常规能源开发对地质环境有哪些影响
1. 石油开发地质环境状况及其对能源开发的影响研究
石油不仅是人类主要的能源之一，也是人类环境污染源之一。据资料统计，每年有800多万吨石油进入世界环境，污染土壤、地下水、河流和海洋。随着黄土高原地区石油的大量开采利用，该地区呈现采油面积大、油井多、产量低、开发技术落后等特点。它对自然环境带来的污染日趋严重，直接影响到该地区的生态与生存条件。局部地区情况已经极为严重，已威胁到当地的农业生产和农民的生存环境。石油类物质已成为该地区的重点污染物之一，区内土壤、河流等已不同程度的遭到石油类的污染。
一、鄂尔多斯盆地主要含油气系统
鄂尔多斯盆地是多旋回的叠合含油气盆地，地跨陕、甘、宁、晋、内蒙古5省(区)，面积32万km2，显生宙沉积巨厚。盆地基底为太古宙—古元古代变质岩系，中、新元古代为裂陷槽盆地，沉积物为浅海碎屑岩—碳酸盐岩裂谷充填型;早古生代为克拉通盆地，沉积物为陆表海碳酸盐岩台地型;晚古生代—中三叠世为克拉通坳陷盆地，沉积物由滨海碳酸盐岩型过渡为陆相碎屑岩台地型;晚三叠世—白垩纪为大型内陆坳陷盆地，沉积物为陆内湖泊、河流相沉积型;新生代整体上升，盆地主体为平缓西倾的大斜坡，沉积物为三趾马红土和巨厚的风成黄土;周缘有断陷盆地发生和发展。盆地内已勘探开发的4套含油气系统均属地层-岩性油气藏。
1.上三叠统延长组岩油藏含油系统
最早勘探开发的延长组含油系统烃源岩以延长组深湖相及浅湖相黑色泥岩、页岩和油页岩为主，生烃中心分布在盆地南部马家滩—定边—华池—直罗—彬县范围，油源岩最厚达300～400m，有利生油区面积达6万km2(图3-3)，储集岩围绕生油凹陷分布，北翼缓坡带有定边、吴旗、志丹、安塞和延安等5个大型三角洲及三角洲前缘砂体，南翼较陡坡带则发育环县和西峰等堆积速率较快的河流相砂体及水下沉积砂体。储渗条件靠裂缝及浊沸石次生孔隙改善，圈闭靠压实构造，遮挡靠岩性在上倾方向的侧变。
2.下侏罗统延安组砂岩油藏含油系统
延安组砂岩油藏以淡水—微咸水湖相沉积的上三叠统延长组烃源岩为主要油源岩，属混合型干酪根;以沼泽相煤系沉积的侏罗系延安组为辅助烃源岩，属腐殖型干酪根，陕北南部的衣食村煤系更以含油率高为特征。三叠纪末期，印支运动使鄂尔多斯盆地整体抬升。在三叠系顶部形成侵蚀地貌，以古河道形式切割延长组。规模最大的甘陕古河由西南向东北汇聚庆西古河、宁陕古河和直罗古河，开口向南延伸(图3-4)。印支期侵蚀面的占河道切割了延长组，成为油气下溢通道，溢出侵蚀面的油气首先向古河床内的富县组和延安组底砂岩运移和聚集，也向延安组上部各砂岩体及古河床两侧的边滩砂体中运移、聚集，以压实构造和大量岩性圈闭为其主要圈闭形式。
图3-3 鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组沉积期沉积相图
3.奥陶系马家沟组碳酸盐岩含气系统
鄂尔多斯盆地奥陶系陆表海浅海碳酸盐岩的烃源岩主要为微晶及泥晶灰岩、泥质灰岩、泥质云岩及膏云岩，厚达600～700m。生烃中心:东部在榆林—延安一带，西部在环县—庆阳一带，产生腐泥型裂解气。加里东运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，经受130Ma的风化剥蚀，导致奥陶系顶面形成准平原化的古岩溶地貌，盆地中部靖边一带分布有南北走向的宽阔潜台，周缘有潜沟和洼地，在上覆石炭系煤系铁铝土岩的封盖和东侧奥陶系盐膏层的侧向遮挡双重作用下，古潜台成为天然气运移聚集的大面积隐蔽圈闭(图3-5)。
4.石炭-二叠系煤系含气系统
鄂尔多斯盆地石炭系为河湖相和潮坪相沉积，二叠系为海陆过渡相和内陆河湖相沉积，以碎屑岩为主，仅石炭系有少量碳酸盐岩。烃源岩主要为石炭系太原组和下二叠统山西组的煤系，显微组成为镜质体与丝质体，干酪根属腐殖型，煤层气的组分以甲烷为主。北部东胜、榆林地区煤层厚20m，暗色泥岩厚50～90m，范围约7万km2;南部富县、环县地区煤层厚5～10m，暗色泥岩厚10～100m，范围约6万km2。储集体以砂岩为主，主要物源区在北部大青山、鸟拉山一带，各层砂体叠置，蔚为壮观。山西组沉积中心位于盆地南部洛川—庆阳一带，以盆地北部砂体最发育，共有6条大砂体向盆地内延伸，各条大砂体内部受古河网控制，呈现复杂的条带状。储渗条件靠裂缝及后生成岩作用改善，圈闭靠压实构造及上倾方向的岩性遮挡。
图3-4 鄂尔多斯盆地早侏罗世甘陕古河示意图
二、石油开发引起的主要地质环境问题
(一)石油类污染物的产生
在石油的勘探开发过程中，从地质勘探到钻井及石油运输的各个环节中，由于工作内容多，工序差别大，施工情况复杂，管理水平不一，以及设备配置和环境状况的差异，使得污染源的情况比较复杂。石油开采的每一个环节都可能产生石油类污染物(图3-6)。
石油开采不同作业期所产生的石油类污染物具体描述如下:
1.钻井期
在油田进行钻井作业时，会产生含有石油类污染物的钻井废水及含油泥浆。这是钻井过程中，由冲洗地面和设备的油污、起下钻作业时泥浆流失、泥浆循环系统渗漏而产生。废水含抽浓度在50～1200mg/L之间，水量从几吨至数十吨不等。另外，有些情况下，在达到高含油层前，要经过一定数量的低含油地层，从而引起油随钻井泥浆一起带至地面。同时，一经到达高含油层，地压较高时少量高浓度油可能喷出。
图3-5 鄂尔多斯盆地奥陶系顶面古地貌图(据范正平等，2000)
图3-6 石油开采过程中石油类污染物的来源及污染途径示意图
2.采油期
采油期(包括正常作业和洗井)，排污包括采油废水和洗井废水。在地下含油地层中，石油和水是同时存在的，在采油过程中，油水同时被抽到地面，这些油水混合物被送进原油集输系统的选油站进行脱水，脱盐处理。被脱出来的废水即采油废水，又称“采出水”。由于采油废水是随原抽一起从油层中开采出来，经原油脱水处理而产生，因此，这部分废水不仅含有在高温高压的油层中溶进了地层中的多种盐类和气体，还含有一些其他杂质。更为主要的是，由于选油站脱水效果的影响，这部分废水中携带有原油———石油类污染物;另外，在研究流域范围内，也存在采用重力分离等简单的脱水方法，并多见于单井脱水的油井。一般地，油井采油废水含抽浓度在数千mg/L，单井排放量平均为数十m3/d。洗井废水是对注水井周期性冲洗产生的污水或由于油井在开采一段时间后，由于设备损坏、油层堵塞、管道腐蚀等原因需要进一步大修或洗井作业而产生的含油废水。
3.原油贮运过程的渗漏
原油在贮存、装运过程中由于渗漏而产生落地原油，以及原油在管道集中输运过程的一些中间环节均有可能造成一定数量的原油泄漏或产生含油废水。
4.事故污染
事故污染包括自然因素和人为因素两种情况:自然事故包括井喷，设备故障和采用车辆运输时山体滑坡引发的交通事故而造成原油泄漏。延安地区地表黄土结构松散、水力冲刷剧烈，由于山体滑坡而导致的污染事故更为频繁。人为事故指各种人为因素造成采油设备、输油管线被破坏及原油车辆运输时，人为交通事故引起的翻车等污染事故。事故污染具有产污量大、危害严重，难以预测的特点。
(二)石油开采过程中对水土环境的影响
在石油的各个环节都可以产生污染，污染对象以土壤为主，其次为地表水体，地下水的污染以间接污染为主，在鄂尔多斯盆地没有明显指标显示石油泄漏或渗透污染了地下水，即地下水中没有检测出有石油类污染物。但在石油开发过程中，地下水的水质发生了明显变化，矿化度明显增加，其他指标也发生了很大变化。
1.对土壤的影响
(1)落地原油对土壤环境的影响
大量的泄漏原油进入土壤中后，会影响土壤中微生物的生存，造成土壤盐碱化，破坏土壤结构，增加石油类污染物含量。原油泄漏后，原油在非渗透性基岩及黏重土壤中污染(扩展)面积较大，而疏松土质中影响扩展范围较小。特别强调的是，黏重土壤多为耕作土，原油覆于地表会使土壤透气性下降，土壤肥力降低。在最初发生泄漏事故时，原油在土壤中下渗至一定深度，随泄漏历时的延长，下渗深度增加不大，根据在陇东油田和陕北油田等实地调查表明，落地原油一般在土壤内部50cm以上深度内积聚，因此，原油泄漏后主要污染土壤的耕作层。
(2)石油类污染物在土壤中的垂直渗透规律
鄂尔多斯盆地气候干燥，降雨量少，地表多为戈壁砂砾覆盖，土壤发育不良，含沙量高，因此，在该盆地进行油田开发，其产生的石油类污染物更容易沿土壤包气带下渗迁移，危害生态环境。其迁移速度决定于土壤对污染物的吸附能力。一般原油比重小于1，长期在土壤中既不是静止不动，又不类似于可溶性物质上下迅速迁移。为了弄清油类物质在土壤中的迁移状况，采用野外取样分析的方法，对石油类污染物在油田区土壤中的迁移规律进行了研究。
分别对陇东西峰油田和庆城油田的井场附近土壤剖面中石油类物质的含量进行了测定，测定结果见表3-5至表3-7。
表3-5 庆城油田石油类污染物在土层中的纵向分布情况
表3-6 西峰油田石油类污染物在土层中的纵向分布情况
表3-7 陕北安塞杏2井放喷池附近石油类在土层中的纵向分布情况
由表3-5至表3-7可知，由于土壤的吸附等作用，石油类污染物随土层纵向剖面距离的增大，其含量逐渐降低，尤其是50cm以内污染物降低得很快。石油类污染物主要积聚在土壤表层80cm以内，而且一般很难下渗到2m以下。长庆油田所在区域多为风沙土和灰棕漠土壤，颗粒较粗，结构较松散，孔隙率比较高，垂直渗透系数较一般土壤大。但由于西北各油田所在地气候干旱，降雨量少，土壤中含水率很低，使污染物的迁移渗透作用大大减弱，又很少有大量降水的淋滤作用，因此油田开发过程中产生的这些落地原油只积聚在土壤表层，渗透程度较浅，对深层土壤影响较小。
2.对地表水体的影响
鄂尔多斯油田地跨陕、甘、宁3省(区)，境内主要水系有3个，即甘肃陇东马莲河水系、陕西延安延河水系、陕西靖边无定河水系。石油开发过程中这三大水系都不同程度地受到了污染。
陇东石油开发区地表水最主要的污染物是COD和氯化物，其中COD污染最严重，14个样品中全部超标，环江超标尤其严重;氯化物污染指数除葫芦河、固城川及蒲河各样点中的未超标之外，其余均超标，也以环江为最。pH值均未超标;石油类除环江韩家湾断面严重超标外，其余样品的石油类介于0.04～0.3mg/L;挥发酚除柔远河华池悦乐断面超标1倍之外，其余未超标;环江洪德桥由于地质原因，TDS含量非常高，这部分苦水下泄影响了下游水质，但随着下游水量增加，矿化度逐渐降低。
总体来看，在陇东地区环江和马莲河干流的污染最为严重的，其次是柔远河，蒲河污染最轻。环江与马莲河干流已不能满足Ⅲ类水体功能使用要求，柔远河和蒲河已不能满足Ⅱ类水体功能使用要求。
根据吴旗县水文站从1987年至1992年的水文资料(表3-8)，可以看出在石油资源大规模开发前北洛河上游河水中的硫酸盐，氯离子、六价铬含量年均值已超过国家标准Ⅲ类标准，尤其是氯化物含量和硫酸盐含量超过标准2～3倍，矿化度均大于1000，大部分为高TDS水，而且总硬度在500～600mg/L之间，超标严重。
表3-8 吴旗县水文站水质监测数值统计单位:mg·L－1
洛河上游地区水质矿化度及各种盐类含量超标与洛河上游地下水补给区的白垩系、第三系(古、新近系)地层含盐有关，地下水本身矿化度或含盐量高。吴起地区的白于山南缘存在吴起古湖，干枯后形成含盐地层，在地下水补给时将大量盐分输入洛河。吴起西北方向定边地区存在大量盐池及含盐地层，盐分进入地下水向东南方向补给也不容忽视。90年代以来，石油资源大规模开发之后，TDS、六价铬、氨氮、氯化物、高锰酸盐指数、硫酸盐、总硬度等均呈明显的上升趋势，说明目前的洛河上游“高盐、高矿化度(TDS)、高硬度”是在本地较高的基础上进一步水质污染造成的。
陕北地区，石油开发区地表水体中六价铬均超标，其他重金属均未超标，挥发酚大部分都不超标，只有两个样品超标，超标分别为1.8，0.6倍，相对而言，化学需氧量和氨氮超标率大一点。氯化物超标最严重，超标率达到了63%，其次为硫酸盐，硫酸盐有一半多断面超标，接下来是硝酸盐和总磷，氟化物全部不超标。
表3-9是2006年、2007年长庆油田公司安塞油田开发区地面水中有害物监测结果。其中对环境污染最严重是石油类，最大超标32倍，硫化物最大超标120倍，挥发酚最大超标4.2倍，COD最大超标1.71倍，BOD5最大超标5.23倍。其中超标严重地点主要在王窑水库、杏子河冯庄上游。从表3-9可以看出，2007年8月监测数据超标情况比2006年4月监测数据值高。
表3-9 长庆油田公司安塞油田区地面水中有害物监测结果表单位:mg·L－1
3.对地下水的影响
鄂尔多斯盆地地下水埋藏较深，结合上述土壤和地表水体污染特征来看，落地原油和石油废水对地下水没有影响，石油开发对地下水的影响主要是注水井对地下水的影响，这主要在石油开发过程中，大量掠去地下水，改变了地下水环境。
(1)地下水污染状况
在陇东油区，各主要油田区块的地下水由于采油活动使得地下水中的指标超标严重(表3-10)。马岭油田地下水中氨氮超标最为严重，监测结果全部超标，六价铬6个监测点位中有5个超标或接近标准值;氯化物也有超标现象。华池油田地下水有1个监测点位的大肠菌群指标严重超标;各点COD均超标或接近标准值。樊家川油田地下水中氨氮、六价铬、氯化物、细菌总数、大肠菌群全部超标，其中，大肠菌群污染最为严重;另外，氟化物也有超标现象。总体上讲，属较差水质，不适合人类饮用。这些污染与石油开发有很大关系，但是也存在其他的污染因素。
表3-10 陇东油区地下水水质指标表单位:mg·L－1
总体来说，陇东油田地下水的主要污染物是COD，56.25%超过国家Ⅲ类标准，其次是氯化物，31.43mg/L;pH值未超过国家Ⅲ类标准;石油类全部未检出;矿化度变化范围为452.67～15736.00mg/L。
陕北地区石油类、六价铬、氯化物、硝酸盐、硫酸盐部分超标，其余的测试项目均未超标;个别地区石油类超标十倍多，部分井水和泉水六价铬超标，不是很严重;部分样品氯化物超标较严重，最高超标500倍。硝酸盐有1个井水样超标。泉水的pH值较大，井水次之，油层水最小(表3-11)。
表3-11 陕北地区地层水与河水TDS、硬度、氯离子含量对比表
续表
将各地的地下水与其地表水的矿化度、硬度、氯离子进行对比分析，以揭示地下水的地表水的相互关系。表中选取的河水水样是根据地层水的样点位置选取的，在地层水的附近。选取井水、泉水与相应的河流水进行对比，可以看出井水的TDS、硬度、氯离子的含量都比河水低，从其他指标看来地下水的水质也优于同一地区的地表水，这与在调查中发现的当地居民基本饮用地下水的情况相一致。
陕西靖边安塞油田位于大理河上游，从1990年到2006年，靖边青阳岔215km2的范围内先后打成近千口油井，致使这里的浅层地下水渗漏，深层高盐水上溢，地下水资源衰竭，加之民采混乱，蜂窝式的滥采，使油层、水层相互渗透污染，80%的水井干枯，部分能出水的水井水质苦涩，不能饮用。
(2)注水井对地下水的影响分析
以陇东地区为例，目前，陇东油田共有7座采出水处理厂，采出水经处理后回注地层，主要工艺流程为:沉降罐脱出水—除油罐除油—过滤—絮凝—杀菌—回注。
污水回注层位是直罗组(深度约1000m以下)。地层中夹有多层较厚的泥质粉砂岩与泥岩等弱透水层或不透水层，贯通上下岩层的导水构造极不发育，回注水不大可能突破不透水层向上部地层运移和渗透，更不可能进入潜水层与地表水。同时，直罗组砂岩层孔隙度大(19%～22%)，纳水容量大，以注水井为基点，影响半径500m范围内，仅按射孔段砂岩平均厚度30m(直罗组砂岩层厚达200～340m)计算，孔隙体积约为500万m3时。可见，选择直罗组作为回注层是合理可行的，在压力驱使下采出水回注直罗组地层后，不大可能突破多层隔水层而污染地下水。
采出水在回注前必须处理达到《地下水质量标准》(GB/T14848—1993)Ⅲ类标准值，这样与深层承压水水质无明显差异，某些组分还低于地下承压水水质，故不可能对深部承压水产生不良影响。此外注水的水体是随原油的开采来自深层地层，经过原油脱水处理后，它的体积远远小于开采时含水原油体积，再返注于作业区深部地层，有利于原油采空区的填充，不大可能因此引起水文地质与工程地质条件的改变。
但是，采出水处理后一般含有较高的矿化度与硬度，并含有一定的DO，H2S，CO2，硫酸盐还原菌和腐生菌。因此在回注过程中易产生沉淀而堵塞污水处理系统及地层孔隙，导致注水不畅，严重时易造成采出水回流污染地表水及地下潜水。DO，H2S，CO2和厌氧菌还可能造成污水处理系统及管线的腐蚀穿孔，也有可能使采出水向非注水层渗漏，引起地下水污染。
通过野外调查，鄂尔多斯盆地在石油开采过程中，用处理后的污水作为回注水的量实际上很少，大部分回注水还是采油部门通过购买当地的淡水资源(TDS含量小于1.5mg/L)进行回注，该盆地需要回注水的量很大，这样大量的占用了当地极为宝贵的淡水资源。
4.对植被影响
石油勘探开发是对地层油藏不断认识发展的过程，不仅扩大了人类活动的范围，更使原先无人到达或难以进入的地区变的可达和易进入，尤其是生态环境脆弱地区，对于黄土丘陵沟壑区、戈壁风沙区来说，灌木、蒿草在维持该地区生态系统平衡方面具有很重要的作用，地表剥离引起的植被破坏，短时间内很难恢复。从用地构成看，井场、站(所)对植被是点状影响，道路、集输管道是线状影响，线状影响远大于点状影响;从用地方式看，临时用地植被可采取人工和自然恢复，永久性用地则完全被人工生态系统代替，虽然经人工植树种草，植被覆盖率上升，但可能造成遗传均化，生态系统功能减弱。
石油生产过程产生的污染物对生长在土壤上植被资源也同样产生影响，污染物超过植物耐污临界点和适应性，将导致局部脆弱生态系统的恶化。对于荒漠戈壁沙滩植被来讲，自然更新很慢，及不易恢复。一般来说，采油、试油等过程中产生的落地原油在地表1m以内积聚，在1m以下土壤中含油量很少，一般不会污染地表水层，对区域地下水基本不产生影响。油田产生的废水、含醇废水经专门收集处理达标后，除部分生活污水用于绿化外，其余全部回注奥陶系，不外排。
同样，由于石油输送是密闭式地下管道输送，也不会对植被造成影响。当原油泄漏时，在管道压力的作用下，原油喷发而出，加上自然风力影响，原油喷溅在周围植物体表上，直接造成植物污染，情况严重的造成植物枯竭，死亡。输油压力越大，喷溅范围越广，污染越严重。
三、地质环境问题对石油开发的影响
石油开采破坏生产环境、增加了生产成本、引发所在生产地居民和生产单位的矛盾。油田道路与管线的修建，对山区方向来的洪水有一定的阻挡作用，水通过自然冲沟自流而下，而道路和管线则起到一定的阻挡和汇集作用，改变洪水流向，形成局部地段较大的洪水，会产生新的水蚀。而经污染的高矿化度的水必定会加速这种水蚀，缩短了石油管线等的使用寿命。
基于石油生产及运输(管道)的特点，不会像煤炭开采一样造成比较大的较明显的地质问题(塌陷、滑坡、泥石流、荒漠化)，不会形成严重的事故(如坍塌)而造成的人员及财产损失。它对地质环境的危害相对缓和(与煤炭资源开采相比)。然而其对水体、土壤、气体、作物的影响，必定会危害原本和谐的生态环境，引起当地居民的强烈不满。在没有给当地政府和居民带来良好经济效益的时候，石油的开采及炼化过程必定会步履维艰，如建设征地、劳动力雇佣等。而这些会直接减缓甚或停止生产的顺利进行，从而加大了生产成本;另外，石油开采和生产引起当地土地和水资源的损失，严重影响了当地居民的生存状态，反过来，当地群众为了夺回属于自己的土地和水资源，阻碍石油部门的开采活动。
2. 石油开发对地质环境造成了哪些影响
石油开采过程中会产生大量的含油废水，废水中还有大量的石油与悬浮物，这些污染物如果未经有效处理进行排放，或者处理不够彻底而进行排放，会对地表水与地下水造成严重的污染，地表水与地下水通过食物链被动植物所吸收，经过长时期的沉积，会对人体与动植物造成严重的破坏，影响人体健康，影响作物的产量。同时利用受污染的水进行灌溉，还会对土壤造成污染。油田土壤环境污染,主要来自钻井、洗井、试井、采油和修井过程中的落地原油或井喷及固体废弃物。土壤一旦遭受石油污染,便会引起多项环境要素的改变,以致危害生态环境。土壤被石油污染影响其通透性，凡能聚在土壤中的石油烃,绝大部分是高分子组成,它们粘着在植物根系上形成一种粘膜，阻碍植物根系的呼吸与吸收,引起根系腐烂。因此采油区应种树种草绿化、净化保护土壤,石油污染的土地不能急于种粮食、蔬菜等,石油污染的土壤长出的稻米光泽较差,粘性较低,蔬菜味道不佳、易腐烂、不易保存。所以对落地原油和泥浆等要回收处理,一方面可回收资源,另一方面可保护环境。 石油开采过程是造成土壤水土流失的主要过程其影响表现为四个方面。首先是井场、道路、站所、油气管道等工程施工建设扰乱和破坏土壤主体构型,影响土壤通气和透水,改变了地表、地面坡度的原地貌形态和地表土壤结构;毁坏了地面植被，使松动土体岩性物质裸露地表,土壤抗蚀,抗冲性降低,加速了土壤的侵蚀。其次是严重破坏了原有的水保设施，为区域经济的一时增长,加剧了水土流失,形成了边治理边破坏的被动局面。再次,井场平整,道路、油气管道开挖而移动土体,土方随意堆放,加之坡地开挖土方,没有采取任何护栏措施,疏松的土方随坡而下,易受暴雨冲刷,可诱发崩塌、滑坡,加速地面侵蚀,造成严重水土流失;易受风力影响造成沙尘天气,使区域环境质量明显下降。最后是施工中产生的废水汇入地表径流，造成水污染;弃土、弃渣及生活废弃物,虽已就地回填,但仍为松散堆积物,大幅度降低原水土保持功能。石油开采是对地层油藏不断挖掘的过程,不仅扩大了人类活动的范围，更使原先无人到达或难以进入的地区变的可达和易进入，尤其是生态环境脆弱地区,对于黄土丘陵沟壑区、戈壁风沙区来说,灌木、蒿草在维持该地区生态系统平衡方面具有很重要的作用，地表剥离引起的植被破坏,短时间内很难恢复。从用地构成看,井场、站(所)对植被是点状影响,道路、集输管道是线状影响,线状影响远大于点状影响;从用地方式看，临时用地植被可采取人工和自然恢复,永久性用地则完全被人工生态系统代替，虽然经人工植树种草,植被覆盖率上升，但可能造成遗传均化,生态系统功能减弱。 总结 石油开采全过程对环境地质问题的影响是多方面的同时也是十分严重的，在石油开采过程中我们要在追求开采经济效益的同时，要更加注重生态环境的保护，加强对环境地质问题的综合治理，努力谋求资源开发与环境保护的协调、可持续发展。
3. 开发油田对地质会造成那些影响
浅层的油气田开发对地质是有些影响，大量的地层亏空会局部浅层局部地应力作用。回不过根据目前几个国内答老油田来看，还没因为油田开发造成地质灾害的先例。所以开发油田到目前为止造成地质灾害的几率是非常低的。反而一些油田正利用钻在地质构造上的深井，观察该区域构造应力的变化，帮助预测地质灾害。
4. 地质环境对土地资源开发利用有何影响急急急急急。。。。。
地质环境：指由岩石圈、水圈和大气圈组成的环境系统，在长期的地质历史演化的过程中，各个圈层之间进行物质迁移和能量转换，组成了一个相对平衡的开放系统。而土地资源的合理利用是决定人类能否持续、健康、快速发展的重要问题，对实现可持续发展的战略目标，并且与提高土地资源利用效益具有重要的现实和指导意义。两者有紧密的连休，特别是地质环境对土地资源开发利用有巨大的影响，而地质环境是由于地球不断演化所产生的产物。亿万年来，岩石圈和水圈之间，岩石圈和大气圈之间，大气圈和水圈之间，通过物质交换和能量流动建立了地球化学物质的相对平衡关系。人类所处的地质环境是在最近一次造山运动和最近一次冰期后形成的。影响着人类很多的地方，因此，为了促使社会、经济、生态系统的良性循环，将生态稳定、建设和发展作为中心任务，果断实施保护、巩固、发展的建设策略，加强水土保持，加强生态环境保护的科学研究和新技术的推广应用以及生态环境保护的科技支持能力。
人类和其他生物全部依赖地质环境生存发展，同时，人类又不断改变着地质环境，土地开发利用也是其中的一想改变。
在土地开发利用之前，需要观察好当地的地质环境，做好全面的调查。才能制定相应的措施。在开发利用土地资源中，密切注意地质环境，尽量减少对地质环境的影响。
①地质环境是生物的栖息场所和活动空间，为生物提供水分、空气和营养元素。地质环境的区域差异，导致生物向不同方向进化。生物是地质环境的产物，但又改变地质环境，例如土壤是植物和地质环境相互作用下形成的。生命在长期演化中,同环境愈来愈适应,因此生物体的物质组成及其含量同地壳的元素丰度之间有明显的相关关系。英国地球化学家E.哈密尔顿等人通过对人体脏器样品的分析发现，除原生质中主要组分（碳、氢、氧、氮）和岩石中的主要组分（硅）外，人体组织（特别是血液）中的元素平均含量和地壳中这些元素的平均含量具有明显的相关性（见图）。这说明人体是地壳物质演化的产物。②地质环境向人类提供矿产和能源。目前人类每年从地层中开采的矿石达4立方公里,从中提取金属和非金属物质。人类还从煤、石油、天然气、水力、风力、地热以及放射性物质中获得能源。矿产资源是经过漫长的地质时代形成的，属于不可更新资源,经人类开发利用后,很难恢复，因此矿产资源的合理开发和有节制地使用是非常重要的。③人类对地质环境的影响随着技术水平的提高而愈来愈大，例如采掘矿产,修建水库,开凿运河都直接改变地质、地貌；大规模毁坏森林草原，导致水土流失，土地沙漠化；矿物燃料的大量燃烧，增加大气层二氧化碳含量，造成全球气候异常;人类向地质环境排放大量工业废弃物,造成对有机体有害的化学元素如汞、铅、镉等在地表的浓度增高。
重点观察当地的地质情况，才能更好地掌握当地的土地情况。从而充分利用土地资源。所以地质环境对土地资源开发利用有重大影响。
5. 煤炭开发地质环境状况及其对能源开发的影响研究
一、煤炭赋存的地质环境状况
1.地质概况
地质学中的鄂尔多斯盆地是指中朝板块西部连片分布中生界(特别是二叠系和侏罗系)的广阔范围。长期以来，地质工作者把它看作是一个独立的、自成体系的中生代沉积盆地。本书所研究的鄂尔多斯能源基地的范围与地质学中的鄂尔多斯盆地范围基本一致，大致在北纬34°～41°20'，东经105°30'～111°30'。具体的地理边界为东起吕梁山，西抵桌子山、贺兰山、六盘山一线。南到秦岭北坡，北达阴山南麓，跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西5省(区)。面积约40万km2。
鄂尔多斯盆地是一个不稳定的克拉通内部盆地，盆地基底形成后，在其后的盖层发展演化过程中，先后经历了坳拉槽—克拉通坳陷(内部和周边)—板内多旋回的陆相盆地及其前渊—周边断陷等盆地原型的多次演化，现在的鄂尔多斯盆地是上述若干个盆地原型的叠加(孙肇才等，1990)。从中生界开始，基底地层对于盖层的影响就已经很不明显，并且表层褶皱在盆地内部也极不发育。所以盆地内中生界以上的地层产状大都比较平缓，断裂和裂隙比较少。
鄂尔多斯盆地的基底岩系分为两类，一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的太古宇;另一类是由绿岩岩相组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质伪火山岩)的中古元古界。基底岩系之上的沉积盖层年代自中元古界至第三系(古、新近系)，累积最大厚度超过10000m。其中，中古元古代在全盆地范围内沉积了厚达1500m的长城系石英砂岩和蓟县系合叠层石的硅质灰岩。早古生代在盆地中部沉积了400～700m的碳酸岩海相沉积，在南缘和西缘同期沉积达4500m。晚石炭至早二叠世早期，在本区形成了一个统一的以煤系地层为特征的滨海相沉积，沉积厚度为150～530m。晚三叠世盆地范围内部形成内陆差异沉降盆地，包括了5个明显的陆相碎屑岩沉积旋回，即晚三叠世延长组，早中侏罗世延安组、中侏罗世直罗-安定组、早白垩世志丹群下部及上部(孙肇才，1990)。早白垩世末期的燕山中期运动，导致本区同中国东部滨太平洋区一起，在晚白垩世至第三纪(古、新近系)期间，作为一个统一的受力单元，在开阔褶皱基础上发生大面积垂直隆起。就在这个隆起背景上，形成了环鄂尔多斯中生代盆地的以汾、渭、银川和河套为代表的新生代地堑系，并在其中沉积了厚达数千米至万米的以新第三系(新近系)为主的地堑型沉积。而盆地中心部位的晚白垩世至第三纪(古、新近纪)地层大面积缺失。
第四纪以来，鄂尔多斯盆地中南部大部分地区沉积了大厚度的黄土;而其北部却由于隆起剥蚀而没有黄土沉积。
鄂尔多斯盆地南部大部分为黄土高原。黄土高原的地形外貌在很大程度上受古地貌的控制。基底平坦而未受流水切割的部分为黄土塬，而受到较强侵蚀的塬地则变为破碎塬。在陕北的南部和甘肃陇东地区的塬地保存较完好，如著名的洛川塬和董志塬。在流水和重力作用下，黄土地层连同基底遭到严重切割的地貌成为黄土梁和峁。另外，由于流水侵蚀还可形成狭窄的黄土冲沟和宽浅的黄土涧地，使梁峁起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，是人为活动频繁、植被破坏与水土流失最为严重的地区。
鄂尔多斯北部隆起的高平原地区由于气候干旱，长期受风力侵蚀，形成众多的新月形流动沙丘和半固定、固定沙地。北部有库布齐沙漠，南部有毛乌素沙地，东部为黄土丘陵。库布齐沙漠为延伸在黄河南岸的东西带状沙漠，大部分流动和半流动沙丘边沿水分较好。毛乌素沙地多为固定和半固定沙丘，水分条件较好，形成了沙丘间灌草地。
2.煤炭赋存的地质环境
鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，已探明储量近4000亿t，占全国总储量的39%。含煤地层包括石炭系、二叠系、三叠系和中下侏罗统的延安组。
(1)侏罗纪煤田
含煤岩系为下中侏罗统的延安组，由砂、泥岩类及煤层组成，其中泥岩、粉砂岩约占70%左右，透水性弱，其上覆直罗组、下伏富县组均为弱透水岩层。侏罗纪地层中地下水的补给、径流条件差，以风化裂隙为主，构造裂隙不很发育，风化带深度约40～60m，风化带以下岩层的富水性很快衰减。矿井涌水量在一定深度后不仅不再随开采深度的增加而增大，而且会减少，风化带以下地下水径流滞缓，水质很差，矿化度高。矿床水文地质类型一般属水文地质条件简单的裂隙充水型。但在有第四系松散砂层(萨拉乌苏组)广泛分布及烧变岩分布区，水文地质条件往往变得比较复杂，特别在开采浅部煤层时、可能形成比较严重的水文地质和地质环境问题。按照矿井充水强度及水文地质条件的差异，可将侏罗纪煤田划分为4个水文地质分区:①黄土高原梁峁区。主要分布于盆地北部。区内地形切割强烈，上部无松散岩层覆盖或砂层巢零星分布，降水量少而集中，不利于地下水的补给与汇集，岩层富水微弱，矿床充水以大气降水为主，矿井涌水量很小，矿床水文地质条件简单。②烧变岩分布区。沿主要煤层走向呈带状分布，深度一般在60m以浅，宽度受煤层层数、间距、倾角、地形等因素控制。岩层空隙发育，透水性能好，其富水性取决于补给面积和含水层被沟谷切割程度，当分布面积较大或上覆有较广泛的第四纪砂层时，富水性较强，对浅部煤层开采有影响，也常是当地重要的供水水源。③第四系砂层覆盖区。砂层出露于地面且广泛覆盖于煤系之上，厚度数米至数十米，甚至更厚。区内大气降水虽然较少，但砂层的入渗条件很好，可以在大范围内获得大气降水的就近渗入补给，然后汇集到砂层厚度较大且古地形低洼处，以泉或蒸发的形式排泄，在矿井开采浅部煤层时常是最主要的充水水源，可能出现涌水、涌砂问题。该区浅部煤层开采矿床水文地质条件中等至复杂居多。砂层水和烧变岩水往往有密切的水力联系，赋存有宝贵的水资源，但不适当的采煤和采水都可以导致大面积补给区的破坏和水质的污染及生态环境的恶化。因此，在煤田开发中应将采煤、保水和生态环境的保护作为一项系统工程统一规划。④一般地区。不用上述3个水文地质分区的其他地区。该区煤系地层地下水的补给条件不好，含水微弱，矿床水文地质条件属简单，少数中等，矿井涌水量多数为每小时1m3至数十立方米。
(2)陕北三叠纪煤田
该煤田位于盆地中部的黄土梁峁地区。地下水在黄土梁区接受大气降水的少量补给，在沟谷中排泄，径流浅，水量小，岩层富水性弱，风化带以下岩层富水性更弱，矿化度很高，水文地质条件多为简单，属裂隙充水矿床。
(3)石炭、二叠纪煤田
分布于盆地东、南、西部盆缘地区的石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶、寒武系灰岩，是区域性的强含水层，煤系本身含水比较微弱，属裂隙-喀斯特充水矿床。其矿床水文地质条件的复杂程度，取决于煤系基底灰岩水是否成为向矿井充水的水源及其充水途径和方式。现分区叙述如下:①东部地区。包括准格尔煤田和河东煤田。煤系下伏灰岩强含水层的地下水位埋藏很深，常在许多矿区的可采煤层之下，煤系地层含水微弱，矿床水文地质条件简单，奥陶系灰岩水为矿区的主要供水水源。从长远看，当煤层开采延伸到奥陶系灰岩水位以下时，灰岩水将威胁到下部煤层的开采。②南部渭北煤田。奥灰水地下水位标高为380m左右，而煤层赋存标高从东至西逐渐始升。如在东部太原组煤层的开采普遍受到奥灰水的威胁，而西部铜川矿区的多数煤层则均赋存在灰岩地下水位以上。在渭北煤田，由于奥灰与煤系的接触关系为缓角度不整合，使得不同地区煤系下伏的灰岩岩性和富水性不同，形成不同的水文地质条件分区。380m水位标高以上的煤层，其矿床水文地质条件多为简单至中等，而380m水位标高以下的煤层，水文地质条件属中等至复杂。奥陶系、寒武系灰岩沿煤田南部边缘有部分山露或隐伏于第四系之下，接受大气降水直接或间接补给，灰岩和强径流带也沿煤田的南部边缘分布于浅部地区。故开采浅部煤层时，矿井涌水量大，开采深部煤层时突水的可能性增大，但水量则有可能减少。在韩城矿区北部，黄河水与灰岩水之间有一定的水力联系。灰岩水是当地工农业的最主要水源、要考虑矿坑水的综合利用和排供结合。③西部地区。煤系与奥陶系灰岩之间有厚度较大的羊虎沟组弱含水层存在，奥灰水不能进入矿井，煤系含水比较微弱，矿床水文地质条件多属以裂隙充水为主的简单至中等类型(王双明，1996)。
二、煤炭开发过程中的地质环境状况变化
煤炭开发引起的地质环境问题受矿山所处的自然地理环境、地形地貌、地层构造、水文气象、植被，以及矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等因素的影响。目前鄂尔多斯盆地煤矿地质环境问题十分严重。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同。该区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%。尤以地下采煤导致的地质环境问题最为严重，主要地质环境问题以煤矿业导致的地质环境问题结果作为分类的主要原则，可以分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类型及众多的表现形式(表3-2)(徐友宁，2006)。
根据总结资料与实地调查，结合重点区大柳塔矿区及铜川矿区实际情况，我们重点介绍以下5个突出的地质环境问题:①地面塌陷及地裂缝;②煤矸石压占土地及污染水土环境;③地下水系统破坏及污染;④水土流失与土地沙化;⑤资源枯竭型矿业城市环境恶化。
1.地面塌陷与地裂缝
地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏，公路塌陷，铁轨扭曲，建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活，以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山地开裂形成滑坡。
表3-2 煤炭开采的主要地质环境问题
地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如甘肃的华亭煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川，以及神府—东胜煤田矿区。
由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北优质农业产区和我国优质苹果生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年地下开采导致了地面塌陷、地裂缝，以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重地区之一。陕西省采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全累计，1999年底，铜川矿区地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体要大，过采区的空间较金属及其他非金属矿山要大得多，且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地表塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率，以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝范围及深度也越大。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5#煤层，煤层4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日，矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度0.7m。宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积5.15km2，而塌陷面积已达6.97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。
陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2(表3-3)，主要分布于渭北及陕北煤矿区。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，不完全统计其地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷程度增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达5.32km2。
表3-3 鄂尔多斯能源基地陕西境内煤矿区地面塌陷
(据西北地矿所)
陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区、陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月，特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的1.2hm2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽可达15m，塌陷落差达7.45m，60%耕地已无法复垦，农田搁荒，预计经济损失达270万元。铜川煤矿区地裂缝5400余条，以王石凹煤矿为例，在1∶5000的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。神府矿区大柳塔矿201工作面煤层埋藏浅，1995年7月10日开始回采，放顶后地表形成裂缝，实测裂缝区面积为5742.5m2。第一期开采计划完成后，预计未来大柳塔矿采空区总面积5.8hm2，可能发生地裂缝区域总面积约5.45hm2。裂缝区与采空区面积之比为0.94。目前塌陷面积达到7.7km2。20世纪90年代，甘肃窑街矿区矿井地面占地598.1hm2。地面塌陷20处共计443.54hm2，地面塌陷面积比80年代扩大了48.4%，每年以14.47hm2的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550hm2，90年代达到663～720hm2。
2.煤矸石压占土地及污染水土环境
煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最大的固体废弃物之一，其堆积会压占土地植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩地湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是下峪口煤矿排放煤矸石填滩造地，却压占并破坏了黄河湿地生态资源与环境，应引起有关部门的高度重视。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区已有包括窟野河在内的许多河流出现断流。
煤矸石堆积长期占压土地。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆存量1264.99万t，大小矸石山150余处，其中100万t以上的矸石山35处，矸石压占2.37km2。
堆积的矸石山易发生自燃，产生大量硫化氢等有害气体，对周边村民身体健康产生很大危害。据有关资料，每平方米矸石山自燃一昼夜可排放CO10.8kg，SO26.5kg，H2S和NO22kg等。依据国家卫生标准规定，居民区大气环境中有害物质的最高允许浓度SO2日均浓度为0.15mg/m3、H2S为0.01mg/m3，显然，煤矸石自燃区的大气环境污染超过了国家标准，必然危害居民身体健康。
陕西铜川矿务局下属共有13个矿井，其中6个矿井煤矸石堆存在自燃(图3-2)，矸石山周围SO2，TSP，苯并芘等都严重超标，据有关资料在自燃矸石山周围工作过5年以上的职工患有不同程度的肺气肿。陕西韩城桑树坪矿矸石山自燃造成空气中SO2和CO2严重超标，其中SO2浓度平均超标16倍，CO2浓度平均超标20倍。在这种空气环境下，甚至发生了工人昏倒在排矸场的现象。
图3-2 铜川矿务局王石凹煤矿正在冒烟的矸石山
煤矸石不仅造成大气污染，矸石山淋滤水还会造成临近地表水源、地下水，以及矸石山下伏土壤的污染。本次调查在铜川矿务局金华山煤矿采集的矸石山淋滤水样，颜色发黑，经检测发现是酸性水，pH值为2.82，COD为812.5mg/L，悬浮物含量128.0mg/L，重金属含量汞、镉、铜、镍、锌、锰均超标;在三里洞煤矿采集的矸石山淋滤水pH值为1.77，COD为621.6mg/L，TDS含量达160.658g/L，水化学类型为Mg·SO4型;这些矸石山淋滤水流入地表水体或渗入土壤，都会造成一定程度的污染。
3.地下水系统破坏及污染
鄂尔多斯能源基地煤炭开采区大多为严重缺水地区。矿井疏干排水造成地下水均衡系统的破坏，地下水位下降，水量减少。煤矿酸性及高矿化度井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干涸，400多亩水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。
陕西渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿是矿井突水主要发生地，素有渭北“黑腰带”之称的铜川、蒲白、澄合、韩城四大煤矿区又是高瓦斯矿区，1975年5月11日，铜川矿务局焦坪煤矿前卫矿井发生重大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡101人，受伤15人，全井造成严重破坏。2001年4月，铜川、韩城两起瓦斯爆炸造成86人死亡的重大恶性事故，社会影响极坏。
陕西省的矿井突水主要发生在渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿区。1989年，上述4个矿务局27个煤矿31处自然矿井，受地下水威胁的矿井占32.3%。据不完全统计共计发生矿坑突水36次，其中1975～1982年该区发生奥灰岩土石事故29次，占其矿井突水事故地80.56%。该区矿井下水灾主要来源于奥灰岩岩溶水和古窑采空区积水。1960年1月19日，铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，总长1880m，直接经济损失7142元，死亡14人。20世纪60年代以前，该区带主要矿井巷道还位于+380m水平面上，70年代后，蒲白、韩城、澄合等新建矿区部分开拓巷道位于+380m水平面之下。1974年以后，象山、马沟渠、桑树坪、董家河、权家河、二矿、马村矿相继发生奥灰岩突水事故29次，淹没巷道万余米，致被迫停产，重掘巷道的巨大损失，直接经济损失近2000万元。
宁夏石嘴山煤矿区因地面塌陷，地裂缝交错，地面低凹积水，地表水沿裂隙进入地下巷道，使矿区多次发生突水事件，造成人员伤亡和巨大的经济损失(表3-4)。
表3-4 宁夏石嘴山煤矿矿井突水一览表
陕西黄陵县店头沮水河两岸分布着十几家个体小煤矿，不顾后果在河道下采煤，在8km2范围内形成4处较大的塌陷区，均横跨沮水河床，地裂缝达20cm，最大塌陷区面积达1000m2以上，大片耕地塌陷，民房出现裂缝，饮水井水量和水质发生变化。1998年9月13日个体小煤矿牛武矿非法开采沮河河床保安煤柱，并越界穿过沮水河，同个体水沟小窑多处相互打通，发生矿井透水，最终导致苍村一号斜井西采区被淹，使陕西黄陵矿业公司一号煤矿主平硐在1999年“3.24”发生重大突水事故，涌水量瞬间增至800m3/h，迅速淹没了3条平硐。小煤窑无序采煤不仅造成自己淹井停产，也给黄陵矿业公司造成直接经济损失3401万元，间接经济损失3100万元。同时，沮水河河水在上游进入煤矿采空区后，又在下游报废小煤窑井口流出排入沮水河，给居民生产和生活带来了很大困难。黄陵个体煤矿无序开采诱发的矿井突水事故再一次说明采矿业的发展必须遵循可持续发展原则，合理布局，加强矿业秩序的日常监督管理，才能使整个采矿业沿着健康的轨道发展。
长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年，西北地区国有矿井煤产量3785万t，平均吨煤排水量1.3t，其他矿井煤产量5209万t，平均吨煤排水量0.324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故。
煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值更低为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L。
2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水部分矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。
4.水土流失与土地沙化
水土流失导致的土壤侵蚀是生态恶化的重要原因。黄土区、黄土与风沙过渡区的矿区水土流失量最大。陕西的铜川、韩城、神府煤矿区;宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区;陕蒙神府—内蒙古东胜水土流失都十分严重。有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按1.21万t/km2·a，面积按3024km2计算;年土壤侵蚀量为3659.04万t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。内蒙古的乌达等矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的3.0～4.5倍。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000t/km2·a。随着矿区的开发水土流失问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。
煤炭开采形成的地面塌陷造成浅层地下水系统破坏，使塌陷区植被枯死，为土地沙漠化的活化提供了条件。其次，露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使表土疏松，使部分原已固定和半固定沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣堆放，风化加剧了土地沙化。
陕西神府煤田矿区大规模开发以及地方、个体沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧水土流失和土地沙化。自80年代中期开发以来，毁坏耕地666.7hm2，堆放废渣6000多万t，破坏植被4946.7hm2，增加入黄泥沙2019万t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”提供的预测结果，若不采取必要的防沙措施，矿区生产能力达到3000万t规模时，将新增沙漠化面积129.64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的1.53倍，新增入河泥砂量480万t，比现有条件下进河泥砂量增加13.7%。
5.煤炭资源枯竭与城市环境恶化
鄂尔多斯现有煤田有些开发较早，可以追溯到20世纪五六十年代。起初，由于技术落后，造成资源浪费，加之很多矿区达到服务年限，到现在已无资源可采。如铜川矿务局是1955年在旧同官煤矿的基础上发展起来的大型煤炭企业。全局在册职工30041人，离退休人员32691人，职工家属约21.6万人。由于生产矿井大多数是50年代末60年代初建成投产的，受当时地质条件和开采条件所限，所建矿井煤炭储量、井田范围、生产能力小，服务年限短。80年代以来先后有9对矿井报废，实施关闭，核减设计能力396万t。目前全局8对生产核定能力965万t/a，均无接续矿井。东区部分矿井资源枯竭，人多负担重，生产成本高，正在申请实施国家资源枯竭矿井关闭破产项目。生产发展接续问题日益突出，企业生存发展面临严峻挑战。矿业城市的可持续发展受到地方政府及相关学者的关注。煤炭资源枯竭的直接后果是矿业城市面临转型，大量问题需要解决，如人员安置、环境改善、寻找新的主打产业等。
三、煤炭开发引起的地质环境问题对煤炭开采的影响
大规模的煤炭开发活动不但极大地破坏了当地的地质环境和生态环境，也在很大程度上制约了煤炭开采活动的正常进行，主要表现在以下几个方面:
(1)采煤塌陷及地裂缝造成水资源量减少、地下水体污染，影响矿区采煤活动的正常运行
采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水;在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。如在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故;另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境(张发旺，2007)。
另外，采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。
西北煤矿区水资源原本缺乏，再加上塌陷及地裂缝造成的可用水资源量的减少，使矿井用水、洗煤厂用水、矿区生活用水等均面临严峻挑战。
(2)煤层及煤矸石自燃不但浪费了大量煤炭资源，而且影响煤炭开采
鄂尔多斯盆地北部的侏罗系煤田分布区，煤层埋藏浅深度只有0～60m，并且气候干旱，植被稀少，形成了有利于煤田大规模自燃的气候条件。因此煤层及煤矸石自燃大面积分布，如乌海煤田、神东煤田等。煤层及煤矸石自燃不仅会烧掉宝贵的煤炭资源，并且会影响煤炭开采、污染空气，造成巨大经济损失。
(3)矿坑突水事故不但破坏了地表水和地下水资源，往往也会淹没矿井巷道，严重影响煤炭开采，造成重大人员伤亡和经济损失
在我国，大部分石炭-二叠系煤炭开采时会受到水量丰富的奥陶系灰岩水的威胁。由于水量巨大，流速快，水压高，奥陶系灰岩水造成的突水事故往往十分巨大，如1984年6月发生的开滦范各庄煤矿发生的世界罕见的特大奥陶系灰岩水突水事故，突水4d内把范各庄煤矿淹没，又突入相邻的吕家坨煤矿并将其全部淹没，并向另一相邻矿林西矿渗水，经过4个月才完成封堵工作，造成的经济损失达5亿元以上。在鄂尔多斯盆地，石炭-二叠系煤层主要分布在铜川、蒲白、澄合和韩城一线，历史上共发生矿坑突水事故40余次。如1960年1月19日铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，死亡14人。
陕西黄陵县店头沮水河两岸个体小煤矿无序生产，1998年9月至1999年3月造成一系列突水事故，给黄陵矿业公司造成的直接经济损失就有3401万元，间接经济损失3100万元。
6. 化石燃料能源利用对环境都有哪些影响
由于化石燃料是世界一次能源的主要部分，其开采、燃烧耗用等方面的数量都很大，从而对环境的影响也令人关注。
开采过程对环境的影响最典型的是煤炭开采，包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水资源的影响。据不完全统计，迄今为止平均每开采万吨煤炭塌陷农田0.2公顷，平均每年塌 陷2万公顷。中国建筑物下压煤超过48亿吨，其中村庄下压煤占2/3。而且，煤炭燃烧会产生二氧化硫和二氧化氮污染环境。
在山东、河北、河南、安徽和江苏五省平原地区，压煤村庄1100个，居住村民百万以上。开采造成水资源的污染对生态环境的影响也量大面广，平均每开采1吨原煤需排放2吨污水更严重的是，在有些地区，由于水源和江河湖海的严重污染，造成居民用水短缺。
化石燃料在利用过程中对环境的影响主要是燃烧时各种气体与固体废物和发电时的余热所造成的污染。化石燃料时产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化。燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的浓度上升，从而导致温室效应加剧，改变了全球的气候，生态平衡失衡。二是热污染。火电站发电所剩“余热”被排出到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下会引起热污染。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出7～8℃，使生物要离开该水域。
7. 地质资源开发对地质环境变化的驱动作用
地质资源是蕴藏于地质环境、经济社会发展必需的宝贵资源。开发地质资源，必然要扰动地质环境。地质资源开发对地质环境的作用主要包括:开发矿产资源、开采地下水、利用地质遗迹等。
(一)矿产资源开发
新中国成立后我国矿产资源开发规模迅速扩大。1949年，我国保留比较完整的矿山仅300多座，年产原油12万t，煤0.32亿t，钢16万t，有色金属1.30万t，硫铁矿1万t，磷不足10万t［2］。经过60年的努力，中国先后建立了大庆、胜利、辽河等大型石油基地，大同、兖州、平顶山、两淮、准格尔等煤炭基地，上海、鞍山、武汉、攀枝花等大型钢铁基地，白银、金川、铜陵、德兴、个旧等大型有色金属基地，开阳、昆阳、云浮等大型化工矿山基地。目前，中国的矿产品产量、消费量居世界前列。
图3-12～图3-14分别绘出了1949以后我国原煤产量、铁矿石原矿量、10种有色金属(铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、汞、镁、钛)产量增长情况。可以看出，1949年到2008年矿产资源变化大致可划分为三个阶段:缓慢增长阶段、稳定增长阶段和快速增长阶段。以有色金属为例，1977年之前年均增长率为4.1%，1978～1999年年均增长率为10.2%，1999年以后年均增长率增至15.4%，进入快速增长阶段。资源消费弹性状态为资源消费量增长速度与GDP增长速度的比值，反映了经济增长对资源的依赖程度。从表3-8可以看出，“七五”以来我国主要矿产的消费弹性系数均呈上升状态，特别是近年来消费弹性系数大幅度上升［29］。我国经济社会发展阶段和我国的产业结构趋向重化工业决定了近年来我国对矿产资源需求的急剧增长。
图3-12 1949～2008年中国原煤产量增长情况示意图
图3-13 1978～2008年中国铁矿石原矿量变化示意图
图3-14 1949～2008年中国10种有色金属产量变化示意图
表3-8 中国主要矿产品、相关能源和原材料消费弹性系数表
数据来源:据国土资源部信息中心
矿产资源开发对地质环境造成了巨大的影响。固体矿产的采掘活动，破坏矿区原有的地形地貌，形成巨大的露天采坑或大片地表塌陷区;矿山固体废弃物(废石、尾矿、煤矸石等)的堆放大量压占土地。地下采矿对土地资源的破坏方式，主要表现为地面大面积塌陷、裂缝和变形。据国土资源部2005年统计，因采矿及各类废渣、废石堆置等，全国累计侵占土地达586万hm2，破坏森林106万hm2，破坏草地26.3万hm2［30］。为了确保井下安全生产，矿产开发往往需要排出大量的矿井水。据统计，目前全国煤矿矿井每年涌水量在42亿m3左右，利用率仅为26%左右，造成水资源的极大浪费［31］。同时，由于采矿疏干深度很大，致使矿区及其周围地区地下水位大幅度下降，影响了农业和其他用户的供水，导致排水和供水之间发生严重矛盾。采矿活动还引发了很多地质环境问题甚至地质灾害。采矿活动由于对地质体进行开挖和破坏，改变了长时期以来所形成的地质过程均衡，常常诱发一些地质环境问题。目前，全国因采矿引起的塌陷180余处，塌陷坑1600多个，塌陷面积1150Km2。全国发生采矿塌陷灾害的城市近40个，造成严重破坏的25个［30］。矿山开采形成的废水、废石等废弃物污染了矿区的水土环境。矿业废水包括矿床疏干排出的矿井水、洗煤厂废水、选矿废水、采油废水等。其中煤矿、各种金属、非金属矿业的废水以酸性为主，并多含大量重金属及有毒、有害元素以及COD、BOD5、悬浮物等;石油、石化业的废水中含挥发性酚、石油类、苯类、多环芳烃等物质。大量废水未经达标处理就任意排放，甚至直接排入地表水体中，使土壤、地表水和地下水受到污染。矿区长期堆放的采矿废石、尾矿、煤矸石，经风化淋滤，释放出有害物质，也对水土环境形成污染。
(二)地下水资源开发
随着社会经济的发展，我国用水量呈不断增长的趋势，地下水开采量对用水量的贡献亦随之增大。据统计，1969年我国地下水开采量约为200亿m3，占总用水量的7.3%;到2001年，地下水开采量增加到1094.9亿m3，所占比例增至19.7%;2001年以后，地下水占总用水量的比例稳定在18.4%左右。从图3-15可以看出，我国总用水量在经历50年左右的快速增长以后，在20世纪90年代末以后用水量增速趋缓，地下水用水量则随着总用水量由快速增长转变为缓慢增长而趋于稳定，维持在1050亿m3上下。
虽然在总量上地下水开采趋于稳定，但是在区域上地下水开采量和开采程度差异很大。总体上北方开采程度高于南方，开采程度是南方的4～5倍(图3-16)。河北和天津地下水开采程度高达165.4%和118.6%，多年来一直处于超采状态。北京、山东与河南的地下水开采亦接近其可开采资源量的极限。开采程度介于50%～80%的省份有辽宁、山西、甘肃、内蒙古、陕西、黑龙江与上海。南方各省份地下水开采程度普遍小于20%，开采程度小于10%的有广东、海南、贵州、湖北、重庆、广西、云南和西藏。
图3-15 1949～2008年中国总用水量和地下水用水量变化示意图
图3-16 2008年中国区域地下水开采程度示意图
全国有2/3的城市供水和大量的农业灌溉用水依靠地下水，由于不合理开发利用，引发了一系列地质环境问题［28］。在以地下水为主要供水水源的地区或城市，掠夺式开发、超采现象严重，尤以河北、天津、北京、山西、豫北、鲁北、胶东、辽中南的大中城市较为严重。据统计，目前我国已形成地下水区域性降落漏斗区100余个，主要分布在河北、山西、山东、北京、天津等地，其中最为严重的是华北平原。由于地下水超采，全国有40多个城市产生了地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2m的有上海、天津、太原等城市;在大连、秦皇岛、莱州、烟台、青岛、北海等多个沿海城市出现了海水入侵现象。
(三)地质遗迹开发
我国有着丰富的地质遗迹。虽然人们很早就意识到了地质遗迹的科学价值和旅游价值，但是直到20世纪末我国才开始有意识地、系统地开发和保护地质遗迹资源。2000年以来，我国通过建立地质公园加快了地质遗迹开发和保护的步伐，从而减少工程经济活动对地质遗迹的破坏，充分发挥地质遗迹的科学和经济价值。2000年以来我国分四批建立了138个国家地质公园，其中有18个被列为世界地质公园。所建立的国家地质公园中，地层学、地史学和古地理学地质遗迹8个、古生物学和古人类地质遗迹18个、火山学和火成岩石学地质遗迹15个、大地构造和构造地质学7个、地貌学地质遗迹75个、水文地质学地质遗迹11个、环境地质学和地质灾害地质遗迹3个、工程地质学地质遗迹1个［32］。
通过上述对矿产资源、地下水和地质遗迹开发活动分析，可以得出:矿产资源开发对地质环境的开发扰动强度呈快速增大的态势，而地下水开采对地质环境的作用强度趋于稳定，越来越多的地质遗迹资源得到开发与保护。
8. 化石燃料能源利用对环境都有哪些影响
由于化石燃料是世界一次能源的主要部分，其开采、燃烧耗用等方面的数量都很大，从而对环境的影响也令人关注。
开采过程对环境的影响最典型的是煤炭开采，包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水资源的影响。据不完全统计，迄今为止平均每开采万吨煤炭塌陷农田0.2公顷，平均每年塌 陷2万公顷。中国建筑物下压煤超过48亿吨，其中村庄下压煤占2/3。而且，煤炭燃烧会产生二氧化硫和二氧化氮污染环境。
9. 能源的使用对环境有什么影响
能源的使用对环境的影响：
1、煤炭的开发利用对环境的不利影响。
煤炭消费过程中产生大量二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳、烟尘和汞等污染物,是造成大气污染和酸雨的主要原因。煤炭消费过程也排放温室气体,造成全球性环境问题。煤炭在开采过程中会造成矿山生态环境的破坏, 威胁生物栖息环境。主要包括对地表的破坏、引起岩层的移动、矿井酸性排水、煤矸石堆积、煤层甲烷排放等。
2、石油和天然气勘探开采和加工利用对环境的不利影响。
油田勘探开采过程中的井喷事故、采油废水、钻井废水、洗井废水、处理人工注水产生的污水的排放；气田开采过程中产生的地层水,含有硫、卤素以及锂、钾、溴、铯等元素,其主要危害是使土壤盐渍化；油气田开采过程中的硫化氢排放；炼油废水、废气(含二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、烃类、一氧化碳和颗粒物)、废渣（催化剂、吸附剂反应后产物）排放；海上采油影响海洋生态系统,石油因井喷、漏油、海上采油平台倾覆、油轮事故和战争破坏等原因泄入海洋，对海洋生态系统产生严重影响；在交通运输业，机动车尾气等造成大气污染，排放一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等污染物；等等。
3、水电开发对环境的不利影响。
水电是一种相对清洁的能源，但其对生态环境仍有多方面的不利影响，主要表现在：截流造成污染物质扩散能力减弱，水体自净能力受影响；淹没土地、地面设施和古迹，影响自然景观，尤其是风景区；泥沙淤积会使上游河道截面缩小，河床抬高，下游河岸被冲刷，引起河道变化；改变地下水的流量和方向，使下游地下水位升高，造成土壤盐碱化，甚至形成沼泽，导致环境卫生条件恶化而引起疾病流行；建设过程采挖石料和填土，破坏自然环境；泄洪道变流装置的安装造成对鱼类等水生生物的破坏，截流阻断鱼类洄游等；会改变河流水深、水温、流速及库区小气候，对库区水生和陆生生物产生不利影响；可能会诱发地震；小水电站还会向生物圈排放一些温室气体（特别是由于水库中生物质的腐烂而产生的甲烷）；等等。
4、核能开发利用对环境的影响。
核能对环境的影响主要来自两个阶段：核燃料生产和辐射后燃料的处理。由于人类无论何时何地都处于各种来源的天然放射性辐射之中,通常燃料生产过程的放射性污染较轻，一般不构成严重危害。但它毕竟对人体有害,故仍须予以充分注意。
5、可再生能源开发利用对环境影响的不利影响。
可再生能源开发利用整体上较传统化石能源来说，更加清洁安全，但是开发利用可再生能源仍然会带来一些环境问题。如风能开发中，风机会产生噪声和电磁干扰，并对景观和鸟类产生负面影响等。太阳能开发也会产生不利环境影响，主要是占用土地、影响景观等。此外，制造光伏电池需要高纯度硅，属能源密集产品，本身需要消耗大量能源。含镉光伏电池(CdTe, CIGS)的有毒物质排放虽然在安全范围之内，但公众仍担心对健康的危害。生物质能利用对环境的不利影响，主要是占用大量土地，可能导致土壤养分损失和侵蚀,生物多样性减少,以及用水量增加。用汽车运输生物质会排放污染物。另外，农村居民使用薪柴和秸杆等生物质能作炊事和供热燃料的传统利用方式引起的室内空气污染，对居民健康产生严重危害。地热资源开发利用的环境影响主要是地热水直接排放造成地表水热污染；含有害元素或盐分较高的地热水污染水源和土壤；地热水中的CO2 和H2 S等有害气体排放到大气中；地热水超采造成地面沉降等。海洋能是洁净的能源，对环境不会产生大的不利影响。但潮汐电站会对海岸线生态环境带来一定影响；波浪能发电装置能起到使海洋平静的消波作用，有利于船舶安全抛锚和减缓海岸受海浪冲刷,但波浪能发电装置给许多水生物提供了栖息场所，促使其繁殖生长,可能会堵塞发电装置；海洋温差发电装置的热交换器采用氨作工质，氨可能会污染海洋环境；建在河口的盐差能发电装置，还要解决河水中的沉淀物和保护海洋生物的问题。