采礦沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境問題與修復(fù)方案研究

蔡旻闊

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730030）

隨著采礦工作量的增加，存在的環(huán)境問題也日益增多。過度開采和前期保護的措施不到位，致使作業(yè)過程出現(xiàn)地面沉陷、地裂縫、周邊建筑倒塌斷裂等問題，不僅威脅采礦人員的生命安全，還阻礙周邊地區(qū)的發(fā)展。為此，針對采礦存在的問題給出合理的解決措施，從而保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境以及采礦作業(yè)的安全性。

1 采礦沉陷區(qū)

目前礦山開采作業(yè)多采用全部垮落法，工作人員按照設(shè)計要求實行地下工作面的支護處理，之后按照流程工序及專業(yè)要求展開輪番開采工作，待開采到一定程度后，將支護結(jié)構(gòu)拆除，完成開采作業(yè)。這一流程雖然保證開采過程的安全性，但在未經(jīng)過任何處理的情況下，直接撤掉支撐，導(dǎo)致礦洞慢慢出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，垮落后的礦洞巖層因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的瞬時變化出現(xiàn)問題。通?？迓涞膸r層呈現(xiàn)冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶三種情況，其深度及影響范圍會根據(jù)礦區(qū)開采的規(guī)模、巖層地質(zhì)結(jié)果及地質(zhì)構(gòu)造特征等呈現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象[1]。

值得注意的是，在短期內(nèi)不容易發(fā)現(xiàn)這三種情況的形成，在未發(fā)現(xiàn)的情況下，隨著時間的推移，地質(zhì)運動的加快，逐漸對地表結(jié)構(gòu)造成影響，甚至威脅周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)。如果開采區(qū)域的范圍較小，地質(zhì)穩(wěn)定性強，則產(chǎn)生的影響相對較小。如果開采深度較大，地層過于疏松，則會對地表、蓄水層、房屋地基等結(jié)構(gòu)造成較大破壞。此情況足以說明，采礦沉陷區(qū)的形成受到諸多因素影響而出現(xiàn)不同的特征狀態(tài)，顯現(xiàn)時間會受到各種因素的影響而存在較大差別。

2 采礦沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境問題

采礦沉陷區(qū)的出現(xiàn)主要是因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)嚴重破壞導(dǎo)致的。在采礦區(qū)作業(yè)開展中，因后期處理不當(dāng)，導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墜落、斷裂、下沉等問題，產(chǎn)生較多坑洞，進而形成沉陷區(qū)。該結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)對區(qū)域地質(zhì)地貌、地下水結(jié)構(gòu)均有較大影響，同時，加劇人地矛盾。另外，隨著地質(zhì)沉陷問題的不斷加劇，引發(fā)更多的危害，如飲水安全、區(qū)域重度污染土壤結(jié)構(gòu)破壞、粉塵飛揚等問題，且隨著區(qū)域內(nèi)懸浮顆粒的不斷增加，人們的身心健康受到影響。

水土流失與水土鹽漬化現(xiàn)象加劇，礦區(qū)周邊環(huán)境逐漸惡化，農(nóng)作物生長、自然生態(tài)環(huán)境破壞殆盡，水源流動性下降，逐漸趨向荒漠化。采礦企業(yè)為提高自身的經(jīng)濟效益，加大土地征用的力度，增加企業(yè)與民眾間的矛盾，其給社會穩(wěn)定埋下不安定因素。

綜合上述情況分析可知，即使停止采礦，仍然無法保證區(qū)域的正常發(fā)展，因此，針對現(xiàn)存的問題，給出有效的解決措施，注重環(huán)境與社會經(jīng)濟間的協(xié)調(diào)發(fā)展，以期恢復(fù)區(qū)域活力[2]。

3 沉陷區(qū)的綜合治理方案

3.1 生態(tài)修復(fù)遵循原則

3.1.1 生態(tài)優(yōu)先

采礦沉陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先的基本原則，從礦區(qū)周邊居民的生產(chǎn)生活需求角度及生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)角度展開綜合分析，確保在生態(tài)修復(fù)后，礦區(qū)達到綠色環(huán)保及城鄉(xiāng)綠色建設(shè)的目的，在推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的同時，減輕污染和破壞的問題。在生態(tài)修復(fù)過程中，應(yīng)按照尊重、順應(yīng)與保護的基本原則展開工作，合理規(guī)劃治理方案，降低治理對生態(tài)環(huán)境的影響，恢復(fù)水土及自然植被等資源。在修復(fù)過程中開展邊修邊保護工作，減少破壞。同時，對現(xiàn)有資源優(yōu)勢進行合理利用和分析，融合節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念要求，不斷恢復(fù)區(qū)域地質(zhì)地貌，緩解與周邊環(huán)境的差異性，保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域的穩(wěn)定健康發(fā)展。

3.1.2 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

采礦沉陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)工作，不僅對礦區(qū)內(nèi)的環(huán)境展開科學(xué)處理，還需協(xié)調(diào)規(guī)劃周邊環(huán)境，減少不安全元素。為此，根據(jù)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)原則，從安全性上實行綜合考量和分析，做好修復(fù)過程中的預(yù)防和管理，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。并將生態(tài)修復(fù)與自然修復(fù)、人文修復(fù)、經(jīng)濟修復(fù)四者相互融合，同步實施和治理，構(gòu)建完善的生態(tài)結(jié)構(gòu)體系[3]。

3.1.3 因地制宜

采礦沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)工作的開展還要遵循因地制宜的基本原則，注重采礦沉陷區(qū)具體情況勘察和分析，準確了解地質(zhì)、地形條件、地貌特征、水文分布及氣候變化，按照不同的情況制定不同的解決方案，逐步恢復(fù)生態(tài)空間，恢復(fù)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)活力。另外，在方案制定過程中，考慮該區(qū)域內(nèi)年積水情況、季節(jié)性積水情況，進一步優(yōu)化調(diào)整方案，增強方案的科學(xué)性、可行性，以提高修復(fù)效率。對于采礦沉陷區(qū)內(nèi)整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況良好、景觀獨特優(yōu)美的區(qū)域，重點選擇自然方式恢復(fù)生態(tài)功能，保護生態(tài)環(huán)境和景觀格局。對于生態(tài)環(huán)境受到威脅或遭到破壞、環(huán)境質(zhì)量下降的區(qū)域，應(yīng)采取自然恢復(fù)與工程修復(fù)相結(jié)合的方式展開修復(fù)治理。

3.1.4 綠色性

生態(tài)修復(fù)工程不單單是對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，也關(guān)系著經(jīng)濟社會的良性發(fā)展。在修復(fù)生態(tài)的作業(yè)中，一方面考慮生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能的完整性與否，生態(tài)產(chǎn)品質(zhì)量高低，一方面應(yīng)從城鄉(xiāng)建設(shè)及綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃方面展開綜合分析，補充說明短板，提高作業(yè)質(zhì)量。通過該方法將采礦沉陷區(qū)構(gòu)建成新型的城市生態(tài)園林區(qū)，為農(nóng)業(yè)種植、居民居住及綠色植被栽植提供良好的空間環(huán)境，推動區(qū)域健康發(fā)展，增加經(jīng)濟效益。在采礦沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)過程中，可采用生態(tài)+的業(yè)態(tài)發(fā)展方式，對區(qū)域?qū)嵭修D(zhuǎn)型和升級，強化綠色功能，實現(xiàn)環(huán)境與人的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 綜合治理方案

采礦沉陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)工程是一項綜合性較強的治理工程，是對采礦沉陷區(qū)實行整體治理及統(tǒng)一規(guī)劃處理，需要結(jié)合現(xiàn)場的實際情況制定方案，并從農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工農(nóng)建筑及文化娛樂用地要求等方面加以科學(xué)考量，以此恢復(fù)土地功能，維護使用權(quán)益。同時，在治理修復(fù)過程中，考慮環(huán)境效益的保護與提升，促進區(qū)域恢復(fù)[4,5]。

3.2.1 存在較大安全問題的沉陷區(qū)要最先處理

最先處理威脅礦井安全的沉陷區(qū)。該類區(qū)域多數(shù)分布在溝谷較淺區(qū)域、礦層裸露區(qū)域、垂深一般的區(qū)域，因為長時間與外界環(huán)境接觸，很容易出現(xiàn)透水淹井的情況，因此，展開環(huán)境治理和修復(fù)，以免增加地下環(huán)境的危險性。常見的處理措施有矸石回填和長時間的疏干排水這兩種?；靥詈髸a(chǎn)生塌陷，塌陷的部分可直接被用作建筑用地進行再次開發(fā)，不過在確定為建筑用地前，先確定開采深度比的科學(xué)性，地表形成良好的三帶型沉陷現(xiàn)象，且無明顯變動，穩(wěn)定性較強。

回填的目的在于對巖石層地基實行科學(xué)處理，增加承載力，在建筑建成后，不會因為承載力不足或穩(wěn)定性不佳出現(xiàn)變形?，F(xiàn)階段，采礦沉陷區(qū)內(nèi)通過地基承載力提升處理能力，其相關(guān)技術(shù)不夠完善，但是已經(jīng)有相關(guān)數(shù)據(jù)要求對其加以規(guī)范，如允許的基礎(chǔ)承載力控制在每平方米7.15噸左右，平房的地基承載力要求在每平方米15噸左右，三層樓的承載力要達到每平方米25噸。

3.2.2 非積水沉陷區(qū)治理

非積水沉陷區(qū)指的是坡度在2度以上的區(qū)域，該區(qū)域在一般治理中會將其轉(zhuǎn)化成梯田形式，為農(nóng)作物生長提供良好場所。因此，一般采用條帶水平梯田修復(fù)復(fù)墾的處理方式，緩解區(qū)域內(nèi)存在的水土流失及土壤肥力過度流失的情況，保證區(qū)域土壤的科學(xué)使用，減少不必要的經(jīng)濟損失。同時，在該模式的推動下，有效提升灌溉效果，利用沉陷區(qū)自身優(yōu)勢特征，滿足挖塘蓄水和灌溉的需求。通過安裝噴淋和滴灌設(shè)備，提高開墾梯田內(nèi)植物的成活率，降低水資源消耗，強化治理效果。在治理過程中，可將該區(qū)域按照丘陵山區(qū)綠化特點實行科學(xué)處理，將復(fù)墾后的沉陷區(qū)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)種植中來，構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。梯田條帶寬度越大，耕種越方便，但工程量也會有所增加，反之耕地數(shù)量減少，難度較大，不過卻能節(jié)省較多的資源和資金。為此，將梯田臺階高度設(shè)置在1m～2m之間。坡度低于2度的區(qū)域，可直接通過整平處理滿足復(fù)墾要求。

3.2.3 季節(jié)性沉陷區(qū)治理

在處理礦區(qū)下危險性不高或沒有任何危險性的季節(jié)性積水沉陷區(qū)過程中，因為該區(qū)域受積水面積、季節(jié)變化等因素的影響，無法確保穩(wěn)定性，土體結(jié)構(gòu)也無法用于農(nóng)作物種植或養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，因此，重新改造該區(qū)域?？蓪⑾鲁凛^深的區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)移到下沉較小的區(qū)域內(nèi)，改善地形地貌，為魚塘、蓄水庫建設(shè)、種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等的順利開展提供良好條件。在采礦作業(yè)中，通過機械和人工作業(yè)相匹配的模式進行開采。就人工作業(yè)的流程而言，首先組建四人團隊開展作業(yè)，二人操作水槍崩土，二人巡視機械運轉(zhuǎn)和復(fù)田圍堤的完好情況。以此將水害變?yōu)樗钩料萸暗膯我环N植業(yè)，變成農(nóng)、林、牧業(yè)并舉的水陸型生態(tài)農(nóng)業(yè)。

3.2.4 大面積積水沉陷區(qū)治理

該類型沉陷區(qū)的治理主要以天然養(yǎng)魚池和人工游覽區(qū)這兩種形式為主。前者類似于江南水鄉(xiāng)規(guī)模，主要養(yǎng)殖魚類，有效提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收入。后者通過公園區(qū)域等的科學(xué)規(guī)劃，實現(xiàn)沉陷區(qū)的合理利用，建設(shè)人造游園場所，豐富區(qū)域娛樂設(shè)施，加強美觀效果。

4 結(jié)語

希望本文的論述為相關(guān)從業(yè)人員提供幫助，在后續(xù)的開采作業(yè)中，更好地實行沉陷區(qū)處理，全面掌握綜合治理方案，加強非積水沉陷區(qū)、大面積積水沉陷區(qū)和季節(jié)沉陷區(qū)的治理，從而維護區(qū)域生態(tài)協(xié)調(diào)性，改善區(qū)域內(nèi)人們的生活品質(zhì)，推動經(jīng)濟的更好發(fā)展。