采煤塌陷区土地复垦技术与模式研究(1).pdf

采煤塌陷区土地复垦技术与模式研究宝力特等 4 5 【 水保与生态 】 采煤塌陷 区土地 复垦技 术与模 式研 究 宝力特 ， 方彪 ， 王健2 1 ． 内蒙古 自治区水土保持监测站 内蒙古 自治区水事监理服务中心 ， 内蒙古 呼利浩特 0 1 0 0 2 0 ； 2 ． 内蒙古农业大学， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 9 [ 摘要] 通过资料综合分析， 总结了我国煤田塌陷区被破坏； 土地的治理现状及国内外煤田塌陷 区土地复垦的研 究状况 ； 概述 了我国煤 田塌陷区土地复垦采取的主要技术措施和复垦模式。 [ 关键词] 采煤塌陷区； 土地复垦； 复垦技术； 复垦模式 中图分类号 S2 8 文章标识码 B 文章编号 1 0 0 9 0 0 8 8 2 0 0 6 0 4 0 0 4 5 0 2 1 我国煤矿地表塌陷区治理现状 我国矿区塌陷土地的复土造田工作开始于 5 0年代末期， 如 1 9 5 7年辽 宁桓仁铅锌矿就开始用废弃 的尾矿复土造 田。 1 9 6 4年广东坂潭锡矿利用剥离废土边采边填， 开创了当年征地 当年造地还田的先例。1 9 7 0年河北唐山马兰庄铁矿利用剥离 物和尾矿平坑造田和充填河滩地造田总量超过该矿征地面积。 但是 7 0 年以前的土地复垦总的来说仍是处于自发状态， 没有 统一的管理和领导， 也没有相应的法规， 从事这方面的研究机 构和人员也很少。 进入 8 0 年代后 ， 土地复垦工作取得了很大的进展。1 9 8 6 年颁布了国家 土地管理法 ， 明确规定了土地复垦的任务。 1 9 8 8 年国务院又颁布了 土地复垦规定 ， 明确了“ 谁破坏， 谁治 理” 的原则 ， 并且对复垦规划、 综合治理、 资金来源等也做了相 应的规定。与此同时， 土地复垦研究试点工作也逐渐开展起 来。1 9 8 5年在淮北召开了第 1 次全国土地复垦学术讨论会 ， 1 9 8 7年成立了土地复垦研究会 ， 有关行业的科研部门都设立或 指定专门机构对土地复垦中的塌陷盆地预测， 矸石弃填造地的 承载力、 矸引与粉煤灰充填复地作业系统与操作方法、 粉煤灰 本体种植技术以及粉煤灰充填采空区等课题进行了研究。 8 0年代后期的土地复垦工作已经逐渐变为有关行业有计 划有组织的自觉行动， 各地区都相继草拟了本地区和本部门的 土地复垦方面的实施办法， 一些地区和部门在土地复垦方面已 取得了一定的成绩， 但是总体来看， 煤矿塌陷区的治理和土地 复垦成效还不是很大。据全国重点煤矿调查资料统计测算到 目前为止全国累计塌陷地 3 0 0 万 h m2 。 2 煤田塌陷区土地复垦的国内外研究状况 8 0年代以前， 我国的土地复垦工作非常落后 ， 在全国 2 6 ． 7 万 h n 1 2 的废弃土地中， 复垦率仅仅占到 2 ％， 复垦方法也是很 简单的“ 一挖二平三改造” 的工程处理。1 9 8 8年 土地复垦规 定 颁布以来， 土地复垦已经从简单的埋压充填发展到基塘复 垦、 疏排降非充填复垦、 矸石和粉煤灰等充填复垦、 生态工程复 垦和生物复垦等多种形式、 多种途径 、 多种方法相结合的综合 技术体系。其中研究最多的是复垦的规划技术和复垦的生物 技术， 研究较为成熟的有泥浆泵复垦技术和煤矸石充填压实技 术。近 1 0年来， 我国的土地复垦研究有了重大进展。煤科总 院唐山分院研究出的沉陷预测理论与抗变形建构筑物设计建 造技术， 在我国许多煤矿区土地复垦规划、 设计与实践中得到 广泛应用， 他们的“ 煤矿塌陷地造地复田综合治理研究” 提出了 适合于我国东部矿区特点的矸石充填、 粉煤灰充填和挖深垫浅 工程复垦技术。中国矿业大学、 南京农业大学、 山西农业大学、 煤科总院唐山分院等院校和科研单位 ， 对开采沉陷耕地破坏的 机理及其复垦对策提出了一些新技术创新， 如 ①在沉陷盆地 上设计农业定位试验点， 并进行了不同的沉陷时间、 不同沉陷 部位连续 3年的土壤和产量监测， 揭示了开采沉陷对土壤物 理、 化学、 生物特性的影响规律和时空变化规律， 初步探明了采 煤沉陷耕地生产力的下降机理， 为沉陷耕地的农业生产和复垦 再利用奠定了理论基础； ②揭示了开采沉陷对耕地景观的破坏 特征和规律性及其与地表沉陷与变形的相关关系， 界定了沉陷 耕地土壤侵蚀较严重的位置。运用模糊数学方法， 建立了以主 导因子评价与模糊综合评价相结合的沉陷耕地破坏程度评价 和分类模型， 提出了耕地破坏边界和耕地影响角， 并给出了其 界定方法； ③从开采沉陷引起的地表裂缝的室内模拟试验系 统， 发现的地表裂缝发育和分布规律， 特别是地表裂缝分布规 律的动态计算模型和地表裂缝发育的极限深度和宽度的预计 模型， 分析了地表裂缝对土壤生产力的影响 提出了从沉陷 土地资源合理利用和复垦管理到复垦工程技术诸多方面的对 策。提出的采煤沉陷地的土地资源合理配置模式和复垦管理 模式、 “ 分层剥离， 交错回填” 的土壤重构原理和方法， 并用公式 描述。对于我国常用的泥浆泵挖深垫浅的复垦方法， 提示了其 复垦土壤的特征及存在的问题， 并依据土壤学理论和土壤重构 原理提出了新的泥浆泵复田的工艺流程和技术模式， 提出了泥 维普资讯 内 蒙 古 水 利 2 0 0 6 年第 4 期 总第 1 0 8 期 浆泵复垦工程的成本、 效益的计算公式和经济评价方法。 中国矿业大学、 煤科总院唐山分院、 河南平顶山市土地管 理局在编制土地复垦调查、 评价、 规划时， 引入了模糊综合评 判、 灰色聚类分析等数量化分析方法； 开采沉陷理论和环境系 统工程理论复垦用地结构和工程措施的选择、 层次分析法， 线 性规划、 灰色决策理论已成功地应用到规划设计的实践中。 生物复垦技术中的生态工程和生态农业复垦技术、 土壤改 良的生物技术和矸引快速熟化技术的研究目前还处于试验阶 段。在复垦材料筛选、 植被品种的优选及养分比； 先锋植物的 种属结构及群落特点、 根系分布及生长规律； 重金属元素及盐 分迁移规律； 废弃物回填的造地特征、 不同乔灌草的种植条件； 生物链工程和生态重建中的平面、 垂直等时空结构布局等方面 的实验研究取得了一些成果。 在国外， 在矿产资源丰富且工业较发达的国家， 都制定了 土地复垦的各种法规， 土地复垦的研究与实践十分活跃， 一些 主要国家本领域的研究情况如下 1 美国。对生物复垦和复垦区的生态环境问题给予了高 度重视。为了推动土地复垦的研究和技术革新， 美国专门成立 了“ 国家土地复垦研究中心” ， 并由国会每年拨 1 4 o 万美元作为 土地复垦研究的专项经费， 组织多学科专家攻关。 2 加拿大。与美国一样也广泛而活跃地开展复垦研究。 除了与美国一样在多个领域研究之外， 最近在油页岩复垦以及 由于石油和各种有毒有害物质造成污染的土地复垦问题给予 了高度重视。加拿大政府也每年出资支持土地复垦研究以保 护环境。 此外 ， 英国、 澳大利亚、 波兰、 南非等国家对土地复垦的研 究也十分深入， 复垦技术也较先进。 3 煤 田塌陷区土地复垦采取的主要复垦模式 和技术措施 3 ． 1 塌陷区土地复垦采取的主要复垦模式 在调查、 测定土地破坏范围、 塌陷深度、 裂缝状况、 积水深 度、 附加坡度、 水质、 土壤有毒物质、 地下水位深度以及土壤基 本养分状况等内容基础之上， 结合该矿区的自然条件、 生态环 境和当地经济发展状况， 对待复垦土地做出适宜性评价， 据此 采取不同的治理模式， 使土地的利用方向更加合理。 3 ． 1 ． 1 塌陷稳定区的煤矸石充填建筑复垦模式 淮北、 徐州、 焦作和唐山等人口密集、 耕地紧张、 基建川地 矛盾突山的矿区， 煤 田开采产生大量的煤矸石， 利用煤矸石填 充复垦一方面避免了煤矸石堆放占地污染和 自燃等造成 的环 境损害， 另一方面又可为塌陷区充填解决填料， 复地后供矿区 或城镇生活及生产基建用地。其技术关键是采取合理的充填 方式和地基加固处理措施。 3 ． 1 ． 2 塌陷区煤矸石、 粉煤灰充填农林复垦模式 新的土地管理法加大了耕地的保护力度， 并规定复垦土地 应优先用于农业。农业复垦可根据不同情况采取不同的治理 方法。在山地和丘陵地区， 地势本来不平， 塌陷不深， 不影响耕 种， 可适当平整， 不作其他治理直接复垦 平原地区， 地表破坏 塌陷不深， 经平整后， 根据潜水位的高低可改造成旱地或水田； 地表破坏塌陷较深、 潜水位较低， 可采用在塌陷区内先充填后 覆土的改造方法， 然后复垦； 对面积较大、 塌陷深、 潜水位浅的 塌陷区， 进行综合治理， 采用“ 挖深填浅” 的方法， 对边缘地带进 行填充， 然后复垦。在国内外用煤矸石将塌陷区充填复垦为农 林种植用地早已获得成功和推广， 其技术关键是进行煤矸石的 有害元素分析和淋溶水试验分析， 并对酸性煤矸石进行中和处 理， 以防止 2次污染的发生。 3 ． 1 ． 3 渔业复 垦模 式 在塌陷地进行渔业复垦， 投资少， 见效快。一般情况下， 平 原地区的塌陷地， 深度超过 2 m的积水区即可辟为养渔场， 对 于长年积水区， 在“ 挖深填浅” 后， 塌陷区深处可进行水产养殖。 对于正在采煤的塌陷区， 由于塌陷仍在进行， 可采取鱼鸭混养 的粗放复垦模式。 3 ． 1 ． 4 旅 游复 垦模式 淮北市烈山市、 浙江绍兴市、 河南省永城县、 河北开滦矿务 局、 德国莱茵褐煤公司、 美国哈那煤炭公司等对充填后的煤田 塌陷区进行合理规划， 设置旅游景点， 不仅改变了煤矿区脏、 乱、 黑的形象， 改善了煤矿区的生态环境质量， 而且为职工提供 了良好的休闲场所。 ’ 3 ． 2 塌陷区土地复垦采取的主要工程技术措施 自8 o年代中期淮北矿区取得矸石充填、 粉煤灰充填、 挖深 垫浅 3种复垦技术途径的成功以来， 徐州矿区又取得了平整土 地、 排涝降渍、 生态工程复垦成功的经验， 其它矿区还积累了沼 泽化地治理、 矿井塌陷坑作为露天矿舍场、 建筑复垦等技术经 验 。 1 抬田复垦技术。该技术措施主要是利用煤矸石、 粉煤 灰、 城市生活垃圾、 工业垃圾等作为填充料进行间填。抬田复 垦较好的选择是利用塘河湖泥、 生产垃圾， 使用煤矸石、 粉煤 灰、 工业垃圾时要防止2次污染的发生。 2 排涝降渍综合治理措施。该技术措施只适用于水系较 发达具备外部排水条件的地区。利用工程措施与生物措施相 结合消除渍害， 然后通过土地平整技术、 挖深浅垫技术、 复垦区 种植绿化等对复垦区进行综合治理。 3 复垦土地改良技术。生物复垦的主要任务是改良复垦 后土壤与优化复垦土地利用方向。在综合考虑待复垦土壤的 形式、 待复垦土壤理化性质、 矿区现有的物质技术条件的同时 结合当地的种植方式 ， 对土地进行复垦。 4 水面利用与生态工程技术。在高潜水位经常积水的矿 区， 通过采取水面利用和生态工程相结合的办法在消除积水花 费投资的同时保留一定的水面， 对维持矿区生态平衡也具有较 高的生态学价值。 收稿 日期 2 0 0 6 ～0 93 1 作者简介 宝力特 1 9 6 1 一 ， 男， 蒙古族， 高级工程师， 主要 从事水土保持工作。 维普资讯