采煤塌陷地分類治理措施及應用

步高翔 鹿丙全 常立云

采煤塌陷地分類治理措施及應用

步高翔 鹿丙全 常立云

一、采煤塌陷地的定義

有用礦物被采出后，開采區(qū)域周圍巖體的原始應力平衡狀況受到破壞，應力重新分布后，達到新的平衡。在此過程中，巖層和地表產(chǎn)生連續(xù)的移動、變形和非連續(xù)的破壞（如開裂、冒落等），這種現(xiàn)象稱為“開采塌陷”。煤炭是重要的層狀有用礦物，它的井工開采必然引起巖層和地表的下沉，導致大量土地的塌陷，這種現(xiàn)象稱為“采煤塌陷”，形成的塌陷區(qū)稱之為“采煤塌陷地”。

二、采煤塌陷地的分類

根據(jù)采煤塌陷地的特征因素、采煤塌陷地的原有土地利用性質(zhì)和采煤塌陷區(qū)的沉穩(wěn)狀況因素3種分類方法，分別從采煤塌陷地的地形特征的角度，所有權的角度，穩(wěn)定性的角度來劃分。實際上采煤塌陷地可能包含多種因素，所以需將采煤塌陷地在已劃分為基本類型的基礎上進一步進行綜合分類。分類的結(jié)果見表1。

三、采煤塌陷地分類治理措施

類型1采煤塌陷地宜用煤矸石和表土充填復墾作為工業(yè)建設用地。目前各項建設事業(yè)規(guī)模越來越大,對土地的需求大幅攀升,土地供需矛盾突出；而且礦區(qū)煤矸石壓占、粉煤灰壓占、露天礦排棄剝離物壓占土地，固體廢物數(shù)量龐大，種類繁多，物理化學性質(zhì)復雜而處置設施嚴重不足，回收利用率低下，對礦區(qū)的土地造成嚴重的污染和破壞，不適宜進行農(nóng)田復墾；采煤后會形成矸石山，占用大面積土地，產(chǎn)生大量粉塵。因此在煤礦塌陷區(qū)利用煤矸石充填復墾，既能使受到破壞的土地、水域等經(jīng)過治理作為合格的自然資源再度具有生態(tài)經(jīng)濟價值，又能使開采活動產(chǎn)生的廢棄矸石重新得到利用，消除了矸石山壓占土地和對生態(tài)環(huán)境的污染，而且也符合因地制宜的利用原則。

類型3的采煤塌陷地宜采用農(nóng)田復墾的治理措施。農(nóng)田復墾中涉及的主要技術方法有疏干法和就地平整法。疏干法主要是開挖排水溝渠，與外河相通，通過工程配套建設必要的排水設施，抽排地表積水，實行分區(qū)治理、梯級控制，強行排出塌陷區(qū)內(nèi)的積水。就地平整法即利用機械或人工的方法將由于采煤塌陷而引起的高低不平的地面進行平整以便于耕作。

類型5的采煤塌陷地可作為人工濕地。由于該類型的采煤塌陷地地勢低洼，常年積水，而且位于礦區(qū)，土地肥力差，故澇漬嚴重，不適宜農(nóng)作物的生長，若是在該采煤塌陷地進行農(nóng)業(yè)復墾，不僅投資大，而且收益差，但是若因地制宜，作為人工濕地，既解決了塌陷地復墾利用問題,又解決了尾水資源化利用問題,同時還能調(diào)節(jié)城市的氣候變化。

在采煤塌陷區(qū)構建人工濕地的方法和過程是：塌陷地勘察→塌陷地處理→濕地類型選擇→濕地工藝流程選擇→濕地系統(tǒng)設計。

對于類型7的采煤塌陷地一般有兩種治理方法。一種仍作為農(nóng)田復墾（對于深度較深的采煤塌陷地，可先移去表層土，然后用煤矸石填充，最后用移去的表層土覆蓋在上面），另一種則是進行水產(chǎn)養(yǎng)殖。其中以后者居多，但是在實際治理過程中應遵循因類施策的治理原則。這里簡單介紹一下利用采煤塌陷地進行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法過程。

在利用采煤塌陷地進行水產(chǎn)養(yǎng)殖時，其適宜的場地即為適合進行水產(chǎn)養(yǎng)殖的采煤塌陷地，也即類型7的采煤塌陷地。魚種的選擇應綜合考慮當?shù)氐臍鉁?、魚池的深度、、pH值及含氧量等因素。建造魚池的時間應綜合考慮進入采煤塌陷地（即將建為魚池）的難易性；土壤的相對干燥度，松軟度及是否便于開工；完工后是否有水源注入魚池；是否要準備在某一特定時間內(nèi)放入魚群；在該時間是否有足夠的勞力、機械或材料；是否要跨越不同的階段或季節(jié)來修建魚池。魚池的設計包括魚池的大小、形狀、進出水結(jié)構、堤壩的設計等，建造過程為：選擇適宜的場地→選擇合適的魚種→確定魚池的規(guī)格→魚池類型的選定→魚池的結(jié)構設計。

表1 采煤塌陷地的綜合分類表

在治理類型7的采煤塌陷地的過程中主要涉及的技術方法有挖深墊淺法，圍堰分割法。挖深墊淺法就是用挖掘機械（如推土機、水力挖塘機組），將塌陷深的區(qū)域再挖深，形成水（魚）塘，取出的土方充填塌陷淺的區(qū)域形成耕地，達到水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)種植并舉的利用目標。圍堰分割法用煤矸石廢料打圍堰呈網(wǎng)格狀，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。

對于類型9、11的采煤塌陷地適宜作為調(diào)蓄工程，兼可進行養(yǎng)殖且有美化周邊環(huán)境的作用。對于只作為調(diào)蓄工程而不考慮養(yǎng)殖的采煤塌陷地，可按照一般的小型水庫進行設計，注意結(jié)合當?shù)氐姆篮闃藴?，但是在蓄水前一定要考察采煤塌陷地的沉穩(wěn)和水文地質(zhì)狀況。對于兼作養(yǎng)殖的采煤塌陷地，應在上述基礎上綜合考慮水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)劃。對于塌陷面積較大、塌陷深度不一，同時具有多種特征的塌陷地，應因地制宜，分區(qū)、分片進行綜合治理。

對于未沉穩(wěn)的采煤塌陷地，即類型 2、4、6、8、10、12 的采煤塌陷地，其治理只是針對目前的暫時方法，且一般不納入土地利用總體規(guī)劃中，故目前一般以自然利用為主，在淺水區(qū)插葦種蒲，栽植蓮藕、茭白等水生作物，深水區(qū)則可以進行網(wǎng)箱養(yǎng)漁，殖蚌放珠。

四、采煤塌陷地分類治理措施在賈汪區(qū)的具體應用

徐州市賈汪區(qū)位于江蘇省西北部，地處蘇魯兩省接合部。賈汪煤田是徐州煤田的重要組成部分，東起賈汪鎮(zhèn)泉東村，西與青山泉鎮(zhèn)連成一片，北至江莊鎮(zhèn)，南接紫莊鎮(zhèn)、大吳鎮(zhèn)，含煤面積38.28km2。

賈汪采煤始于19世紀中后期，經(jīng)過近現(xiàn)代的開發(fā)，到20世紀中后期煤礦已成為全區(qū)的四大支柱產(chǎn)業(yè)之一。長期高強度的煤炭開采，使地表下沉，農(nóng)田毀壞嚴重，留下了大片沉降的土地和被嚴重破壞的環(huán)境。賈汪區(qū)采煤塌陷地為徐州礦務集團有限公司、華潤天能徐州煤電有限公司以及地方煤礦造成的塌陷、壓占以及挖損地，主要分布在賈汪鎮(zhèn)、青山泉鎮(zhèn)、大吳鎮(zhèn)、紫莊鎮(zhèn)等四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，涉及49個村。賈汪區(qū)采煤塌陷地存在以下三個方面特點：采煤塌陷地涉及范圍較廣、采煤塌陷地分布相對集中連片、采煤塌陷區(qū)土地破壞嚴重。

賈汪區(qū)采煤礦區(qū)塌陷使地理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境遭到巨大破壞，嚴重影響和制約了礦區(qū)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，采煤塌陷區(qū)土地綜合利用具有重大的現(xiàn)實意義。賈汪區(qū)高度重視采煤塌陷地治理工作，自2000年以來，實施了一系列采煤塌陷地治理工程，使百年煤城躍然變成“一城青山半城湖”的生態(tài)宜居城市。其中最具代表性的是商湖、小南湖、潘安湖塌陷地治理工程。下面就以這三項工程介紹分類治理措施在具體工程中的應用。

1.商湖整治工程

商湖位于賈汪區(qū)賈青路右側(cè)，總面積1.2萬畝，原為韓橋和夏橋礦的煤礦塌陷地，曾是采煤塌陷地農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目區(qū)。商湖采煤塌陷地平均塌陷深度為1～3m，為農(nóng)業(yè)區(qū)，已穩(wěn)沉，屬于類型7。

按照分類治理措施，采用農(nóng)田復墾與水產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合生態(tài)治理措施。將塌陷較深的區(qū)域開發(fā)為魚塘進行水產(chǎn)養(yǎng)殖，挖出土方充填塌陷較淺的塌陷區(qū)，形成耕地，然后在魚塘堤岸種植綠化，形成生態(tài)景觀。2000年，賈汪區(qū)實施了商湖生態(tài)園區(qū)建設工程。

經(jīng)過綜合治理，新增耕地7486畝，魚塘 178個，道路 49.6km，溝渠38.3km，橋涵閘站91坐，填平礦井29個，矸石堆20個，綠化植樹2.89萬棵，引進品種15個，安置兩千余人就業(yè)，提高了當?shù)剞r(nóng)民生活水平。商湖生態(tài)園的建設，獲國家采煤塌陷地綜合治理科技進步二等獎，并在2007年2月被命名為江蘇省科普教育基地。如今的商湖，不僅是休閑娛樂的城市綠地公園，還具有發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、改善生態(tài)環(huán)境、提高社會效應的巨大功能。

2.小南湖治理工程

小南湖位于工業(yè)園和夏橋街道辦事處境內(nèi)，距主城區(qū)1km，緊鄰206國道，總占地面積2900畝，地面凹凸不平、雜草叢生、污水橫溢、長期廢置，生態(tài)環(huán)境遭嚴重破壞。原為徐州礦務集團韓橋煤礦采煤塌陷區(qū)，平均塌陷深度在3m以上，為農(nóng)業(yè)區(qū)（原魚塘密布），已穩(wěn)沉，屬于類型11。

對于類型11的采煤塌陷地適宜作為調(diào)蓄工程，兼可進行養(yǎng)殖且有美化周邊環(huán)境的作用。2003年初，賈汪區(qū)實施小南湖一期治理工程。將原有密集的魚塘挖深，形成具有調(diào)蓄功能的湖泊。2008年區(qū)委、區(qū)政府遵循“擴容、降堤、透水、造景”的理念，結(jié)合不老河灌區(qū)工程建設，對小南湖全面改造。小南湖二期治理工程將城市防洪調(diào)蓄、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉需求與塌陷區(qū)綜合治理相結(jié)合，發(fā)揮灌溉、防洪及改善生態(tài)環(huán)境的功能，推動了“山水城市，綠化賈汪”的建設步伐。

經(jīng)過治理，土地利用率由原來的不足30%提高至100%，小南湖水域面積1050畝，庫容達到160萬m3，環(huán)湖道路3.5km。湖中建有生態(tài)島、荷花島、會所島3個景觀小島，并建有九曲棧道、亭、榭等景觀。如今的小南湖，岸柳如煙、曲徑通幽、風景迷人，實現(xiàn)了生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益三者的互惠共贏，成為了采煤塌陷區(qū)整治工程示范基地。

3.潘安湖綜合治理工程

潘安采煤塌陷區(qū)位于賈汪城區(qū)西南部，主要為原權臺礦和旗山礦地下采煤塌陷區(qū)域。由于長期煤炭開采，導致地面不均勻塌陷下沉，塌陷深度為0.5～8m不等，大部分為1～3m。塌陷地總面積561.08hm2，其中塌陷耕地面積297.55hm2，其他農(nóng)用地182.73hm2，居民點及獨立工礦用地80.80hm2。按照綜合分類方法，可將潘安湖塌陷地分為類型3、5、7、11四種，其中以類型5和類型7為主。

按上述治理措施，可采用農(nóng)田復墾、人工濕地、水產(chǎn)養(yǎng)殖、調(diào)蓄湖泊等方法進行綜合整治。2010年3月份，賈汪區(qū)實施了潘安湖塌陷地治理一期工程。

（1）對常年積水較深的大面積水域，通過清淤疏浚、布設生態(tài)設施等，建設成生態(tài)示范區(qū)。

（2）為保證生態(tài)湖水不漫入農(nóng)業(yè)區(qū)，在農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)新建圩堤，形成小型圩區(qū)；新建排澇泵站，將區(qū)內(nèi)澇水強排入屯頭河，治理區(qū)內(nèi)洪澇災害。

（3）對低洼地，部分改造成淺水種植區(qū)；其余部分通過土地平整、農(nóng)田水利、道路和林網(wǎng)的綜合建設，恢復或改造成耕地。

（4）對生產(chǎn)條件較差的農(nóng)業(yè)區(qū)域，通過田、水、路、林、村綜合整治，提高耕地產(chǎn)能。

2013年4月潘安湖景區(qū)被列為徐州市市政重點工程并開始實施二期工程。二期工程主要內(nèi)容是：一方面完善公園內(nèi)潘安古村島、哈尼島等景點的建設；另一方面位于310國道以南、徐賈快速通道以西的“附著物清理、土方開挖整型、市政基礎設施、景觀綠化、功能性設施”五大類工程，總占地面積3500余畝，主要為一期的發(fā)展和深化，重點建設人文、文化產(chǎn)業(yè)體系，深化生活配套和生活體驗設施，規(guī)劃完善服務配套設施，塑造典型的水域景觀。

經(jīng)過綜合治理，新增耕地面積34.87hm2，整治水域面積 9.21km2，栽植大樹16萬棵，花卉植被100萬m2，水生植物98萬m2，品種300余種，大小19個濕地島嶼。2013年11月，潘安湖水利風景區(qū)被水利部評為第13批國家級水利風景區(qū)。2014年6月，經(jīng)全國旅游景區(qū)質(zhì)量等級評定委員會評定，潘安湖濕地公園被評國家4A級旅游景區(qū)。潘安湖濕地公園建設集“基本農(nóng)田整理，采煤塌陷地復墾，生態(tài)環(huán)境修復，濕地景觀開發(fā)”四位于一體，成為采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復的成功典范。2015年6月9日，全國煤礦塌陷地水生態(tài)修復技術交流會在潘安湖濕地公園召開，在全國范圍內(nèi)推廣潘安湖塌陷地治理的成功經(jīng)驗■

（作者單位：徐州市賈汪區(qū)水利局221011）