%,最大年降幅達(dá)37.3%。
　　(2)沉陷區(qū)NDVI變化與采礦活動(dòng)具有時(shí)間相關(guān)性,沉陷區(qū)開(kāi)采前植被指數(shù)相對(duì)穩(wěn)定,開(kāi)采后的植被

6、指數(shù)變化有一定滯后,隨時(shí)間遞減直至穩(wěn)定,而后轉(zhuǎn)入上升期。與開(kāi)采沉陷對(duì)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(duì)于厚表土厚基巖類(lèi)型,其N(xiāo)DVI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(duì)薄表土厚基巖大采深類(lèi)型,其年均變化率為-10.1%,受損相對(duì)較輕。這與不同地質(zhì)采礦條件下地表破壞程度