原平市煤炭開采引起的生態(tài)治理工程研究

張淑玲,趙金安，杜 娟

（1.太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008；2.山西省環(huán)境規(guī)劃院，山西 太原 030002）

原平市煤炭開采引起的生態(tài)治理工程研究

張淑玲1,趙金安1，杜 娟2

（1.太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008；2.山西省環(huán)境規(guī)劃院，山西 太原 030002）

分析了原平市煤炭開采造成的地表塌陷、水資源、土地資源、植被等生態(tài)破壞情況，提出了原平煤炭資源整合后的水資源治理、地質(zhì)災(zāi)害、植被恢復(fù)、生態(tài)檢測(cè)技術(shù)等生態(tài)環(huán)境治理方案。

原平市；煤炭開采；生態(tài)破壞；生態(tài)治理

1 原平市煤炭開采狀況

煤炭企業(yè)狀況：在關(guān)井壓產(chǎn)前，原平市共有煤礦279座，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦為主，存在大礦小開、整礦零開現(xiàn)象；礦山規(guī)模小，占用儲(chǔ)量多，規(guī)模與儲(chǔ)量不相匹配。為保護(hù)資源、合理布局、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、關(guān)小改大、規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)過幾次兼并重組整合，2010年煤礦企業(yè)縮減為11個(gè)，企業(yè)年產(chǎn)規(guī)模達(dá)到90萬t以上，全市煤炭產(chǎn)能每年960萬t以上，見圖1。

圖1 原平市煤炭整合后企業(yè)個(gè)數(shù)

2 煤炭開采引起的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

（1）地表塌陷現(xiàn)狀：原平市煤炭開采已有20多年，主要開采2號(hào)、3號(hào)、5號(hào)煤層，開采方式有炮采、露天開采、長(zhǎng)壁綜采放頂煤開采，頂板管理采用自然垮落與人工強(qiáng)制放頂相結(jié)合的方式。大面積煤炭開采，特別是炮采，形成的地下井巷、地下采空區(qū)，造成地下礦層上部的巖層失去支撐或平衡條件，隨之產(chǎn)生彎曲、塌落，以致發(fā)展到地表下沉變形，形成采煤沉陷。地表變形開始形成凹地，隨著采空區(qū)的擴(kuò)大，凹地發(fā)展成凹陷盆地，造成水土流失、環(huán)境污染、土地荒蕪等，形成地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的破壞。其中對(duì)農(nóng)田、村莊造成較大破壞，乃至給村莊帶來了不可恢復(fù)的毀滅性破壞。將來的開采中，采空區(qū)逐步增大，地面塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害將會(huì)相應(yīng)增多。

（2）水資源生態(tài)現(xiàn)狀：煤炭開采時(shí)，伴有大量礦井水排出，不僅有突水事故的危險(xiǎn)，而且由于煤礦開采大量排放地下水，使原來地下水體以橫向運(yùn)動(dòng)為主，采礦后逐漸變?yōu)橐源瓜蜻\(yùn)動(dòng)為主，結(jié)果導(dǎo)致礦區(qū)地下水水位下降，破壞了地下水的儲(chǔ)水構(gòu)造，使淺層地下水資源枯褐，造成礦區(qū)及周圍村莊吃水困難。原平市煤礦開采對(duì)水資源的影響，主要表現(xiàn)在西山地區(qū)。采煤漏水排水，既改變了原來排泄規(guī)律，也使水質(zhì)遭到嚴(yán)重污染，水資源的量與質(zhì)都有嚴(yán)重變化，致使許多供人畜吃的泉水，水量減少或斷流。

（3）土地資源現(xiàn)狀：原平市各煤礦附近有多處耕地變成分割破碎的耕地，給耕地帶來困難；造成地表水損失，加劇土地干旱；一些被損壞的耕地經(jīng)過復(fù)墾后還可耕種，一些損壞嚴(yán)重的耕地較難復(fù)墾、成為荒草地。

（4）水土流失現(xiàn)狀：原平市近年來煤炭生產(chǎn)迅猛發(fā)展，造成地下礦層大面積采空，礦層上部的巖層失去支撐或平衡條件，隨之產(chǎn)生彎曲、塌落，以致發(fā)展到地表下沉變形，形成采煤沉陷。地表變形開始形成凹地，隨著采空區(qū)的擴(kuò)大，凹地發(fā)展成凹陷盆地，造成水土流失、環(huán)境污染、土地荒蕪等，形成生態(tài)環(huán)境的破壞。

（5）植被和生物多樣性現(xiàn)狀：煤炭開采對(duì)地面土地的破壞，造成地面植被的覆蓋率減少；使得植被減少地段的土壤抗蝕指數(shù)降低，加劇了水土流失和土壤干旱，使得土壤酸化，加劇了土壤中重金屬的溶出和毒性。目前煤礦礦區(qū)附近有林場(chǎng)（西山礦務(wù)局林場(chǎng)、大同礦務(wù)局林場(chǎng)、軒崗林場(chǎng)、軒崗礦務(wù)局林場(chǎng)），也有野豬、刺猬、狼、狗獾、豬獾、狍草、兔、松鼠、石雞等野生動(dòng)物。但因林地面積僅約7 000 ha2，而且煤炭開采使礦區(qū)范圍內(nèi)森林發(fā)育受到不同程度地影響，加劇了物種的減滅速度，降低了當(dāng)?shù)厣锏亩鄻有运剑股鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威脅。

（6）關(guān)閉或廢棄礦山矸石環(huán)境現(xiàn)狀：由于煤礦整合，原平市廢棄煤礦較多；目前這些煤礦的工業(yè)廣場(chǎng)被推平，建筑垃圾廢渣未被清理。關(guān)閉或服役期滿煤礦造成的生態(tài)環(huán)境主要為：礦井、工業(yè)廣場(chǎng)、運(yùn)煤道路占地問題；廢棄工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)施拆除、廣場(chǎng)周邊土壤污染問題；無業(yè)主矸石堆放及處置問題。

3 生態(tài)恢復(fù)治理工程

由于傳統(tǒng)的煤炭開采模式，導(dǎo)致礦區(qū)大面積土地破壞和占用，地表水資源流失，植被枯萎，道路損壞、自然景觀受損等一系列生態(tài)問題，急需盡早解決。對(duì)因采煤造成的地表沉陷、裂縫，部分地區(qū)雖對(duì)已利用土地進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)非利用土地不予治理；當(dāng)?shù)匕傩粘Ｒ蜓a(bǔ)償費(fèi)用偏低，影響礦區(qū)生產(chǎn)和穩(wěn)定。對(duì)沉陷區(qū)內(nèi)植被的破壞，基本沒有恢復(fù)；對(duì)沉陷區(qū)內(nèi)建筑物造成的破壞，原則采取補(bǔ)償、加固維護(hù)、異地搬遷等辦法進(jìn)行治理。

3.1 采煤引發(fā)的水資源治理與保護(hù)工程

（1）地表水的污染防治工作，要按照水資源保護(hù)規(guī)劃，做好陽武河水資源保護(hù)規(guī)劃和西鎮(zhèn)水資源保護(hù)工程。要實(shí)施陽武河的河道疏浚、清淤、駁岸、下墊面修復(fù)工程，減少河道內(nèi)源污染同時(shí)結(jié)合礦區(qū)污水治理工程，截流外源污染，恢復(fù)礦區(qū)地表水生態(tài)功能，并建立自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，隨時(shí)掌握陽武河水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)還要種植水源涵養(yǎng)林和綠化風(fēng)光帶，加強(qiáng)水體自身的防護(hù)能力，改造小型水庫(kù)以減少各種生態(tài)環(huán)境問題。（2）地下水及泉域生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)工程：開采水體壓占煤炭時(shí)，應(yīng)按要求，在斷層構(gòu)造帶及帶壓開采區(qū)實(shí)現(xiàn)“有疑必探、先探后掘”，合理留設(shè)保護(hù)煤柱，確保水源地不受煤炭開采的影響。同時(shí)在水源所在地建設(shè)地下水壩，防止地下水資源的持續(xù)流失與地下水質(zhì)持續(xù)惡化；對(duì)水源地上游實(shí)施水源涵養(yǎng)區(qū)保護(hù)、建立水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)站等。泉域保護(hù)主要為分布于陽武河下馬圈至蘆莊的馬圈泉，應(yīng)加強(qiáng)其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，防止流量減少。

3.2 水土流失地區(qū)的水土保持工程

（1）根據(jù)原平市的實(shí)際，對(duì)采動(dòng)影響破壞的水土流失土地，本著“誰破壞，誰修復(fù)”的原則，由原平市各礦方出資和當(dāng)?shù)卮迕窆餐M(jìn)行土地修復(fù)。修復(fù)后的土地，應(yīng)宜林則林、宜草則草。（2）對(duì)采煤引起水土流失嚴(yán)重的黃土丘陵和殘?jiān)珳羡謪^(qū)，可進(jìn)行水土保持工程。具體在滹沱河、陽武河、永興河、云中河的河岸周圍栽種楊柳。對(duì)軒崗鎮(zhèn)、段家堡鄉(xiāng)、長(zhǎng)梁溝鎮(zhèn)煤礦開采影響范圍內(nèi)，在穩(wěn)定基本農(nóng)田建設(shè)，保證糧草供給的基礎(chǔ)上，逐步退耕還林還草。對(duì)丘陵地區(qū)主要通過坡改梯田工程，有計(jì)劃地發(fā)展經(jīng)濟(jì)林，營(yíng)造農(nóng)田林網(wǎng)防護(hù)帶。還應(yīng)加大礦區(qū)內(nèi)小流域綜合治理，以小流域?yàn)閱卧?，‘山、水、田、林、路’統(tǒng)一規(guī)劃，采取‘生物、工程、耕作、集雨、節(jié)水’五大措施相結(jié)合，形成完整礦區(qū)的水土流失防治體系。（3）每年春、秋兩季進(jìn)行集中造林，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)南募驹炝郑ㄈ缬退?、云杉、落葉松等）；適當(dāng)時(shí)機(jī)，發(fā)展人工種草（如紫花苜蓿、沙打旺等豆科牧草）。土地復(fù)墾安排在秋后進(jìn)行，盡量減少農(nóng)作物損失。

3.3 采煤引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害治理工程

（1）根據(jù)采區(qū)接替順序制定復(fù)墾規(guī)劃，并積極籌集復(fù)墾費(fèi)：鼓勵(lì)土地使用者進(jìn)行土地復(fù)墾，并取得當(dāng)?shù)卣闹С趾团浜?。土地?fù)墾時(shí)，在確定對(duì)環(huán)境無影響前提下，以礦井排放的矸石作為充填材料，既消除了矸石對(duì)環(huán)境的影響，又治理了塌陷區(qū)。（2）采空塌陷區(qū)治理技術(shù)的措施：①填埋夯實(shí)措施：對(duì)于采空塌陷要及時(shí)填埋，防止地表水匯集滲入，擴(kuò)大塌陷面積，造成受災(zāi)體擴(kuò)大。②復(fù)墾措施：填埋夯實(shí)之后進(jìn)行復(fù)耕，防止土地養(yǎng)分流失，耕地沙化。③排水措施：在陷坑周圍修建排水溝，防止地表水滲入。④維修加固及搬遷措施：對(duì)于采空塌陷造成的輕度房屋裂縫，可采取維修加固，減少災(zāi)害損失；對(duì)房屋裂縫嚴(yán)重者，則需搬遷。

3.4 植被恢復(fù)及生物保護(hù)工程

（1）遵循“原樣保護(hù)”的基本原則，對(duì)于天然林或處于動(dòng)物棲息地的破壞植被，以及林區(qū)邊緣小塊邊坡農(nóng)田，實(shí)施退耕還林、還草。對(duì)退耕還林區(qū)內(nèi)的破壞植被，以恢復(fù)經(jīng)濟(jì)林為主；在陰坡、土層較厚的區(qū)塊，宜選擇落葉松、油松為主栽樹種；在陽坡、土層瘠薄區(qū)塊，宜選擇落葉松、檸條喬灌混栽為主栽樹種。并要逐年提高其涵養(yǎng)水分的功能，是保證水源水質(zhì)水量的根本性措施，并建設(shè)火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。（2）生物多樣性保護(hù)工程：禁止伐天然林；增大封山育林面積；通過建設(shè)種源繁殖基地，在物種原生地實(shí)施再引入工程；增加野外種群數(shù)量，促進(jìn)其盡快擺脫瀕危境地，使復(fù)墾后的植被重新成為陸地野生動(dòng)物棲息地，為灰鶴、野豬、白天鵝等160余種珍稀動(dòng)物，提供良好的生存環(huán)境。

3.5 原平市的廢棄礦山整治工程

根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理的原則，并根據(jù)自然條件及土地破壞狀態(tài)，確定修復(fù)后的土地用途。修復(fù)與復(fù)墾后的土地應(yīng)優(yōu)先用于農(nóng)業(yè)，宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林。

整治工程包括廢舊設(shè)施清運(yùn)、土地平整、人工種植、自然修復(fù)等。采用土壤覆蓋技術(shù)，在煤矸石上覆土60 cm，并種植各種植被，植被選擇應(yīng)因地制宜，按照適地適樹適草的原則，交錯(cuò)種植喬木、亞喬木、灌木、草皮等，形成緊密型的生態(tài)結(jié)構(gòu)。

3.6 生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)監(jiān)控工程

生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)以生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心為主站，各礦區(qū)相應(yīng)建立配套的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)，并要充分依靠當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)（環(huán)保局、林業(yè)局、農(nóng)業(yè)局等監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)）的力量，避免重復(fù)建設(shè)。監(jiān)控手段主要是定期和不定期人工巡檢，并將采集到的數(shù)據(jù)資料，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)娇h級(jí)乃至省級(jí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行匯總和交流，對(duì)生態(tài)環(huán)境狀況做出正確的判斷評(píng)估。

4 結(jié)束語

煤炭作為主要能源的地位近期內(nèi)不會(huì)改變，煤炭開采后造成裂縫、地面塌陷、土地資源、水資源被破壞的影響，將是長(zhǎng)期的。原平市應(yīng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，從煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)出發(fā)，應(yīng)對(duì)原平煤礦生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估，制定相應(yīng)的規(guī)劃及工程目標(biāo)，并建立生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理辦公室，全面負(fù)責(zé)規(guī)劃的組織、管理、協(xié)調(diào)、實(shí)施，做好煤炭開采生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理工作。

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Study on Ecological Management Caused by Coal Mining in Yuanping

ZHANG Shu-ling1,ZHAO Jin-an1,DU Juan2
(1.Department of Environment and Safety Engineering,Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan Shanxi 030008;2.Shanxi Institute for Environmental Planning,Taiyuan Shanxi 030002)

On the analysis of surface collapsing and ecological destruction including water,earth, vegetation and other resources,caused by coal mining in Yuanping City,the paper presents a series of ecological management plans after coal resources integration,which includes water resources regulation, geological disaster and vegetation restoration,and ecological detection technology.

Yuanping City;coal mining;ecological destruction;ecological management

X321

A

1672-5050（2012）09-0041-03

2012-03-10

張淑玲（1972—），女，山西襄汾人，碩士，講師，從事環(huán)境與安全工程方向研究。

劉新光