阜阳市采煤塌陷区状况与综合治理研究.pdf

声明声明下面论文由免费论文教育网 http//www.PaperE 用 户转载自互联网，版权归原作者所有，本文档仅供参考，严禁抄袭 免费免费论文论文教育教育网网 -1- 中国中国科技论文在线科技论文在线 阜阳市采煤塌陷区状况与综合治理研究阜阳市采煤塌陷区状况与综合治理研究 董晓明 1，汪应宏1,2，张锋1，韩其栋1，许继苹1 （1.中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221116； 2.江苏省资源环境信息工程重点实验室,江苏 徐州 221116） E-mailstevendong_521 摘摘 要要 矿产资源开发导致生态破坏， 造成矿区土地塌陷， 带来村庄搬迁等一系列社会问题， 人地矛盾突出。通过对阜阳市采煤塌陷区进行分析和预测，结果表明，至 2009 年底，已塌 陷土地 2177.10hm2，预计到 2020 年，塌陷面积达 5465.89 hm2,这不仅使大面积农田遭到破 坏，造成生态失衡，而且给当地工农业生产以及生态和社会环境等带来了一系列的问题，因 此应该对采煤塌陷区进行综合治理。 本文通过采煤塌陷区涉及到的村庄搬迁这个角度， 分析 了采煤塌陷地带来的主要问题，并提出了合理的土地整理模式和整理规划方案。 关键词关键词阜阳市；采煤塌陷区；现状；问题；综合治理 随着煤矿的大规模开采，煤矿开采导致地应力减小，形成了较大面积的采煤塌陷区。虽 然采煤塌陷区的治理工作始终在推进，由于缺少治理总体规划，治理责任主体未落实，治理 资金不到位，致使采煤塌陷区生态环境破坏严重，给当地居民生产生活带来诸多不便，也给 煤矿企业生产用地征地用、村庄搬迁带来很大难度。为了使矿区达到可持续发展，进行有效 的地质环境整治及村庄土地整理是一个亟需解决的问题。 阜阳境内煤炭、石油、天然气等矿产资源蕴藏也十分丰富。处于淮北与淮南“金三角” 板块地带的阜阳，地下不但有煤而且储量也不在小数。资料显示，阜阳市的煤炭资源非常丰 富，蕴藏量达100亿吨，可采储量80多亿吨。阜阳市境内有6对煤矿，其中生产矿井2对（谢 桥煤矿、刘庄煤矿），在建矿井2对（口孜东煤矿、板集矿），规划矿井2对（口孜西煤矿、 罗园煤矿），本文以阜阳市内现有的两对生产煤矿为例，采煤引起的塌陷地以及涉及的影响 范围面积约102.93km2。本文分析了阜阳市采煤塌陷区现状，并提出了合理的土地整理模式 和整理规划方案。 1、采煤塌陷区现状分析、采煤塌陷区现状分析 煤炭资源开采以后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，依次发生冒落、断 裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，形成一个比采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆 地，称之为采煤塌陷地。阜阳市境内煤矿均为井工开采，因各矿井煤层厚度等的不同，使得 采煤区造成不同程度的塌陷， 对阜阳市生态环境均有不同程度的破坏。 截至2009年煤矿因采 煤造成塌陷地的面积，全区塌陷土地面积为2177.10hm2，最大塌陷深度为6.47m，积水深度 平均为2-3m，积水面积达968.66hm2，季节性积水面积为340.67hm2。 表 1 阜阳市 2009 年采煤塌陷区现况统计表 Tab.1 State of coal mining subsidence in Fuyang city in 2009 塌陷面积（hm2） 矿井名称 塌陷深度（米） 10mm 1.5m 1.5m3.0m 3.0m5.0m ＞5.0m 谢桥煤矿 6.47 916.47 400.17 404.23 12 刘庄煤矿 3.78 292.12 140.42 12 -- 阜阳市 6.47 1208.59 540.59 416.23 12 -2- 中国中国科技论文在线科技论文在线 截至 2009 年末，因采煤造成塌陷地的面积，按下沉 1.5m 计算共塌陷土地 968.93hm2， 按下沉 0.01m 计算，全区塌陷土地面积为 2177.10hm2，开采塌陷最深处可达 6m 以上，形成 常年的积水区，使土地利用类型发生改变，大面积的耕地无法使用，土壤退化严重。同时塌 陷造成的裂缝，使得水土、养分流失，影响农业生产和灌溉，沉陷区土地因污水的涌入而遭 受污染，影响作物生长，土壤中的生物生存条件变化，生物量减少，土壤生产能力降低。塌 陷地大部分为优质农田，因采煤塌陷，致使大部分塌陷区内的耕地绝产绝收，对当地农民的 生活和农业生产带来巨大的负面影响。 2、采煤塌陷区开采塌陷预计结果与分析、采煤塌陷区开采塌陷预计结果与分析 阜阳市煤炭资源经过了多年的开发和利用， 其严重后果不仅伴随整个开采过程， 而开采 沉陷带来的地质灾害、耕地的破坏、矸石山的堆积造成的环境污染等，给阜阳市社会经济发 展和人民的生产生活带来极大的影响。 根据阜阳市采煤塌陷预计结果显示，全区采煤塌陷地 2009 年为 2177.10hm2、2012 年达 到 3458.58 hm2、 2015 年 4530.12hm2、 2020 年 5465.89 hm2， 煤炭全部开采后达到 9969.69hm2； 最大塌陷深度刘庄矿为 21.01m、谢桥矿 19.72m。 表 2 阜阳市塌陷地面积统计 Tab.2 The area of subsidence in Fuyang city 单位hm2 年份 2009 年 2012 年 2015 年 2020 年 最终下沉 10-1500mm 1208.12 1912.23 2320.34 2348.73 3236.14 1500-3000mm 540.23 660.51 890.63 920.48 1208.94 3000-5000mm 416.57 816.90 888.58 980.58 1424.53 阜阳市 大于 5000mm 12.13 68.94 460.57 1216.00 4100.08 总计 2177.10 3458.58 4530.12 5465.89 9969.69 2.1 采煤塌陷对水系的影响采煤塌陷对水系的影响 阜阳市矿井集中在济河附近，所以开采沉陷主要影响济河水系、谢展河和宋井大沟。 谢桥煤矿开采影响济河和谢展河，还有一部分湖泊水面。影响济河长度为 1.25km，下 沉量大，深度达到 17.6m 以上。影响谢展河长度为 0.11km，下沉量大，深度达到 16.2m 以 上。 刘庄煤矿开采影响济河和宋井大沟，影响济河长度 0.42km，下沉量大，深度达到 10.2m 以上。影响宋井大沟 0.11km，下沉量大，深度达到 10.2m 以上。 2.2 采煤塌陷对交通设施影响采煤塌陷对交通设施影响 谢桥煤矿开采影响 224 省道 3.99km，从 2009 年就有较为严重的影响，最大下沉量为 3.6m，地面塌陷，道路高低不平；地表变形，路面破碎。地表下沉逐渐增大，到 2020 年沉 陷达 9.6m，最终达到 17.2m。 刘庄煤矿开采影响谢桥矿铁路专运线 2.6km，从 2009 年就有较为严重的影响，最大下 -3- 中国中国科技论文在线科技论文在线 沉量为 5.6m，地面塌陷，道路高低不平；地表变形，路面破碎。地表下沉逐渐增大，到 2020 年沉陷达 7.6m，最终达到 11.4m。 2.3 采煤塌陷对土地的影响采煤塌陷对土地的影响 阜阳市煤炭资源丰富，开采沉陷造成土地塌陷面积较大，从 2009 年至 2020 年，塌陷面 积增加 3288.79 公顷， 达到 5465.89 公顷。 当区域内煤炭资源开采结束， 塌陷土地达到 9969.69 公顷。 开采沉陷对土地资源破坏主要有附加坡度（即拉坡地）、季节性积水、常年积水等，加 重了水土流失程度，改变了土地（特别是耕地）用途，区域生态系统由陆地生态系统变为水 陆共生生态系统。 2.4 采煤塌陷对居民点的影响采煤塌陷对居民点的影响 根据阜阳市煤矿开采沉陷预测结果，谢桥矿和刘庄矿两个煤矿影响谢桥镇、古城乡、江 口镇、迪沟镇、陈桥镇 5 个乡镇。由于一级破坏房屋可以通过小修处理利用，所有涉及村庄 均属于二级以上破坏等级。 3、采煤塌陷地的主要问题、采煤塌陷地的主要问题 3.1 引起地表变形，严重破坏矿区生态环境引起地表变形，严重破坏矿区生态环境 地表变形是一种纯系因地下开采而引起的地质灾害，见于采空后地表的各种地貌部位。 此类灾害成灾规模小，但危害程度大。对建筑物的破坏严重，部分建筑物因不均匀沉降无法 使用，从时间上看，不论是年代已久的建筑物还是新建的建筑物，均产生墙体开裂，同时在 矿区周围的民房也出现墙体开裂的现象， 致使大部分民房无法居住， 被迫搬迁。 截至到 2009 年底，仅谢桥煤矿和刘庄煤矿塌陷涉及到的搬迁村庄达 41 个自然村，总人口达 14224 人。 其成灾机理是由于采矿地下水疏干引起上覆土层固结而产生的沉降，并且沉降还在继续发 展。 截至 2009 年末，因采煤造成塌陷地的面积，按下沉 1.5m 计算共塌陷土地 968.66hm2， 按下沉 0.01m 计算，全区塌陷土地面积为 2241.7 hm2，开采塌陷最深处可达 6m 以上。地面 的塌陷不仅破坏了城镇和乡村建筑物、 交通设施和水利工程设施等， 而且改变了土地条件及 其资源价值，使得大面积的土地丧失可利用的适宜性。造成农林业的直接经济损失，破坏林 草立地环境，因地面积水不利于陆生植被再生，降低了植被覆被率；同时，塌陷区改变了区 域的地表水系格局，在一定程度上干扰了水循环，也使地下水循环发生变化。 3.2 引起地下水突出和瓦斯突出，威胁井下生产安全引起地下水突出和瓦斯突出，威胁井下生产安全 地下采煤后采空区上方将产生冒落和裂缝， 裂缝不仅沟通了地下各含水层， 且当裂隙带 延至地表时，亦会连通地面水系和地下水，使地面水沿裂隙渗入井下，使原有的水井干涸、 水库无法蓄水，河流水量减少等现象，因此采煤后由于水文地质条件的变化，地面水、地下 水的水量、水的循环，地下水的水质都会受到严重影响，同时由于地面水渗入井下，造成矿 井涌水量增大，以致直接威胁着井下生产安全。 井下开采工作面压力降低瓦斯释放，通风排气稍有不畅，遇火即产生瓦斯爆炸。 3.3 三废排放，污染生态环境三废排放，污染生态环境 采矿选矿过程中产生的废水、 废渣和废气是对矿山和选矿厂周围大气、 水质和土壤造成 -4- 中国中国科技论文在线科技论文在线 严重污染和危害的主要来源。矿业生产中排放的“三废”含酸性、碱性、毒性、放射性或重金 属成分，通过地表水体径流、大气飘尘，污染周围土壤、水域和大气，造成区域生活和生态 环境的污染。 3.4 农民失去赖以生存的土地，社会不安定因素增加农民失去赖以生存的土地，社会不安定因素增加 阜阳市采煤塌陷区农村人多地少，矛盾突出，采煤塌陷则加剧了这一矛盾[1]，截至 2009 年底，谢桥和刘庄煤矿因采煤塌陷造成 9 个村庄 14224 余农民失去可耕土地。到 2020 年以 后 2 个煤矿最终塌陷形成时，将有超过 3 万人失去土地，形成数量庞大的失业大军。这将给 阜阳市各个矿区带来更深层次的社会问题， 形成社会不安定因素， 给矿区社会治安带来不利 影响。 4、采煤塌陷区涉及搬迁村庄的土地整理规划、采煤塌陷区涉及搬迁村庄的土地整理规划 阜阳市内刘庄和谢桥煤矿均为井工开采， 处于塌陷区范围内的村庄均遭受不同程度的地 下采煤影响。根据开采沉陷预计结果，截止到采煤完成后最终塌陷深度≥10mm范围内的自 然村共计142个，其中，处于塌陷深度5m以上范围内的村庄有72个。 通过对搬迁村庄土地进行土地适宜性评价， 整理后适宜用途为耕地的村庄有56个， 适宜 面积为4525.68 hm2，适宜用途为湿地的村庄有78个，适宜面积为4160.49hm2；适宜用途为工 矿用地的村庄有1个，适宜面积为108.70 hm2；适宜用途为荷塘的村庄有1个，适宜面积为 152.79hm2；适宜用途为果园的村庄有5个，适宜面积为101.12hm2；适宜用途为精养鱼塘的 村庄有18个，适宜面积为870.89hm2 4.1 搬迁村庄土地整理模式搬迁村庄土地整理模式 ⑴农业整理模式 农业整理最主要的目的就是增加耕地面积， 对于不适宜作为耕地的， 可发展特色农业等； 但覆土后受土源限制，覆土厚度有限，整理后初期土壤的适耕性较差；农业整理的主要内容 取决于地表塌陷的程度；对于塌陷程度不大，土层未发生较大改变的村庄，对庄体建筑垃圾 清理和简单平整即可实现农作物种植，可改造成旱地或水田；对面积较大、塌陷深、潜水位 高的塌陷村庄，可进行综合治理，采用“挖深垫浅”的方法进行整理[3]。也可以利用煤矸石回 填，在回填地上营造用材林、经济林等生产基地，一方面可将开采后形成的煤矸石“变废为 宝”，营造的林木绿地可以改善区域空气。 该整理模式不仅可以增加耕地的面积， 还可以因地制宜地发展特色农业， 实现整理的高 效益，是塌陷区较普遍的一种整理模式。 ⑵渔业整理模式 渔业整理就是将大面积的积水区进行改造， 在此基础上进行渔业养殖。 选择无污染的塌 陷水域进行立体水产养殖，在附近建造畜禽养殖场，在水面种植饲料类水生植物。渔业整理 的主要内容取决于塌陷深度、 地表积水状况和水质条件； 对于常年积水深度小于 3 米的村庄， 与区域农业整理工程相结合，整理为渔业用地，发展精养鱼塘；对于常年积水深度大于 3 米的村庄，引进养殖技术，发展深水养殖。 该整理模式适用于塌陷后形成积水的采煤塌陷区，它充分利用了塌陷地形成的水资源， 投资小、见效快，经济效益显著，是实现塌陷地农民经济收入的快速增加的一种有效方式， 还可以为当地农民提供就业机会，也是塌陷积水地区较普遍的一种整理模式[3]。 ⑶旅游整理模式 -5- 中国中国科技论文在线科技论文在线 旅游整理是就是对塌陷区进行合理规划， 在塌陷地设置旅游景点， 或栽种有观赏价值的 树木、花草，或利用塌陷地修建小桥、湖泊，湖中养鱼，供人观赏；对于水面大、水体深、 水质好的塌陷区，可兴建水中公园或游乐中心，发展旅游业。 该整理模式能够有效利用塌陷造成积水坑塘、 大面积湖面， 在改善塌陷区生态环境质量 的同时，又可以为居民提供良好的休闲场所，增加改善塌陷区的景观。 ⑷水源整理模式 水源整理是指合理开发利用塌陷盆地，使塌陷地尽可能多堵、多蓄降雨，补给地下水， 灌溉土地等。这种模式对于水源较缺的地方，是一个很好的水资源开发途径。对于水质优良 的塌陷区，可开发为新的水源地，将积水改造成水源蓄水池，以缓解市区、厂矿企业、居民 用水和农业灌溉用水的紧张状况[2]。阜阳市内的部分地区旱季水资源缺口还是较大的，考虑 到未来气候的不确定性，部分塌陷村庄进行水源整理还是比较合理的一种整理模式。 ⑸建设用地整理模式 建设用地整理是指利用发热量较低煤矸石作填料，直接充填塌陷地洼地。 这种模式适用于附近有煤矸石，并且已经稳定，不再继续下沉的塌陷地，尤其是对于人 口密度大、建设用地矛盾突出的地方。由于整理后地基的稳定性、承载力较常规地差，需配 套抗变形技术。 4.2 搬迁村庄土地整理规划方案搬迁村庄土地整理规划方案 以刘庄煤矿和谢桥煤矿引起塌陷土地为例， 涉及到的区域待整理村庄为 171 个， 其中整 理成耕地的村庄共有 56 个，通过整理后可增加耕地面积 4525.68hm2（67885.24 亩）。具体 各个乡镇整理的各类土地面积及区位分布见表 3 和图 1。 -6- 中国中国科技论文在线科技论文在线 表 3 分用途各镇村庄搬迁后土地整理统计表 Tab.3 Land consolidation after village relocation 单位hm2 镇名 用途 古城乡 谢桥镇 迪沟镇 陈桥镇 江口镇 面积总计 耕地 1056.90 1030.31 941.49 458.10 1308.88 4525.68 鱼塘 417.55 140.15 189.61 86.35 37.23 870.89 湿地 329.02 981.29 1577.20 301.26 971.72 4160.49 果园 101.12 / / / / 101.12 工矿用地 / 108.70 / / / 108.70 荷塘 / / / 152.79 / 152.79 图 1 土地整理总体规划图 Fig.1 Sketch map of general planning of land consolidation 5、结语、结语 煤炭和土地两者对于国民经济的发展都是很重要的， 关键是如何处理好煤炭开采后土地 塌陷和环境污染的治理问题， 这是关系到一个国家、 民族经济发展和人类生存的根本性问题。 保护矿山环境和生态安全是实现我国矿产资源可持续发展战略的重要保证。 近几年来， 阜阳市采煤塌陷区土地复垦已取得了一定成效。 塌陷区的农业生态环境和农 业生产都取得了很大的恢复和发展。同时也有一些不足之处[5]，应该进一步从建立和完善采 煤塌陷地复垦市场体系、科学编制土地复垦规划、合理确定采煤塌陷地的去向[4]等方面去完 善和改进。 参考文献参考文献 [1]陈龙乾,郭达志等.兖州矿区采煤塌陷地状况与综合治理途径研究[J].自然资源学报,2002,174504-507. [2]王巧妮,陈新生,张智光.采煤塌陷地复垦研究综述[J].中国国土资源经济,20090623-24. [3]罗爱武.淮北市采煤塌陷区土地复垦研究[J].安徽师范大学学报（自然科学版）,2002,253288-289. [4]柳博会,严金明,鲍家伟.能源型城市采煤塌陷地的危害及相关对策研究-以淮北市为例[J].兰州学 刊,20093115-117 [5]王巧妮,陈新生,张智光.我国采煤塌陷地复垦的现状、问题和原因分析[J].能源环境保护,2008,22550-51. -7- 中国中国科技论文在线科技论文在线 A study on state and comprehensive control of coal mine subsidence in Fuyang city DONG Xiaoming1, WANG Yinghong1,2, ZHANG Feng1,HAN Qidong1, XU Jiping1 1. School of Environment Science 2. Jiangsu Key Laboratory of Resources and Environmental Ination Engineering, Xuzhou 221116, China Abstract The mineral resources development will lead to ecological damage, bring about mining area land subsidence, series of problems arising, such as village relocation, The Human-Land conflict keeps intensifying. Through the analysis and prediction to coal mining subsidence in Fuyang city, the results show that to the end of 2009, the area of land subsidence comes to 2177.10hm2, to be expected to 2020, which will come to 5465.89 hm2, This not only destroyed large areas of agricultural land, bring about ecological imbalance and a series of problems to the local industrial coal mining subsidence; state; problem; comprehensive control 作者简介董晓明，男，1986 年生，中国矿业大学环境与测绘学院土地资源管理系在读硕 士研究生。研究方向土地经济与土地利用规划。