淮北市中湖地區(qū)采煤塌陷地治理復(fù)墾實(shí)踐

孫協(xié)龍 畢勇超

摘 要：兩淮地區(qū)采煤塌陷地分布廣泛，大量土地受損，導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。該文分析了淮北市中湖采煤塌陷地的現(xiàn)狀，指出了中湖采煤塌陷地存在的問(wèn)題，對(duì)殘余塌陷量進(jìn)行了分區(qū)預(yù)測(cè)，并提出了相應(yīng)的治理復(fù)墾對(duì)策。

關(guān)鍵詞：采煤塌陷地;治理;復(fù)墾;中湖地區(qū)

中圖分類號(hào) TD88文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）15-0119-02

兩淮地區(qū)是我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，是華東地區(qū)電力的主要供應(yīng)地，同時(shí)也是全國(guó)14個(gè)國(guó)家億噸級(jí)大型煤炭基地和 6 個(gè)煤電基地之一。長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭開采為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全做出重大貢獻(xiàn)，但大規(guī)模、持續(xù)的煤炭開采活動(dòng)也給兩淮地區(qū)帶來(lái)了嚴(yán)重的采煤塌陷問(wèn)題，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。中湖采煤塌陷地地處淮北平原中部，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，土地肥沃，村莊人口密集，大量?jī)?yōu)質(zhì)耕地沉陷，房屋開裂倒塌，水系、道路遭到破壞，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境急劇惡化，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地矛盾日益尖銳，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展?；幢笔兄泻擅核莸貫橹烨f、楊莊礦采煤塌陷區(qū)范圍，緊鄰城市建成區(qū)。中湖塌陷地位于淮北資源枯竭城市礦山地質(zhì)環(huán)境治理重點(diǎn)項(xiàng)目的核心區(qū)，還承擔(dān)著淮水北調(diào)的蓄水重任。

1 現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 地面塌陷 自20世紀(jì)50年代開始，中湖地區(qū)采煤塌陷就已產(chǎn)生并初具規(guī)模，受當(dāng)時(shí)開采能力限制，塌陷范圍增長(zhǎng)緩慢;80年代開始，隨著礦區(qū)技改擴(kuò)能的完成，煤礦開采進(jìn)入鼎盛期，煤炭開采量逐年增加，塌陷地范圍增長(zhǎng)迅速。目前，中湖區(qū)域累計(jì)采煤沉陷土地約996.47hm2，塌陷坑深度一般為0.30～5.00m。其中：塌陷深度>1m的面積為126.80hm2，>3m的面積為37.15hm2，>4m的面積為12.56hm2，>5m的面積為1.25hm2。塌陷區(qū)已積水成湖，與周邊塌陷水域銜接成片。采煤塌陷改變了土地的用途，使其失去了原有的利用價(jià)值，大量農(nóng)民失去土地，房屋開裂，生活和生產(chǎn)條件惡化。礦山企業(yè)為解決這些矛盾也花費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，付出了巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。

1.2 地下水均衡破壞 煤炭開采大量抽排地下水，改變了區(qū)內(nèi)地下水流向和地下水均衡，使地下水位頻繁升降，水力坡度變陡，形成開采或疏干漏斗區(qū)。受礦山所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件限制，由于覆巖結(jié)構(gòu)、膠結(jié)程度和裂隙發(fā)育程度存在差異，地下水降落漏斗影響范圍的含水性在水平和垂向分布上不均勻，造成水位下降幅度、影響范圍差別較大。在以覆巖塌陷、裂縫造成地下水均衡系統(tǒng)破壞的煤礦區(qū)，地下水降落漏斗影響范圍均大于地表塌陷范圍。

1.3 生態(tài)環(huán)境破壞 采煤塌陷形成低洼積水坑或沼澤地，對(duì)地表植被和生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，打破了原有的生態(tài)平衡。同時(shí)，煤矸石、粉煤灰的大面積無(wú)序堆放，壓占了大量土地和植被，雨水沖刷淋濾后未經(jīng)有效處理直接排放，污染了地表水、地下水和周圍農(nóng)田、土地，影響農(nóng)作物和植被生長(zhǎng)，破壞生態(tài)環(huán)境。

1.4 影響防洪安全 采煤塌陷導(dǎo)致天然河流堤頂降低、河道變遷。位于中湖塌陷區(qū)東側(cè)的岱河在進(jìn)入塌陷區(qū)后，堤頂標(biāo)高普遍損失2～3m，河堤的防洪能力下降，防洪安全形勢(shì)嚴(yán)峻。

2 下沉量預(yù)測(cè)

根據(jù)往期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，淮北礦區(qū)穩(wěn)沉?xí)r間為5年，但塌陷區(qū)的穩(wěn)沉并不等于不沉，其自然壓實(shí)將在很長(zhǎng)一段時(shí)間持續(xù)緩慢地進(jìn)行。歷經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的自然壓實(shí)后，其殘余沉陷量已很小。采空區(qū)及其上覆巖體中一般依然存在殘留空間，因此地表沉降仍會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，而且在一定條件下還會(huì)發(fā)生老采空區(qū)“活化”，只有殘余沉降完全沉實(shí)，沉陷地才能完全穩(wěn)定。

楊莊煤礦未來(lái)規(guī)劃開采的資源儲(chǔ)量主要在5、6煤層，集中在5煤層的Ⅳ51采區(qū)、6煤層的Ⅳ61采區(qū)和Ⅲ63采區(qū)。朱莊煤礦未來(lái)規(guī)劃開采的資源儲(chǔ)量主要集中在4煤層的Ⅲ2采區(qū)和Ⅲ4采區(qū)、5煤層的Ⅲ4采區(qū)、6煤層的Ⅲ64采區(qū)。根據(jù)模型預(yù)測(cè)，未來(lái)治理區(qū)最大下沉量為3500m，下沉區(qū)域主要集中在北部朱莊煤礦和中部、南部楊莊煤礦局部區(qū)域。

Ⅰ區(qū)：位于楊莊煤礦范圍內(nèi)，大部分地段煤層已回采，地面塌陷已基本穩(wěn)沉，局部地段煤層待回采，將引發(fā)地面塌陷。預(yù)測(cè)地面塌陷下沉量200～800mm，塌陷區(qū)域分布于沿長(zhǎng)山南路沿線。

Ⅱ區(qū)：北部為朱莊煤礦采區(qū)，中部、南部為楊莊煤礦采區(qū)。區(qū)內(nèi)中部、南部部分地段煤層已回采，地面塌陷已基本穩(wěn)沉，北部朱莊煤礦大部分地段煤層待回采，將引發(fā)地面塌陷。預(yù)測(cè)地面塌陷下沉量200～3500mm，預(yù)測(cè)待塌陷區(qū)域主要分布于區(qū)塊北部和南部局部區(qū)域。

Ⅲ區(qū)：北部為朱莊煤礦采區(qū)，中部、南部為楊莊煤礦采區(qū)。地面塌陷已基本穩(wěn)沉，局部地段煤層待回采，將引發(fā)地面塌陷。預(yù)測(cè)地面塌陷下沉量60～2000mm，待塌陷區(qū)域主要分布于區(qū)塊北部和南部局部區(qū)域。

3 治理復(fù)墾對(duì)策

3.1 高程控制 由于中湖地區(qū)局部地段尚存在殘余下沉，少數(shù)地段煤層待回采，地面仍然會(huì)出現(xiàn)新的塌陷。而塌陷地的治理，整體推進(jìn)才最為經(jīng)濟(jì)合理。為此，徐淮地區(qū)首創(chuàng)“超前式治理模式”，用“補(bǔ)償設(shè)計(jì)”解決了難題，付諸實(shí)踐并取得成功。中湖采煤塌陷地治理復(fù)墾即在采煤塌陷預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，采用“超前式治理模式”進(jìn)行治理復(fù)墾高程控制。

3.1.1 水面、湖底標(biāo)高 根據(jù)淮水北調(diào)東湖中湖蓄水需要，結(jié)合附近河流的常年水位、洪水位標(biāo)高，確定水面、湖底、岸坡等治理標(biāo)高參數(shù)如下：中湖近期蓄水水位標(biāo)高為29m，中遠(yuǎn)期蓄水標(biāo)高為30.5m;湖底最低標(biāo)高為24.0m，局部濕地淺灘區(qū)湖底標(biāo)高為27.0m;中湖水陸分界線標(biāo)高為30.5m，岸線標(biāo)高為32.0m。

水面達(dá)到最大高度31.96m（水面設(shè)計(jì)標(biāo)高+波浪爬高+安全超高），岸邊地面標(biāo)高32.0m，地面標(biāo)高>水面達(dá)到最大高度，中湖的水面標(biāo)高設(shè)計(jì)安全。鑒于中湖的風(fēng)程最長(zhǎng)，波浪爬高最大，由此推斷其他水域的水面高程設(shè)計(jì)也是安全的。

中湖的水源有淮水北調(diào)水源、雨雪、季節(jié)性淺層地下水和濱湖地帶雨水徑流等，其中淮水北調(diào)水源是其主要水源。治理區(qū)周邊自然水系龍河、岱河、龍岱河等水流方向主要自東北向西南;淮水北調(diào)水源取自淮河，其水流方向主要自西南向東北。

3.1.2 復(fù)墾林地標(biāo)高 治理復(fù)墾的林地主要沿開挖的水域四周展開。中湖區(qū)域需大面積開挖水域以保證淮水北調(diào)蓄水庫(kù)容，最大開挖深度達(dá)8m，開挖形成的大量土方主要用于回填本區(qū)治理復(fù)墾的建設(shè)用地和林地。根據(jù)采煤塌陷預(yù)測(cè)結(jié)果，未來(lái)沉陷區(qū)域主要分布于擬開挖的水域區(qū)，局部分布于建設(shè)用地和林地區(qū)。按“塌陷多少回填多少”的原則，項(xiàng)目區(qū)開挖的土方量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回填的土方，因此為達(dá)到土方開挖平衡，需對(duì)綠化用地采取整體堆高、局部微地貌造景的模式來(lái)消耗多余土方。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)土方開挖回填計(jì)算，確定綠化用地標(biāo)高在32～35m，局部達(dá)40m，沱河路以北、鐵路以西用多余土方微地造景回填標(biāo)高33～38.5m。

3.1.3 建設(shè)用地標(biāo)高 中湖區(qū)域擬治理恢復(fù)的建設(shè)用地主要位于西側(cè)沿長(zhǎng)山路和龍山路兩側(cè)布置，包括住宅用地、商業(yè)用地和道路等，建設(shè)用地的回填標(biāo)高按方便排水并與附近道路標(biāo)高相協(xié)調(diào)來(lái)確定，原則上略高于附近道路路面標(biāo)高0.2～0.5m。由此確定躍進(jìn)溝以西、西流河以北區(qū)域建設(shè)用地設(shè)計(jì)標(biāo)高為31.5m，其他區(qū)域建設(shè)用地設(shè)計(jì)標(biāo)高為32.0m。

3.2 治理復(fù)墾措施 中湖采煤塌陷地治理復(fù)墾的主要目的是消除采煤塌陷地質(zhì)災(zāi)害隱患，重新利用損毀土地，為淮水北調(diào)提供蓄水庫(kù)容，為未來(lái)打造“城市綠肺”提供場(chǎng)地空間。因此采用挖深墊淺、造湖和造地相結(jié)合的手段進(jìn)行綜合整治和修復(fù)、復(fù)墾。

Ⅰ區(qū)：位于治理區(qū)沱河路以北、長(zhǎng)山路以西、相山路以東區(qū)域，面積共127.83hm2，主要通過(guò)拆除場(chǎng)地構(gòu)筑物、排水、挖方、填方、場(chǎng)地平整、邊坡復(fù)綠等治理工程恢復(fù)為建設(shè)用地、商業(yè)用地、林地和水域。最終恢復(fù)場(chǎng)地標(biāo)高31.5m、水域湖底標(biāo)高24m。

Ⅱ區(qū)：位于治理區(qū)沱河路以北、長(zhǎng)山路以東、龍山路以南、鐵路專用線以西區(qū)域，面積共690.64hm2。該區(qū)西南部自躍進(jìn)溝至西流河段最終恢復(fù)為城鎮(zhèn)住宅、商業(yè)、道路及其他用地，地面標(biāo)高為31.5m;西北側(cè)最終恢復(fù)為商業(yè)用地，標(biāo)高為32m;水域湖底標(biāo)高24m。最終復(fù)墾林地標(biāo)高32～35m;沱河路以北、鐵路線以西復(fù)墾林地進(jìn)行微地造景，標(biāo)高33～38.5m。

Ⅲ區(qū)：位于治理區(qū)鐵路專用線以東、沱河路以北、龍岱河以西區(qū)域，面積共320.78hm2。最終治理復(fù)墾林地標(biāo)高為32～35m，道路及其他用地標(biāo)高為32.0m，水域湖底標(biāo)高27m。

3.3 高程監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)填方區(qū)回填土固結(jié)沉降和塌陷穩(wěn)沉情況，主要監(jiān)測(cè)施工完成后地表的垂直位移（高程變化值）。通過(guò)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握治理復(fù)墾后的殘余塌陷、沉降與邊坡穩(wěn)定情況。擬在中湖區(qū)域周邊原有的監(jiān)測(cè)網(wǎng)基礎(chǔ)上新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)，優(yōu)化區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在塌陷未穩(wěn)沉區(qū)可利用地，采用方格網(wǎng)狀和直線性布置，點(diǎn)間距150～500m。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)采煤塌陷規(guī)律的持續(xù)深入研究，以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)土地資源的迫切需要，采用“超前式治理模式”，利用“補(bǔ)償設(shè)計(jì)”對(duì)塌陷地進(jìn)行回填整治和土地復(fù)墾，恢復(fù)土地功能的治理方法經(jīng)實(shí)踐證明切實(shí)有效。淮北市中湖采煤塌陷地治理復(fù)墾后可形成大量可利用的林地、建設(shè)用地和水域，為人居生活和動(dòng)植物的生存提供良好的生態(tài)環(huán)境，將從根本上改善中湖塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]馬立強(qiáng)，安森東，王西兵. 生態(tài)產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)的采煤塌陷區(qū)生態(tài)重建模式研究——以淮北礦區(qū)為例[J].山東工商學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（3）：39-44.

[2]孫協(xié)龍，方鑫. 超前式治理模式在采煤塌陷區(qū)綜合治理中的應(yīng)用——以淮北礦區(qū)為例[J].區(qū)域治理，2018（47）：14.

[3]梁海林. 采煤塌陷區(qū)綜合治理的有效措施[J].煤炭工程，2015， 47（12）：71-73.

（責(zé)編：徐世紅）