高潛水位采煤沉陷地構(gòu)建平原水庫(kù)可行性分析與實(shí)踐

許許方

【摘 ?要】我國(guó)高潛水位采煤普遍會(huì)出現(xiàn)沉陷的問(wèn)題，沉陷后的特殊地勢(shì)和大量積水將會(huì)使周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。沉陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境可通過(guò)建設(shè)平原水庫(kù)進(jìn)行恢復(fù)，本文從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面對(duì)構(gòu)建平原水庫(kù)的可行性進(jìn)行評(píng)估，并探討構(gòu)建高潛水位平原水庫(kù)的實(shí)踐意義。

【關(guān)鍵詞】高潛水位;采煤沉陷;平原水庫(kù);生態(tài)恢復(fù)

前言

煤炭是我國(guó)使用量最大的能源之一，目前國(guó)內(nèi)的煤炭主要依靠打井，再橫向長(zhǎng)壁全部垮塌法進(jìn)行開(kāi)采。開(kāi)采后的地表因此發(fā)生塌陷，嚴(yán)重影響開(kāi)采區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。然而生態(tài)環(huán)境的保護(hù)才是資源發(fā)展的前提，因此，恢復(fù)受損土地成了必然的選擇[1]。高潛水位采煤區(qū)主要位于我國(guó)黃淮平原，當(dāng)?shù)仉m屬于水資源較為豐富的地區(qū)，但由于降雨量和蓄水量的空間分布不均，水土資源的分配并不協(xié)調(diào)。因此，本文提出的構(gòu)建平原水庫(kù)思想在修復(fù)生態(tài)的同時(shí)，可解決水土資源分配不均的矛盾。

1 高潛水位采煤沉陷地構(gòu)建平原水庫(kù)的必要性

根據(jù)大量事實(shí)證明，高潛水位采煤會(huì)導(dǎo)致地面沉陷，地面的沉陷會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致積水，隨著積水量的增加，給后期恢復(fù)造成了較大的困難。據(jù)調(diào)查，每年因?yàn)殚_(kāi)采煤炭，導(dǎo)致淮北市每年沉陷土地達(dá)到600.78hm2，預(yù)計(jì)至2020年沉陷土地將達(dá)到15000.00hm2。由于高潛水位平原缺少用于填充沉陷區(qū)域的材料，即便邊開(kāi)采邊恢復(fù)，仍然會(huì)存在較多的深積水區(qū)域，具體如圖1所示。

針對(duì)高潛水位平原地區(qū)存在水資源分布不均的情況，上個(gè)世紀(jì)中期就有學(xué)者提出了平原水庫(kù)建設(shè)的建議，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)原因?qū)е掠?jì)劃一度擱淺。隨著水資源分布不均的矛盾日益明顯以及技術(shù)的不斷革新，平原水庫(kù)的建造方案又重新提上日程。

2 平原水庫(kù)建設(shè)中存在的問(wèn)題及可行性分析

2.1 平原水庫(kù)建設(shè)中存在的問(wèn)題

平原水庫(kù)目前的建設(shè)對(duì)水庫(kù)建設(shè)的總體把控不到位，因此在建設(shè)中存在諸多問(wèn)題。

1）占地問(wèn)題。水庫(kù)在建立時(shí)，不可避免的會(huì)涉及到占用耕地，建設(shè)不僅很難得到相應(yīng)部門的批準(zhǔn)，還容易激起嚴(yán)峻的人地矛盾。

2）資金問(wèn)題。水庫(kù)建設(shè)的資金消耗巨大，在沒(méi)有地方政府的扶持下，資金籌措將會(huì)是很大的問(wèn)題。資金投入大再加上資金回收周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致水庫(kù)建設(shè)進(jìn)程擱淺。

3）工程技術(shù)能力限制。制約平原水庫(kù)發(fā)展的最大原因在于施工條件及施工技術(shù)不達(dá)標(biāo)。通過(guò)挖填方式僅進(jìn)行建設(shè)的水庫(kù)通常水位較淺，水域占地面積大，蒸發(fā)量大，且水體容易富營(yíng)養(yǎng)化。此外就是挖填水庫(kù)的防漏措施不到位，導(dǎo)致水庫(kù)水位不達(dá)標(biāo)。再加上水庫(kù)修建時(shí)技術(shù)不成熟，使后期堤壩的安全監(jiān)測(cè)存在一定的難度。

2.2 平原水庫(kù)的建設(shè)可行性

隨著平原水庫(kù)建設(shè)量的增加，問(wèn)題也開(kāi)始逐漸顯現(xiàn)。由于前期缺乏科學(xué)性的總體規(guī)劃，包括前期修建和后期維護(hù)等問(wèn)題。

1）水庫(kù)選址不當(dāng)造成多次重建。高潛水位沉陷范圍廣的主要原因是挖礦途中重復(fù)采動(dòng)導(dǎo)致地面下沉深度深;此外，厚沖積層也是多數(shù)區(qū)域下沉的主要原因[2]。當(dāng)前平原水庫(kù)的選址建設(shè)往往只考慮地面沉陷，而忽略了周圍其他區(qū)域?qū)λ畮?kù)建設(shè)的影響，例如水庫(kù)周圍的農(nóng)田、村莊、植被等。導(dǎo)致水庫(kù)修建成果不佳，堤壩易損，需要重新修建等問(wèn)題。

2）村莊搬遷的綜合污染問(wèn)題。煤炭是經(jīng)過(guò)幾億年的地殼變動(dòng)形成的，其開(kāi)采區(qū)域是不可控的。有些村莊經(jīng)勘探后確認(rèn)存在大量煤炭，政府或開(kāi)發(fā)商會(huì)與居民簽訂協(xié)議，迫使居民離開(kāi)居住地。這就導(dǎo)致居民搬遷后會(huì)留下大量的破損房屋建筑和生活垃圾，不僅會(huì)影響挖煤工作的進(jìn)行，還會(huì)影響后期平原水庫(kù)的建設(shè)。

3）水庫(kù)建造中的經(jīng)濟(jì)損失巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年將會(huì)有大量的村莊因?yàn)椴擅鹤鳂I(yè)的需求搬離原居住地，而大量的農(nóng)田也會(huì)收到損壞。在此過(guò)程中，就涉及到村民的住房問(wèn)題和農(nóng)田賠付問(wèn)題，這將是一筆巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

4）水庫(kù)蓄水量低和肥沃耕種土壤的沉陷問(wèn)題。目前，平原水庫(kù)的建設(shè)在技術(shù)和方法上有著嚴(yán)重的缺陷，平原水庫(kù)在建設(shè)時(shí)會(huì)使表面肥沃的土壤沉入水底，造成了水庫(kù)蓄水量降低和肥沃土壤流失問(wèn)題。

3 利用采煤深陷地主動(dòng)構(gòu)建平原水庫(kù)模式的實(shí)踐

正常情況下，水庫(kù)的蓄水主要來(lái)自于地表水、雨水、礦井排水以及河道引流水等。但隨著煤礦的開(kāi)采，平原水庫(kù)逐漸變大，水庫(kù)的蓄水量也逐漸變大，但水庫(kù)的承載能力是有限的，因從，在水庫(kù)建設(shè)的前期就應(yīng)將水庫(kù)規(guī)劃成可防洪、抗旱的水利工程。本文提出的利用采煤深陷地主動(dòng)構(gòu)建平原水庫(kù)的技術(shù)主要包括前期資料的收集和精準(zhǔn)的礦區(qū)沉陷度測(cè)算、水庫(kù)初期的選擇和規(guī)劃、水庫(kù)后期的擴(kuò)建和維護(hù)保障這三個(gè)步驟[3]。經(jīng)過(guò)這三個(gè)步驟的精確預(yù)算和施工，將使平原水庫(kù)成為最具價(jià)值的水利工程。具體流程如圖2所示。

淮南采煤深陷區(qū)平原水庫(kù)是成功的實(shí)踐標(biāo)桿。該平原水庫(kù)屬于淮河沖積平原、處于淮北平原南部，該平原水庫(kù)所處區(qū)域地勢(shì)平坦，煤礦產(chǎn)量豐富。經(jīng)多年開(kāi)采，采礦區(qū)下陷，已形成了天然的蓄水坑[4]。至2019年得到的數(shù)據(jù)顯示，該水庫(kù)的積水面積已經(jīng)達(dá)到2000.00hm2。由于開(kāi)采的工作并未停止，隨著下陷區(qū)域的增大，預(yù)計(jì)到2030年，蓄水量將達(dá)到1.15億m3。由于當(dāng)?shù)厮蛋l(fā)達(dá)，降雨量大，因此在修建初期已做好了防汛和泄洪工作，保證了周圍居民的安全。因此，淮南采煤深陷區(qū)平原水庫(kù)已成為了最具價(jià)值的水利工程。

4 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)目前因礦區(qū)的塌陷造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)500億人民幣，大量的居民建筑和公共建筑遭到破壞，肥沃土壤陷入地底造成浪費(fèi)，而深陷區(qū)形成的小水庫(kù)將對(duì)周圍民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的影響[5]。因此，主動(dòng)構(gòu)建高潛水位平原水庫(kù)的工作刻不容緩。經(jīng)本研究表明，高潛水位平原水庫(kù)將成為最具價(jià)值的水利工程。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)毛則渠煤炭有限公司）