王臨清，李 佳

(環(huán)保部環(huán)境工程評估中心，北京100012)

我國煤炭資源分布廣泛，截止到2010年底，全國煤炭保有查明資源儲量1341.2Gt［1］，且資源分布呈現(xiàn)北富南貧、西多東少的特點(diǎn)，其中，華北地區(qū)約占49.24%、西北地區(qū)約占30.39%。而適合井工開采的煤礦資源約占96.4%，煤炭開采造成的地表塌陷，導(dǎo)致土地質(zhì)量下降，使地表生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重干擾、破壞，甚至發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)我國部分重點(diǎn)礦區(qū)和重點(diǎn)產(chǎn)煤省(區(qū))調(diào)研統(tǒng)計資料，每萬噸煤炭開采，沉陷、破壞的土地面積約1300～3300m2。

根據(jù)我國主要產(chǎn)煤基地分布，區(qū)域地形地貌等自然環(huán)境特征，可分為中東部平原高潛水位礦區(qū)、中部平原或丘陵礦區(qū)、西北干旱半干旱礦區(qū)、西部荒漠草原及戈壁礦區(qū)、西南巖溶山石礦區(qū)等五類區(qū)域。不同區(qū)域，其采煤沉陷的特征存在顯著差異，適宜的生態(tài)恢復(fù)措施也不盡相同。

1 中東部平原高潛水位礦區(qū)

1.1 沉陷特征

中東部平原高潛水位礦區(qū)主要指黃淮海平原礦區(qū)，該區(qū)域煤礦開采歷史長、開發(fā)強(qiáng)度大，具有采深與采厚比較大、累計采出煤層厚度大、地表下沉系數(shù)大、沉陷面積與深度大等特點(diǎn)［2］。由于潛水位高，沉陷后地表形成大面積常年積水，造成耕地、林地、草地被淹沒，耕地絕產(chǎn)、植被死亡;積水區(qū)周邊沉陷斜坡地發(fā)生季節(jié)性積水，農(nóng)田水利設(shè)施等地表建 (構(gòu))筑物破壞嚴(yán)重，房屋出現(xiàn)裂縫甚至倒塌，道路扭曲、路面破壞，甚至被淹沒。

據(jù)淮南礦業(yè)集團(tuán)統(tǒng)計及預(yù)測資料，至2010年底，已形成沉陷土地1.21×104hm2，積水面積0.6 ×104hm2，積水最大深度7.6m;預(yù)計至2020年底，沉陷土地將達(dá)到1.87×104hm2，積水面積1.13× 104hm2、積水最大深度13.3m，將造成大量的土地?fù)p失，局部的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生改變。

1.2 主要生態(tài)恢復(fù)措施

針對該區(qū)域煤礦開采易形成永久、季節(jié)性積水區(qū)的特點(diǎn)，生態(tài)恢復(fù)遵循“宜耕則耕、宜林則林、宜草則草、宜水則水”的基本原則，充分利用區(qū)域自然生態(tài)修復(fù)能力強(qiáng)的優(yōu)勢，恢復(fù)沉陷區(qū)植被。同時，該區(qū)域多為我國重要產(chǎn)糧區(qū)域，分布大量的基本農(nóng)田，耕地恢復(fù)至關(guān)重要。土地復(fù)墾主要采用挖深墊淺法、疏排法和充填復(fù)墾法等［3］。

(1)挖深墊淺法 利用開采沉陷形成積水的條件，采用機(jī)械或人工方法，將下沉較大區(qū)域挖深，因勢造景或建塘養(yǎng)魚、栽藕、蓄水灌溉等，將挖出的泥土墊高開采下沉較小地區(qū)，達(dá)適宜標(biāo)高后，適當(dāng)平整作為耕地或其他用地，可取得較好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益。這一措施適用于開采沉陷已基本穩(wěn)定及煤礦城市周邊沉陷區(qū)。

例如，淮南某礦始建于1903年，至1983年資源枯竭，已連續(xù)開采80余年，形成大面積沉陷區(qū)。土地復(fù)墾時，采取沿山脈、水脈修復(fù)環(huán)境的方法，宜水則水、因勢造景、返璞歸真，分步推進(jìn)改善生態(tài)環(huán)境，并充分發(fā)揮生態(tài)自我修復(fù)能力，給大自然一個自我更新的時間、空間。利用5年的時間，將一個破敗不堪的小煤礦遺址建成了濕地生態(tài)旅游區(qū)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益的三方共贏。

開灤礦區(qū)生態(tài)城建設(shè)也是沉陷區(qū)治理的成功典范，該礦始建于1878年，已連續(xù)開采131a，采煤造成地表沉陷總面積2.08×104hm2，形成大小沉陷積水坑53個、積水總面積達(dá)2.0×103hm2，其中，現(xiàn)在的南湖公園原為最大沉陷區(qū)，面積約270hm2。1996年開始，當(dāng)?shù)卣畬Τ料輩^(qū)實(shí)施綜合治理，采取填埋廢棄地、大面積植樹造林、治理湖區(qū)等措施，依托濕地公園的良好環(huán)境，建成了集旅游、休閑娛樂、創(chuàng)意文化等于一體的生態(tài)城。

(2)疏排法 主要針對采煤沉陷造成地表積水而影響耕種時，通過開挖溝渠的方式，采用強(qiáng)排或自排方式排除積水，并將潛水位降至不影響作物正常生長的水位，恢復(fù)土地耕種。該法適用于開采沉陷后，積水深度小的區(qū)域，與挖深墊淺法配合使用，可達(dá)到較好的效果。

(3)充填復(fù)墾 充填法復(fù)墾是我國一種重要的復(fù)墾形式，可充分利用矸石等礦山固體廢物及塘河湖泥沙充填沉陷區(qū)，覆土后實(shí)現(xiàn)土地復(fù)墾。例如，濟(jì)寧某礦區(qū)采用黃河泥沙充填，實(shí)施大規(guī)模復(fù)墾，該技術(shù)現(xiàn)已得到“十二五”國家支撐計劃的繼續(xù)支持。

2 中部平原或丘陵礦區(qū)

2.1 沉陷特征

中部平原或丘陵礦區(qū)地勢起伏不大，地下水位埋藏較深，土地利用以旱地為主。煤炭開采沉陷以下沉盆地為主，由于地下水位較深，沉陷盆地中央一般不會出現(xiàn)積水 (但雨季可能形成季節(jié)性積水)，土地未造成毀滅性損害，仍可耕種;但盆地邊緣區(qū)域，下沉不均勻，出現(xiàn)地表裂縫，形成坡地，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失，作物生長狀況不佳。

2.2 主要生態(tài)恢復(fù)措施

(1)恢復(fù)原功能 該區(qū)域土地復(fù)墾重點(diǎn)為坡面治理，在坡面上沿等高線開溝、筑埂，修成不同形式的臺階。25°以下的坡耕地，一般修筑為水平梯田、隔坡梯田和坡式梯田;在15°至20°區(qū)域，可修筑復(fù)式梯田，平臺部分耕作、斜坡部分恢復(fù)草本植物;對原有地形坡度較大的區(qū)域，可進(jìn)行坡改梯，恢復(fù)耕作。

(2)建筑利用 以煤炭工業(yè)為主發(fā)展起來的中小城市居多，如平頂山、邯鄲、邢臺、徐州、鶴壁、焦作、晉城、潞安等，沉陷后地表一般不積水，由于城市周邊均為開采沉陷區(qū)，制約了城市的發(fā)展，這些區(qū)域可推廣建筑復(fù)墾，將沉陷區(qū)土地經(jīng)適當(dāng)處理后作為建筑用地。例如，徐州金山橋開發(fā)區(qū)、平頂山礦區(qū)、峰峰礦區(qū)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目，以及平頂山、峰峰礦區(qū)大型煤化工項(xiàng)目工業(yè)建筑群等。

3 西北干旱半干旱煤礦區(qū)

3.1 沉陷特征

該區(qū)域主要為山西、陜西、甘肅等地區(qū)，煤炭開采條件好，為我國今后一段時期內(nèi)重要的產(chǎn)煤區(qū)。但生態(tài)環(huán)境脆弱，地形復(fù)雜、地表起伏較大，在地質(zhì)采礦和地形條件的共同作用下，其地表移動向量為指向采空區(qū)的移動向量與沿坡面指向下坡的移動向量的矢量和，移動范圍一般大于平地［4］。沉陷使山頂表土層滑移、溝谷受壓隆起，一般不積水，局部出現(xiàn)裂縫或漏斗沉陷坑，個別區(qū)域引發(fā)山體滑坡、泥石流，導(dǎo)致水土流失加劇，植被損毀，但不會改變區(qū)域總體地形地貌特征［5］。

3.2 主要生態(tài)恢復(fù)措施

該區(qū)域生態(tài)恢復(fù)側(cè)重于地表裂縫的修復(fù)［6］、沉陷臺階的平整，以恢復(fù)土地原有功能為主。該區(qū)域植被稀疏、生態(tài)脆弱，降雨量小，生態(tài)恢復(fù)較困難，應(yīng)做好植被管護(hù)工作。

4 西部荒漠草原、戈壁礦區(qū)

4.1 沉陷特征

主要為內(nèi)蒙古鄂爾多斯礦區(qū)及新疆戈壁礦區(qū)，該區(qū)域氣候干燥，水資源缺乏，地表植被不良，水土流失和荒漠化嚴(yán)重。由于地表沙石較多，黏性不高，沙石在外力作用下向沉陷盆地移動，使沉陷盆地逐漸成為漏斗狀，盆地中央?yún)^(qū)域面積減小。采煤形成的地表塌陷及地表裂縫，將進(jìn)一步加劇草場荒漠化或破壞礫幕，風(fēng)蝕作用將加劇水土流失［7］。

4.2 主要生態(tài)恢復(fù)措施

該區(qū)域生態(tài)環(huán)境極其脆弱，一旦破壞，很難恢復(fù)。應(yīng)本著生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的原則，盡可能減少對地表的擾動。在荒漠草原區(qū)域，較窄的裂縫，一般經(jīng)風(fēng)沙移動可自然充填［8］;對無法自然恢復(fù)的裂縫，采取人工充填的方式，并實(shí)時補(bǔ)播適生物種，采取封育措施逐步恢復(fù)。而對戈壁礦區(qū)，宜自然恢復(fù)戈壁礫幕，或局部噴灑固結(jié)劑。

5 西南巖溶山石煤礦區(qū)

5.1 沉陷特征

主要位于貴州、云南、廣西等地，開采沉陷后地形、地貌無明顯變化，基本不積水，但地表水平移動較大，可能出現(xiàn)山體滑坡和泥石流，土地?fù)p毀、建筑物破壞較嚴(yán)重。

5.2 主要恢復(fù)措施

該區(qū)域治理重點(diǎn)為山坡地的植被恢復(fù)和溝谷階地土地平整，以及采礦引起的次生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。該區(qū)域氣候濕潤，植物易成活，但土源較貧乏，土地復(fù)墾時應(yīng)做好土壤的調(diào)配與管理，及時充填裂縫，加強(qiáng)地表變形、滑坡情況監(jiān)測等。

6 存在的主要問題

我國煤礦開采沉陷區(qū)土地復(fù)墾、生態(tài)恢復(fù)重建工作開展較晚，近些年，礦山企業(yè)和相關(guān)科技工作者做了大量的工作，取得了很大的成效，但仍存在如下主要問題:

(1)土地復(fù)墾率低。我國煤礦土地沉陷具有點(diǎn)多面廣量大、歷史欠賬嚴(yán)重等特點(diǎn)，隨著煤炭行業(yè)的高速發(fā)展，沉陷由分散到集中、由量小到量大、由東南至西北，土地復(fù)墾難度日益加大、投入資金缺口日益增多，成為沉陷區(qū)土地復(fù)墾率低的重要原因之一;其次，我國煤礦大部分為多煤層開采，地表生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)受長期、多次重復(fù)采動影響，往往形成邊恢復(fù)邊影響或剛恢復(fù)又影響的局面;再次，受自然條件等制約，重點(diǎn)產(chǎn)煤區(qū)生態(tài)恢復(fù)難度較大。另外，辦礦體制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長期以來已形成國有重點(diǎn)礦、國有地方礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦、個體礦并存的格局，而不同體制煤礦對土地保護(hù)和復(fù)墾理念、責(zé)任感差異極大。初步統(tǒng)計，至2010年末，國有重點(diǎn)礦當(dāng)年復(fù)墾率達(dá)40%以上，而地方煤礦尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦土地復(fù)墾率不超過5%。

(2)法制化、規(guī)范化有待完善。有關(guān)生態(tài)恢復(fù)重建的法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范等有待進(jìn)一步制定和完善。

(3)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究有待加強(qiáng)。從事礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究的科技人員較少，針對不同礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)還不夠成熟，需進(jìn)一步研究、提高。

(4)生態(tài)恢復(fù)資金不足。目前，我國大部分礦區(qū)還未建立健全生態(tài)恢復(fù)基金提取制度。盡管山西等省作為試點(diǎn)已實(shí)施礦山生態(tài)恢復(fù)資金提取，并設(shè)立了專款專用賬戶，陜西、內(nèi)蒙鄂爾多斯等礦區(qū)也陸續(xù)試行，為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供了政策和資金保障。但由于種種原因落實(shí)不到位，生態(tài)基金的提取、使用、管理等環(huán)節(jié)還存在一定問題，資金缺口仍較大、利用也不夠充分。

7 對策建議

(1)盡快制定、完善礦山生態(tài)恢復(fù)相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，本著誰破壞、誰治理的原則，樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，建設(shè)美麗中國。

(2)從政策、資金等方面大力支持、鼓勵礦山生態(tài)恢復(fù)技術(shù)科研工作，設(shè)立組織科研攻關(guān)課題，分區(qū)域研究更優(yōu)、更適宜、更具針對性的生態(tài)恢復(fù)模式。例如，臨淮河的礦區(qū)，開展采煤沉陷區(qū)蓄洪與水源工程技術(shù)研究等。

(3)加大扶持力度，研發(fā)煤礦開采新技術(shù)，積極推廣井下充填開采等措施，從根本上減緩采煤沉陷對生態(tài)環(huán)境的影響。

(4)針對煤礦開采的動態(tài)性和長期性，生態(tài)恢復(fù)和治理應(yīng)從大型煤炭基地層面，分近、中、遠(yuǎn)期不同階段分別制定恢復(fù)治理方案。

(5)總結(jié)生態(tài)基金提取試點(diǎn)區(qū)經(jīng)驗(yàn)，盡快在全國礦區(qū)制定生態(tài)恢復(fù)資金提取、管理和使用制度，為生態(tài)恢復(fù)提供政策、資金保障。

［1］國家發(fā)展和改革委員會.煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃［R］.2012.

［2］胡振琪，胡 鋒，李久海，等.華東平原地區(qū)采煤沉陷對耕地的破壞特征［J］.煤礦環(huán)境保護(hù)，1997，11(3).

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［6］張?jiān)迄i，吳 侃，徐亞楠.相似材料模型邊界提取研究［J］.煤礦開采，2012，17(6):10－13.

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