湖泥充填采煤塌陷區(qū)復(fù)墾技術(shù)

摘 要：中煤集團(tuán)大屯公司徐莊煤礦1973年開工建設(shè)，1980年投產(chǎn)，生產(chǎn)至今已36年，煤礦持續(xù)開采，造成大量農(nóng)田塌陷，生態(tài)環(huán)境也遭到破壞，礦區(qū)勞人土地比急劇下降，社會(huì)矛盾正在加劇，礦區(qū)的生產(chǎn)生活穩(wěn)定受到威脅。到2006年徐莊煤礦東部采區(qū)2300畝塌陷農(nóng)田已處于穩(wěn)沉狀態(tài)，整個(gè)塌陷連成一片沼澤，農(nóng)民無法耕種，作為央企的大屯公司抱著對國家、對社會(huì)、對子孫后代負(fù)責(zé)任的態(tài)度，積極思考采煤塌陷的治理，進(jìn)行礦區(qū)沉陷地復(fù)墾與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與生態(tài)重建，是當(dāng)前煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)迫切關(guān)注的問題之一。

關(guān)鍵詞：湖泥；充填；復(fù)墾；工藝

一、大屯礦區(qū)沉陷地基本情況

大屯公司徐莊礦東臨微山湖，由于礦區(qū)采煤塌陷，有限的耕地變得越來越少，如何處理塌陷耕地問題，企業(yè)根據(jù)江蘇省下發(fā)的煤礦塌陷地補(bǔ)償辦法，一年兩季對塌陷農(nóng)田給予補(bǔ)償。這種辦法的優(yōu)點(diǎn)是一次性費(fèi)用少，缺點(diǎn)是補(bǔ)償無限期無盡頭，隨著破壞面積的逐漸加大，企業(yè)用于土地補(bǔ)償?shù)馁M(fèi)用也急劇上升，企業(yè)不堪重負(fù)，噸煤賠償成本呈指數(shù)猛增。

二、大屯礦區(qū)沉陷地復(fù)墾方案

（一）湖泥充填復(fù)墾

大屯礦區(qū)沉陷地的治理本著從實(shí)際出發(fā)、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的原則，借鑒國內(nèi)外成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況選擇可行性的復(fù)墾方案，大屯公司徐莊煤礦東臨微山湖下級(jí)湖，由于煤礦開采塌陷，土資源十分緊張，無多余土可取，為了100%的恢復(fù)塌陷區(qū)耕種，土是關(guān)鍵，微山湖獨(dú)特的地理優(yōu)勢，解決了土源問題。微山湖東西長148公里，南北寬平均48公里，上級(jí)湖蓄水區(qū)水面較深，不宜取土，而下級(jí)湖是沼澤區(qū)，平均水深不到2米，覆土層厚而肥沃，取湖泥復(fù)墾是解決土源的唯一途徑，如何將湖泥運(yùn)送到塌陷區(qū)充填，最先設(shè)計(jì)方案是：挖泥船挖泥、裝船、運(yùn)到湖岸，再裝車倒運(yùn)，核算成本造價(jià)過高不適宜。

（二）湖泥充填施工工藝

1.設(shè)立取土區(qū)域

京杭運(yùn)河在微山湖西岸，取土必須越過京杭運(yùn)河，在不妨礙水運(yùn)航道通行的區(qū)域，首先在設(shè)定的取土區(qū)內(nèi)探測水深，覆土層的厚度，流沙層的埋深，然后把取土區(qū)設(shè)置為長2公里、寬1公里的長方形，并建立明顯標(biāo)志，縱向?qū)挾雀鶕?jù)絞吸式挖泥船的刀寬設(shè)置標(biāo)志，防止挖泥船下一刀割空刀或半刀，影響挖泥船的效率。

2.正確鋪設(shè)輸泥管線

絞吸式控泥船通過管線將湖泥輸送到塌陷區(qū)，管線的鋪設(shè)非常重要，施工區(qū)和非航道區(qū)采用浮管，橘黃色浮筒將輸泥管子托起，醒目的浮筒顏色防止其他船只碰撞。航道區(qū)采用沉管以便通航。充填區(qū)管線的鋪設(shè)是充填復(fù)墾的重點(diǎn)，挖泥船吸取的泥漿通過長距離管線輸送，出泥口噴出的有泥漿和小型球狀固體泥球。長時(shí)間不延伸管線，形成堆積，阻礙泥漿前流，增大后期平整難度。所以在充填工程中要均勻的移動(dòng)，逐節(jié)延伸出泥管線，使固狀球體土堆與糊狀泥漿均勻分布，防止糊狀泥漿難以固結(jié)。

3.復(fù)墾區(qū)圍堰打設(shè)

為了防止前沖泥漿的外流，復(fù)墾區(qū)必須打設(shè)圍堰，起初設(shè)計(jì)草袋子裝土填筑，核算成本過高，礦區(qū)廢棄物煤矸石無法處理，利用煤矸石填筑圍堰一舉兩得，圍堰的設(shè)置不得全封閉，必須留有退水口，因絞吸式挖泥船輸送泥漿含水量較大，退水口應(yīng)設(shè)在出泥口最遠(yuǎn)區(qū)域，使前沖的泥漿在遠(yuǎn)距離的運(yùn)行中逐步沉淀。

4.挖泥船施工

絞吸式控泥船的施工特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)輪刀割泥、攪拌、吸取、輸送，挖泥船不斷的向前移動(dòng)，衡接船體的輸泥管線，擺動(dòng)自如，在施工范圍區(qū)，管線連接一根鋼管，一根配套的高壓彈簧橡膠軟管，連接長度應(yīng)滿足施工船的活動(dòng)范圍。

5.排放沉淀水

絞吸式控泥船將泥土和水?dāng)嚢璩梢欢ǖ臐舛龋ㄟ^高壓泵輸送到充填區(qū)。大量的泥漿水瀉到復(fù)墾區(qū)，復(fù)墾區(qū)的容量是有限的，必須外排。出水口建有上下兩節(jié)閘門的閘口，低層閘門高度是充填設(shè)定的泥漿高度以上0.2米，充填前沖泥漿通過長距離沉淀，上層清水通過開啟上節(jié)閘門向外排放，使復(fù)墾容量保持平衡。

6.固結(jié)

絞吸式控泥船在輸送泥漿時(shí)，通過高壓輸送，大量的前沖泥漿淤積在某一區(qū)域，逐步抬高，自然固結(jié)非常困難，2-3年自然固結(jié)表層厚度不到0.6米。機(jī)械無法施工，只有人工開挖排水渠降水，降低土層含水量使之固結(jié)，固體球狀土塊充填區(qū)固結(jié)度非常好，建議塌陷深度超過3米的區(qū)域不宜泥漿充填復(fù)墾。

三、大屯礦區(qū)湖泥充填復(fù)墾土壤分析

采用湖泥充填采煤塌陷地是我國土地復(fù)墾技術(shù)與方法上的一個(gè)補(bǔ)充。為了驗(yàn)證湖泥復(fù)墾后不會(huì)對土壤帶來二次污染，分別對徐莊礦四村復(fù)墾區(qū)（一區(qū)）、復(fù)墾區(qū)（二區(qū)）的土壤、復(fù)墾區(qū)附近村莊（三區(qū)）對照土壤采樣，并進(jìn)行Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等重金屬以及全鉀（K2O）、全磷、全氮和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量的測定。

按照徐州地區(qū)土壤環(huán)境背景值進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)對象除了二區(qū)20-40cm處綜合指數(shù)為2.01外，其他各樣點(diǎn)（1.50、1.48、1.38、1.40）均滿足耕種條件。

以國標(biāo)土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)研究對象，也是除了二區(qū)20-40cm處綜合指數(shù)為1.12外，其他各樣點(diǎn)（0.95、1.00、1.00、1.01）包括對照土壤（0.98、1.03）的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)P綜均為1左右，可以確定為Ⅱ級(jí)土壤，污染等級(jí)屬于尚清潔。湖泥充填復(fù)墾土壤的環(huán)境質(zhì)量可以認(rèn)定為Ⅱ級(jí)土壤。

四、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效應(yīng)

徐莊礦四村采煤塌陷地通過湖泥充填復(fù)墾，使原來的2300畝塌陷區(qū)恢復(fù)耕種，以前滿眼看去一片水澤，雜草叢生，現(xiàn)在平整的土地上綠油油的麥苗長勢喜人，一年兩季的好收成，使種地的農(nóng)民信心滿滿，收成好收入高，使礦區(qū)地少人多矛盾得以緩解，社會(huì)穩(wěn)定得到保障，生態(tài)環(huán)境得以改善。

五、結(jié)論

大屯礦區(qū)與微山湖毗鄰，微山湖湖泥資源豐富，湖泥沉積湖底多年，經(jīng)過多年的沉積，有機(jī)質(zhì)含量高、肥力較好，用量不受限制，成本低，這為采用湖泥充填方法復(fù)墾采煤塌陷區(qū)提供了得天獨(dú)厚的物質(zhì)條件。自主創(chuàng)新湖泥充填復(fù)墾法，利用絞吸式挖泥船通過管道將湖泥輸送到沉陷區(qū)，經(jīng)現(xiàn)場施工實(shí)踐不斷的總結(jié)，改進(jìn)施工工藝，使湖泥充填技術(shù)逐步完善，在條件具備的地區(qū)可以廣泛使用。建議：塌陷區(qū)深度超過3米以上，不宜泥漿充填復(fù)墾，因?yàn)槟酀{過深無法自然固結(jié)。

作者簡介：徐國庶（1965-），男，漢族，安徽和縣人，本科，工程師，研究方向：主要研究采煤塌陷區(qū)復(fù)墾方案可行性及充填材料的研究，《大屯礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究》獲中煤科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。