南水北調(diào)東線一期工程沿線采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀與影響初探

趙 倩

南水北調(diào)東線一期工程沿線采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀與影響初探

趙 倩

一、概述

南水北調(diào)東線一期工程輸水沿線的徐州、棗莊、濟(jì)寧等地是華東地區(qū)重要的煤炭基地，有的煤礦開采已逾百年，地下煤礦開采必然會(huì)導(dǎo)致土地沉陷，沿線部分礦區(qū)已形成大小不等的采煤沉陷區(qū)，有的采煤沉陷區(qū)就處于輸水工程下部或毗鄰輸水工程，采煤沉陷會(huì)對(duì)地上的水利、建筑、交通、電力等工程產(chǎn)生不同程度的影響，對(duì)東線一期工程也產(chǎn)生了一定的影響。

二、東線一期工程概況

南水北調(diào)東線工程從江蘇揚(yáng)州市附近的長(zhǎng)江下游干流取水，基本沿京杭運(yùn)河向北輸水，為黃淮海平原東部和山東半島補(bǔ)充水源。工程分三期建設(shè)，一期工程已于2013年通水，后續(xù)工程也在開展前期工作。

東線一期工程主要涉及山東和江蘇兩省，利用京杭大運(yùn)河以及與其平行的河道輸水，黃河以南分13個(gè)梯級(jí)抽調(diào)江水向北輸入東平湖，出東平湖后分兩路，一路向北穿黃河后經(jīng)小運(yùn)河接七一、五六河自流到德州大屯水庫(kù)，另一路向東經(jīng)膠州輸水干線至引黃濟(jì)青干渠，再經(jīng)膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程送水至煙臺(tái)市門樓水庫(kù)及威海市米山水庫(kù)。主要包括臺(tái)兒莊泵站、萬(wàn)年閘泵站、韓莊泵站、二級(jí)壩泵站、藺家壩站等24個(gè)泵站工程，姚樓河閘、楊官屯河閘、大沙河閘和潘莊引河閘4座水閘工程及南四湖湖內(nèi)疏浚工程、梁濟(jì)運(yùn)河段工程等河道工程。

三、東線一期工程沿線采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

東線一期工程沿線的煤炭資源所在地主要分布在南四湖地區(qū)。本文有針對(duì)性地重點(diǎn)調(diào)查南四湖周邊的煤礦企業(yè)與采煤沉陷區(qū)情況。

南四湖（南陽(yáng)、獨(dú)山、昭陽(yáng)、微山四湖總稱）面積31400km2，湖東為山丘區(qū)，湖西為平原區(qū)。南四湖湖面面積1300km2，湖面狹長(zhǎng)（長(zhǎng)約 120km，寬約5～20km），湖西流域面積 21600km2，主要支流有梁濟(jì)運(yùn)河、洙趙新河、復(fù)新河及大沙河等；湖東流域面積8500km2，主要支流有泗河、白馬河等。湖腰處興建的二級(jí)壩水利樞紐將南四湖分割為上級(jí)湖和下級(jí)湖。南四湖堤防是南四湖流域的重要防洪屏障，南四湖湖西大堤始建于1958年，是南四湖湖西的重要防洪屏障，防洪保護(hù)區(qū)面積5577m2，區(qū)內(nèi)人口494萬(wàn)人，耕地496萬(wàn)畝，堤防等級(jí)1級(jí)。南四湖湖東堤北起石佛老運(yùn)河?xùn)|堤，南至微山縣郗山，貫穿濟(jì)寧市的任城區(qū)、微山縣及棗莊市的滕州市，湖東防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)人口62萬(wàn)，耕地45萬(wàn)畝，部分堤防等級(jí)2級(jí)。

南四湖跨江蘇、山東兩省，煤炭資源豐富，是華東地區(qū)主要的煤電供應(yīng)基地。南四湖周邊共有礦井28座，其中湖東濱湖地區(qū)18座，湖西濱湖地區(qū)10座，絕大部分區(qū)域含有總可采厚度約10m的優(yōu)質(zhì)煤層，可靠?jī)?chǔ)量達(dá)35億t。主要煤炭企業(yè)包括徐礦集團(tuán)、大屯煤電集團(tuán)、華潤(rùn)天能、棗莊礦業(yè)集團(tuán)、兗州礦業(yè)集團(tuán)等，上述煤礦企業(yè)在南四湖地區(qū)有的已有百余年采礦歷史，相關(guān)企業(yè)的開采許可證、審查生產(chǎn)許可證、安全生產(chǎn)許可證、礦長(zhǎng)資格證、礦長(zhǎng)安全資格證五證齊全。

現(xiàn)階段南四湖地區(qū)的采煤沉陷區(qū)主要是沿湖西堤、湖東堤背水側(cè)順堤分布，部分煤礦已穿堤進(jìn)湖采煤，造成湖區(qū)沉陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段上述企業(yè)煤炭在南四湖地區(qū)年生產(chǎn)能力總計(jì)達(dá)5525萬(wàn)t，采煤沉陷區(qū)最大沉陷深度多在5m以上，各礦區(qū)采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀見表1。隨著各礦區(qū)的繼續(xù)開采，采煤沉陷區(qū)面積將進(jìn)一步發(fā)展，最大沉陷深度也將進(jìn)一步加大，各礦區(qū)采煤沉陷區(qū)面積發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)情況見圖1。

表1 振動(dòng)沉管打樁機(jī)主要性能表

圖1 南四湖地區(qū)采煤沉陷區(qū)面積發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖

四、采煤沉陷區(qū)對(duì)東線一期工程的影響及處理

1.輸水河道及堤防工程

（1）南四湖湖西大堤

影響情況：1985年以來(lái)，大屯煤電公司所屬沿湖煤礦穿堤進(jìn)湖采煤造成湖西大堤部分堤段的堤身及兩側(cè)灘地下沉，采煤沉陷長(zhǎng)度共計(jì)9.53km，累計(jì)最大下沉量4.5m。

處理措施：對(duì)采煤沉陷段堤防進(jìn)行了復(fù)堤加固，另外對(duì)部分沉陷堤段還采取了垂直鋪塑截滲和灌漿加固密實(shí)等措施。

（2）南四湖湖東堤

影響情況：受棗礦集團(tuán)采煤影響，南四湖湖東堤沉陷長(zhǎng)度約為2.7km，累計(jì)最大下沉量3.8m。

處理措施：對(duì)采煤沉陷段堤防于2012年修復(fù)完畢，并通過(guò)了驗(yàn)收。

（3）湖西大堤大屯閘

影響情況：大屯閘位于大屯煤電公司采煤沉陷區(qū)內(nèi)，經(jīng)2011年檢測(cè)，閘體最大沉陷達(dá)3.996m，預(yù)計(jì)最大沉陷達(dá)4.5m。該閘目前存在著鋼閘門漏水、門槽埋件銹蝕、配電系統(tǒng)防護(hù)措施不齊全、漿砌石翼墻大部分長(zhǎng)期淹沒水下等安全隱患。

處理措施：2000年該閘進(jìn)行了全面加固，針對(duì)目前存在的安全隱患，管理單位正積極協(xié)調(diào)處理。

（4）湖西大堤挖工莊東閘

影響情況：挖工莊東閘位于大屯煤電公司采煤沉陷段內(nèi)，自1986年開始，逐漸出現(xiàn)上下游翼墻中部裂開、與涵洞連接部位錯(cuò)臺(tái)、閘門啟閉不靈活、涵洞接縫拉大等問題。2000年該閘重建，但因沉陷區(qū)發(fā)展，該閘再次發(fā)生了沉降，最大沉降達(dá)1m多。

處理措施：加固設(shè)計(jì)方案已批復(fù)，將加快組織實(shí)施。

（5）白馬河堤防

影響情況：受兗礦集團(tuán)采煤影響，白馬河堤防累計(jì)受影響長(zhǎng)度10.9km，最大下沉量6.5m。

處理措施：沉陷段堤防已加固，防洪標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)10年一遇提高到20年一遇。

（6）泗河堤防

影響情況：受兗礦集團(tuán)采煤影響，泗河堤防累計(jì)受影響長(zhǎng)度12.9km，最大下沉量9m。

處理措施：沉陷段堤防已進(jìn)行加固，防洪標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)20年一遇提高到50年一遇。

2.泵站工程

南水北調(diào)東線一期工程共有24座泵站工程，調(diào)查發(fā)現(xiàn)除二級(jí)壩泵站工程受棗礦集團(tuán)高莊煤礦采煤沉陷影響明顯外，其他23座泵站工程暫未發(fā)現(xiàn)受到影響。

二級(jí)壩泵站樞紐工程屬南水北調(diào)東線工程的第十級(jí)抽水梯級(jí)泵站，位于山東省微山縣歡城鎮(zhèn)境內(nèi)，南四湖中部二級(jí)壩溢流堰西裹頭以西230m處的下級(jí)湖內(nèi)。二級(jí)壩工程主要任務(wù)是將水從南四湖下級(jí)湖提至上級(jí)湖，設(shè)計(jì)輸水流量為125m3/s，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程3.21m，裝機(jī)5臺(tái)套后置式燈泡貫流泵，單機(jī)流量31.5m3/s。

受棗礦集團(tuán)采煤影響，2006年12月，山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘探工作時(shí)發(fā)現(xiàn)泵站引水渠出現(xiàn)不同程度的地面沉陷，初步分析地面沉陷是由采煤引起的。2007年10月，引水渠施工時(shí)，進(jìn)口段部分又發(fā)生了較大沉降，已沉陷到下級(jí)湖正常水位以下。2009年4月，引水渠生產(chǎn)橋兩岸又出現(xiàn)突然沉陷，目前生產(chǎn)橋已下沉到正常水位以下。

處理措施：2007年8月設(shè)計(jì)單位提出變更，將二級(jí)壩泵站主廠房軸線向二級(jí)壩方向平移130m，相應(yīng)將泵站主副廠房、變電站、站區(qū)平臺(tái)等建筑物移入二級(jí)壩水利工程管理范圍內(nèi)，引水渠部分渠段仍在煤礦開采范圍內(nèi)。同時(shí)針對(duì)二級(jí)壩泵站工程受采煤沉陷影響開展專題研究，根據(jù)南水北調(diào)山東干線公司、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院聯(lián)合開展的二級(jí)壩泵站工程受采煤影響工程安全問題專題研究結(jié)論，高莊煤礦在后續(xù)開采中留有一定的安全煤柱。

五、結(jié)論與建議

調(diào)查結(jié)果表明東線一期工程沿線南四湖周邊分布有大量煤炭資源，開采礦井眾多，該區(qū)域已出現(xiàn)大面積采煤沉陷區(qū)，并對(duì)東線一期工程產(chǎn)生了一定的影響，有關(guān)單位在對(duì)上述受直接影響的工程采取了相應(yīng)的處理措施后，目前尚未發(fā)現(xiàn)采煤沉陷區(qū)對(duì)東線一期工程安全運(yùn)行產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。

初步分析表明隨著采煤活動(dòng)的繼續(xù)，采煤沉陷區(qū)面積還將有擴(kuò)大的趨勢(shì)，因此，采煤沉陷區(qū)對(duì)東線工程的影響問題應(yīng)引起相關(guān)管理部門的高度重視。結(jié)合調(diào)查與初步分析成果，提出如下建議：

（1）采煤沉陷是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，工程主管部門應(yīng)組織建立煤炭采陷區(qū)內(nèi)工程運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)對(duì)煤炭開采范圍內(nèi)的堤防、泵站等重要設(shè)施的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析評(píng)估，及時(shí)掌握采煤沉陷對(duì)東線工程的影響。

（2）在煤礦開發(fā)總體規(guī)劃審批方面，應(yīng)重視審核水體下采煤的影響及有關(guān)技術(shù)要求，履行水資源論證程序，并征求工程主管部門意見；在煤礦生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目核準(zhǔn)方面，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)項(xiàng)目洪水影響評(píng)價(jià)制度，作為項(xiàng)目核準(zhǔn)和采煤許可的前置條件；建立完善行業(yè)間溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，在礦區(qū)規(guī)劃涉及到重要水利樞紐工程時(shí)，水利主管部門應(yīng)提前介入，參與礦區(qū)規(guī)劃方案論證，為后續(xù)工程的安全運(yùn)行提供保障。

（3）煤炭開采企業(yè)在煤礦生產(chǎn)計(jì)劃安排和具體開采時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行“三下”采煤技術(shù)規(guī)程，在重要河湖堤防、庫(kù)壩、泵站等樞紐工程下采煤，應(yīng)按規(guī)定預(yù)留保護(hù)煤柱，并加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)。

（4）南水北調(diào)東線一期工程已通水，后續(xù)工程正在開展前期工作，相關(guān)部門應(yīng)深入、系統(tǒng)組織開展采煤沉陷區(qū)對(duì)東線工程影響的專題研究，為東線后續(xù)工程的順利實(shí)施及東線一期工程的安全運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，也為其他大型調(diào)水工程積累經(jīng)驗(yàn)■

（作者單位：淮委治淮工程建設(shè)管理局 233001）