礦山生態(tài)農(nóng)業(yè)重塑—采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)探討

徐州市生態(tài)文明建設(shè)研究院 徐周

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)煤炭資源的需求日益遞增。而煤炭開(kāi)采是一把雙刃劍，在為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力的同時(shí)，也對(duì)地表土地資源造成嚴(yán)重破壞。早在1989年我國(guó)就施行了《土地復(fù)墾規(guī)定》，該規(guī)定第3～5條明確要求因從事開(kāi)采礦產(chǎn)資源等生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)，造成土地破壞的企業(yè)和個(gè)人，實(shí)行“誰(shuí)破壞、誰(shuí)復(fù)墾”的原則，土地復(fù)墾工作任何部門、單位和個(gè)人不得阻撓。2011年3月，國(guó)務(wù)院頒布了《土地復(fù)墾條例》，條例明確規(guī)定了復(fù)墾對(duì)象和責(zé)任主體，條例第六條明確指出編制土地復(fù)墾方案、實(shí)施土地復(fù)墾工程、進(jìn)行土地復(fù)墾驗(yàn)收等活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)遵守土地復(fù)墾國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)遵守土地復(fù)墾行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1 國(guó)內(nèi)外采煤礦山土地復(fù)墾現(xiàn)狀

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)初就已開(kāi)展過(guò)礦區(qū)土地復(fù)墾工作，目前做得比較好的國(guó)家有澳大利亞、美國(guó)、德國(guó)等。澳大利亞礦產(chǎn)資源豐富，煤炭產(chǎn)量和出口量均居世界前列，礦山土地復(fù)墾工作也有不錯(cuò)的效果。澳大利亞非常重視礦山土地復(fù)墾工作，把復(fù)墾工作視為整個(gè)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)發(fā)展成為多種學(xué)科結(jié)合、高效率、高科技的以綜合整治復(fù)墾為特點(diǎn)的工作模式。美國(guó)根據(jù)礦區(qū)的污染對(duì)象，分為大氣污染、水污染和地表?yè)p毀三種類型，并依據(jù)不同污染對(duì)象對(duì)應(yīng)頒布了相關(guān)的法律法規(guī)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、大量的土地復(fù)墾工作，積累了豐富的治理經(jīng)驗(yàn)。德國(guó)礦區(qū)土地復(fù)墾工作大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：1920～1950年是實(shí)驗(yàn)階段、1951～1958年是綜合種植階段、1958年至今為樹(shù)種多樣化和分階段種植階段，目前德國(guó)土地復(fù)墾技術(shù)已趨于成熟，取得的成績(jī)顯著。此外、英國(guó)、加拿大、法國(guó)等也做了大量的礦區(qū)土地復(fù)墾工作，取得了不錯(cuò)的效果。

我國(guó)煤礦區(qū)土地復(fù)墾工作開(kāi)展時(shí)間較晚，20世紀(jì)50年代出現(xiàn)自發(fā)的個(gè)別礦區(qū)開(kāi)展土地復(fù)墾工作，都只是簡(jiǎn)單的對(duì)沉陷的土地進(jìn)行回填，具有技術(shù)含量低，規(guī)模小等特點(diǎn)。由于缺乏政策、資金等方面的支持，當(dāng)時(shí)我國(guó)煤礦區(qū)的土地復(fù)墾率不到1%。直到1989年我國(guó)頒布《土地復(fù)墾條例》，2011年3月國(guó)務(wù)院頒布《土地復(fù)墾條例》之后，我國(guó)的土地復(fù)墾工作才真正走上正軌。通過(guò)采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾，可以大幅提高土地利用效率，對(duì)礦山生態(tài)農(nóng)業(yè)進(jìn)行重塑[1]。

2 采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾原則

土地復(fù)墾工作在開(kāi)展過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況因地制宜，總體來(lái)說(shuō)復(fù)墾的目標(biāo)是恢復(fù)耕地、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，復(fù)墾的類型盡量維持原地類和不低于原質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行復(fù)墾。土地復(fù)墾的原則主要是以下五個(gè)方面：

2.1 “誰(shuí)破壞、誰(shuí)復(fù)墾”原則

《土地復(fù)墾規(guī)定》第三條明確指出，因從事開(kāi)采礦產(chǎn)資源等生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)，造成土地破壞的企業(yè)和個(gè)人，實(shí)行“誰(shuí)破壞、誰(shuí)復(fù)墾”的原則。

2.2 因地制宜原則

根據(jù)土地周邊的環(huán)境特征及設(shè)備設(shè)施情況，充分利用現(xiàn)有條件及優(yōu)勢(shì)，科學(xué)確定土地利用的方向。同時(shí)，還需要參照土地利用總體規(guī)劃，咨詢土地權(quán)益人的意愿，宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林、宜草則草、宜漁則漁。

2.3 主導(dǎo)因素原則

在開(kāi)展土地復(fù)墾工作的過(guò)程中，礦區(qū)沉陷深度、地表坡度、土層厚度等各種限制因素都有可能對(duì)復(fù)墾結(jié)果產(chǎn)生影響。不同的限制因素對(duì)復(fù)墾結(jié)果的影響程度不同，通過(guò)綜合分析，突出主導(dǎo)因素的作用。

2.4 綜合分析原則

土地復(fù)墾的效果如何，取決于許多限制因素，每一種因素都會(huì)對(duì)復(fù)墾效果造成一定的影響。土地復(fù)墾工作需要對(duì)各影響因素進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)土地復(fù)墾工作進(jìn)行科學(xué)而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

2.5 綜合效益原則

土地復(fù)墾工作需要充分考慮當(dāng)?shù)夭块T財(cái)政情況及企業(yè)出資能力，通過(guò)事宜的投入達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的最大化[2]。

2.6 農(nóng)業(yè)用地優(yōu)先原則

如果土地?fù)p毀之前是農(nóng)業(yè)用地，在進(jìn)行土地復(fù)墾時(shí)也應(yīng)優(yōu)先將其復(fù)墾成農(nóng)業(yè)用地，宜農(nóng)則農(nóng)，堅(jiān)決貫徹落實(shí)“十分珍惜、合理利用土地和切實(shí)保護(hù)耕地”這一基本國(guó)策。

在公司管理上，王衛(wèi)最關(guān)心的就是整個(gè)信息系統(tǒng)的“底盤”。王衛(wèi)希望自己能靜下心來(lái)，傾聽(tīng)更多優(yōu)質(zhì)的聲音，敢于否定自己的態(tài)度和能力，去服從更優(yōu)秀的人?！耙郧暗某晒κ俏磥?lái)更成功的壁壘，如果你不打破它，就不會(huì)得到更大的成功?！?/p>

3 采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)方法

隨著科技的進(jìn)步，采煤新技術(shù)、新方法不斷運(yùn)用，采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)也在不斷完善，總結(jié)來(lái)看，采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)主要有三個(gè)，一是工程復(fù)墾技術(shù)，二是生物復(fù)墾技術(shù)，三是生態(tài)復(fù)墾技術(shù)。

圖1 采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)

3.1 工程復(fù)墾技術(shù)

該技術(shù)是采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾工作的核心，主要是通過(guò)相關(guān)工程措施對(duì)已經(jīng)破壞的礦區(qū)土地進(jìn)行整治復(fù)墾。該技術(shù)包括兩種，一是充填復(fù)墾，二是非充填復(fù)墾。充填復(fù)墾技術(shù)又包括煤矸石充填、粉煤灰充填等。非充填復(fù)墾技術(shù)主要有三種，一是挖深墊淺復(fù)墾，二是疏排法復(fù)墾，三是梯田式復(fù)墾。

煤矸石充填復(fù)墾：煤炭開(kāi)發(fā)企業(yè)在采煤、洗煤過(guò)程中，排放出的固體廢物就是煤矸石。在礦區(qū)及周邊大量堆放，侵占大量的土地資源，造成生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。利用煤矸石充填進(jìn)行土地復(fù)墾，既可以治理?yè)p毀的土地，又可以處理煤矸石，從而保護(hù)環(huán)境，防止污染。煤矸石充填有兩種方式，一是全厚充填法（圖2），該種方法是將煤矸石一次性回填至設(shè)計(jì)所需的標(biāo)高，然后覆土，經(jīng)過(guò)土地平整復(fù)墾成耕地，此種充填方式主要適用于種植農(nóng)作物為目的的復(fù)墾。二是分層充填法（圖3），是按照一定的充填厚度、分層充填至預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)高，該技術(shù)的主要特點(diǎn)是分層充填和碾壓，此種充填方式主要適用于以建設(shè)建筑物為目的的復(fù)墾。

圖2 全厚充填法示意圖

圖3 分層沖填模式示意圖

粉煤灰充填復(fù)墾：煤燃燒后排出的灰分或灰渣就是粉煤灰，粉煤灰又叫飛灰，一般在火力發(fā)電廠產(chǎn)出較多，其特點(diǎn)是透氣性強(qiáng)、呈小顆粒松散狀、有較強(qiáng)的淋溶性能、是嚴(yán)重的污染源。在采煤沉陷區(qū)將粉煤灰進(jìn)行充填復(fù)墾，即可解決環(huán)境污染問(wèn)題，又能處理粉煤灰、同時(shí)解決粉煤灰因大量堆積而占用土地的問(wèn)題。在進(jìn)行粉煤灰充填復(fù)墾時(shí)，一般在待復(fù)墾土地內(nèi)建設(shè)儲(chǔ)灰區(qū)，將表土剝離后筑堤，利用水力輸送粉煤灰到儲(chǔ)灰區(qū)，待充灰至設(shè)計(jì)標(biāo)高，水排完后上覆表土，土地平整后復(fù)墾成耕地。

圖4 粉煤灰充填復(fù)墾流程示意圖

挖深墊淺復(fù)墾：此種復(fù)墾方式是將采煤沉陷區(qū)局部積水區(qū)或季節(jié)性積水區(qū)進(jìn)行挖深施工，將挖出來(lái)的土充填到沉陷不嚴(yán)重區(qū)域，復(fù)墾成耕地，而挖深的部分可以作為養(yǎng)殖坑塘。此種方法是我國(guó)采煤礦區(qū)最常用的復(fù)墾方法，具有操作簡(jiǎn)單、施工費(fèi)用低、復(fù)墾效率高等優(yōu)點(diǎn)，將原有的單純農(nóng)業(yè)種植，轉(zhuǎn)變?yōu)闈O業(yè)養(yǎng)殖、農(nóng)作物種植相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。

圖5 挖深墊淺復(fù)墾示意圖

疏排法復(fù)墾:此種復(fù)墾方式就是將采煤沉陷區(qū)的積水利用一定的排水措施，通過(guò)強(qiáng)排或自排方式排入河流、水庫(kù)或湖泊，待沉陷區(qū)的積水排完后需進(jìn)行土地平整，使采煤沉陷區(qū)的土地得到重新利用。因地制宜，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)、優(yōu)選釋放承泄區(qū)是疏排法成功的關(guān)鍵。

梯田式復(fù)墾：此種復(fù)墾方式主要是針對(duì)潛水位較低、采煤厚度大的礦區(qū)和丘陵山區(qū)的煤礦，該技術(shù)利用采煤沉陷區(qū)的地形條件，因地制宜將沉陷區(qū)整治為梯田。梯田式復(fù)墾的重點(diǎn)是要保障后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)灌溉及耕作方便以及邊坡穩(wěn)定。

3.2 生物復(fù)墾技術(shù)

經(jīng)過(guò)工程措施復(fù)墾后的采煤沉陷區(qū)可以基本滿足農(nóng)作物種植，但是土壤內(nèi)肥力不足，作物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低。水、肥、氣、熱這四大肥力不能滿足作物生長(zhǎng)的正常需求，所以經(jīng)過(guò)工程復(fù)墾后的采煤沉陷區(qū)內(nèi)土地須利用一定技術(shù)手段進(jìn)行改良才能恢復(fù)正常使用。生物復(fù)墾技術(shù)是利用生物技術(shù)改善土壤肥力，提高土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，從而提升作物產(chǎn)量的一種技術(shù)措施。培植穩(wěn)定的植被層，可以提高土壤內(nèi)作物所需養(yǎng)分，增加有機(jī)質(zhì)含量，生物復(fù)墾技術(shù)是工程措施復(fù)墾的延續(xù)。生物復(fù)墾技術(shù)一般情況下有兩種，一是微生物法，二是綠肥法。

微生物法：該方法是在土壤微生態(tài)學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)等學(xué)科原理的基礎(chǔ)上，研制出微生物菌肥，利用微生物菌肥提高土壤肥力。微生物法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少化肥用量，增產(chǎn)效果明顯，改良土壤板結(jié)，激發(fā)土壤活力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高抗逆能力，無(wú)毒無(wú)害無(wú)污染。

綠肥法：綠肥是我國(guó)傳統(tǒng)的有機(jī)肥料之一，它由綠色植物本身制作而成。綠肥作物一般根系發(fā)達(dá)，能大量增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，同時(shí)，能將土壤中的難溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，有利于作物吸收。此外綠肥還能改善土壤的物理化學(xué)性狀，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)。

3.3 生態(tài)復(fù)墾技術(shù)

該技術(shù)是根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，利用工程復(fù)墾以及生物復(fù)墾技術(shù)，對(duì)采煤沉陷區(qū)進(jìn)行合理利用，宜農(nóng)則農(nóng)、宜漁則漁、宜林則林。生態(tài)復(fù)墾技術(shù)能充分利用被破壞的土地，大幅改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高土地經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

4 土地復(fù)墾監(jiān)測(cè)技術(shù)

采煤沉陷區(qū)經(jīng)過(guò)土地復(fù)墾后，需要開(kāi)展礦區(qū)土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段主要有三種，一是3S技術(shù)，二是無(wú)人機(jī)影像技術(shù)，三是三維激光掃描技術(shù)。在開(kāi)展礦區(qū)土地監(jiān)測(cè)時(shí)，需建立一套完整的監(jiān)測(cè)防治體系，為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要有四種，一是地表殘余下沉監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)復(fù)墾后的土地殘余下沉量，如果下沉量大，需要采取一定的措施進(jìn)行補(bǔ)救；二是地表水位監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)治理后的礦區(qū)內(nèi)水域水位變化；三是地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)治理后的礦區(qū)水質(zhì)污染情況；四是土地污染監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)復(fù)墾后的耕地受污染情況，監(jiān)測(cè)受污染土地的面積和污染程度。

4.2 監(jiān)測(cè)方法

（1）地表殘余下沉監(jiān)測(cè)主要采用全站儀、RTK、GPS等測(cè)量設(shè)備對(duì)復(fù)墾后的土地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要是測(cè)量其殘余下沉量，觀測(cè)地表的動(dòng)態(tài)變化并繪制下沉曲線圖。

（2）地表水位監(jiān)測(cè)一般是利用水域內(nèi)提前埋設(shè)或標(biāo)注的水位標(biāo)志線，在不同的時(shí)間點(diǎn)記錄水位變化，并作圖繪制變化曲線圖。

（3）地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)是在治理后的水域取樣監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)其主要化學(xué)成分含量，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)污染組分。

（4）土地污染監(jiān)測(cè)是定期對(duì)已損毀的土地采樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析測(cè)試。

4.3 土地復(fù)墾后的監(jiān)測(cè)頻率

按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)?shù)氐V區(qū)土地復(fù)墾的特點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，一般情況下監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為地表殘余下沉量、水位監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和土壤污染監(jiān)測(cè)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

為了提高土地利用效率，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重塑，煤礦企業(yè)必須按照相關(guān)規(guī)范，實(shí)施土地復(fù)墾工作。針對(duì)采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)方法，本文主要討論了三種，一是工程復(fù)墾技術(shù)，二是生物復(fù)墾技術(shù)，三是生態(tài)復(fù)墾技術(shù)。此外，本文對(duì)土地復(fù)墾后的監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行了詳細(xì)闡述。