淮南礦區沉陷地生態治理研究

葛沭鋒，王曉輝，耿宜佳

(1.淮南礦業(集團)有限責任公司，煤炭開采國家工程技術研究院，安徽淮南 232001；2.安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230061；3.合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽合肥 230009)

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淮南礦區沉陷地生態治理研究

葛沭鋒1，王曉輝2，耿宜佳3*

(1.淮南礦業(集團)有限責任公司，煤炭開采國家工程技術研究院，安徽淮南 232001；2.安徽省環境科學研究院，安徽合肥 230061；3.合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽合肥 230009)

淮南礦區為國家大型煤電基地，由于開采歷史悠久，礦業開發區域生態影響及歷史欠賬問題突出。煤炭開采沉陷區治理需根據現有治理經驗，統籌考慮區域水資源量缺乏、水環境污染加劇以及土地資源短缺和城市建設用地緊張的局面進行綜合治理。在淮南礦區采煤沉陷地治理分區和采煤沉陷預測的基礎上，充分總結礦區沉陷地治理的實踐經驗，并分不同類型礦井區的沉陷特點，提出規劃期內切實可行的沉陷地治理目標和對策，對于淮南礦區沉陷地的生態恢復與治理具有現實指導意義。

淮南礦區；沉陷地；生態治理

淮南礦區地處安徽省中北部，淮河中游，位于116°21′21″～117°11′59″ E，32°32′45″～ 33°00′24″ N；海拔16.5～240.0 m，地形標高18～27m；自西北向東南，坡降1/10 000。礦區地跨淮河兩岸，東西長約70 km，南北傾斜寬約25 km，總面積約1 571 km2。整個礦區位于江淮丘陵與黃淮平原的交界處，地貌類型兼有平原和丘陵的特點，地形較為復雜，山丘、崗地、平原、湖洼、河流湖庫兼而有之。淮河由西向東橫穿礦區，淮河北岸為地勢平坦的淮北平原，淮河南岸為丘陵地區。

淮南礦區是以煤、電及其相關產業為主的礦區，為國家經濟建設做出了重大貢獻，但礦業開發區域生態影響(大面積采煤沉陷地形成、大量煤矸石和粉煤灰的堆置等)及歷史欠帳問題突出。由于煤炭開采必然會造成生態環境影響，雖然在礦區規劃中已經統籌考慮并進行了綜合治理，但由于淮南是煤層群開采，可采煤層9～18層，可采煤層總厚度25～34 m，穩沉時間較長。因此，淮南礦區主要采取因地制宜的原則，分階段、有條件地進行沉陷地綜合治理及利用。

淮南礦區位于淮河兩岸，現有13對礦井的開采與淮河干流及其支流(西淝河、港河、濟河、永幸河、泥河、架河等河流)水系息息相關，礦區采煤沉陷范圍內主要水系、水利設施下的壓煤量達到25.24億t。預測表明，隨著礦區開采規模的擴大，在規劃期所形成的采煤沉陷地也不斷增加，其中積水區域在2020年可達到195.40 km2，占到礦區面積的12.44%。水域連綿不絕，在淮河流域內出現由采煤沉陷地形成的大型湖泊，這對該區域的生態環境將產生重要影響。

21世紀以來，國家的宏觀形勢、淮南市和淮南礦區的發展條件均發生了較大的變化。一方面社會經濟發展對防洪、除澇及水資源供給提出了更高的要求；第二是煤炭的大規模開采、采煤沉陷對主要水系造成的影響明顯加劇；第三是淮河流域水環境污染加劇，尤其是枯水期的水質安全不容樂觀，存在水污染事故的風險，在一定程度上制約了社會、經濟的可持續發展。為了既要能確保淮河水系防洪安全，又能保證淮南礦區(國家大型煤電基地)可持續開發建設，最大限度地解放淮河及其支流下的煤炭資源，改善區域水資源量缺乏和水環境污染加劇的局面，保證國家水利資金和煤炭開采沉陷區治理資金的有效利用，有必要根據采煤沉陷情況，統籌考慮礦區河流、水系治理與煤炭資源開采沉陷的關系，進行淮河鳳臺洼地蓄洪與水源工程建設。由此可見，礦區采煤沉陷地治理與淮河鳳臺洼地蓄洪與水源工程建設是緊密聯系在一起的，兩者是相輔相成的，在不同規劃時期的側重點不同。目前，由于礦區沉陷地面積不是很大，積水區域有限，礦區將主要以沉陷地治理為主；規劃期(2020年)，由于沉陷積水區域不斷擴大和河流水系下采煤的陸續展開與深入，礦區逐漸過渡到對采煤沉陷影響的主要水系進行綜合治理與利用(淮河鳳臺洼地蓄洪與水源工程建設)上來。

1 淮南礦區采煤沉陷地治理分區

根據淮南礦區開采的歷史可分為三大區域：一是淮南礦區東端的大通、九龍崗區，開采歷史已有一個世紀，區內礦井已報廢；二是謝家集、八公山區，區內礦井建于20世紀50～60年代，開采歷史已有半個多世紀；三是潘集區、鳳臺縣和潁上縣部分區域，區內礦井建于80年代以后，開采歷史30年左右，還包括一些新建成的礦井。

1.1 報廢型礦井區該區位于礦區東南部，合阜鐵路以南、舜耕山沿山路以北。區內有已經報廢的大通礦和九龍崗礦，是淮南最早的礦區，已有百年開采歷史，開采形成泉大沉陷區，為穩沉區。行政上，泉大沉陷區屬于大通區的大通鎮和九龍崗鎮，包括部分城建區、經濟技術開發區和大部分農業區。

根據新一輪《淮南城市總體規劃》，該區域是城市“東進、南拓”發展戰略的重點地區，將成為連接新老城區的中心區域。區內有合徐高速公路連接線和合阜鐵路運輸線貫穿其間，交通便利，隨著城市東擴規劃的實施及(洛河)經濟技術開發區的快速發展，將成為城市建設的重要區域。但該區范圍內采煤沉陷區面積達13.52 km2，生態環境破壞嚴重，已嚴重影響周邊區域環境和城市形象，是淮南中心城區面積最大的“城市荒地”，急待綜合治理與環境修復。

1.2 衰退型礦井區該區位于礦區的中南部，現為仍在開采的淮南老礦區(通稱新謝礦區)，開采歷史已逾半個世紀，開采規模逐漸減少。區內現有新莊孜、李咀孜、謝一、李一4對礦井。區內已形成新謝沉陷區，為非穩定沉陷區。該區行政上屬于謝家集和八公山區，城市化程度較高，區內有工業、農業和三產，規劃期內隨著煤炭資源枯竭，產業結構和經濟結構轉型調整勢在必行。

該區靠近淮河，地勢低，沉陷深度大，積水面積大，土地破壞嚴重。區內雖然還在繼續下沉，但下沉緩慢，部分地區屬基本穩沉區。在沉陷淺的塊段，土地潛水位低，并因有人工排水系統，土地狀況雖有變化，但仍可耕種；而沉陷深的塊段，土地沉至潛水位以下，或因瀕臨淮河，受淮河水補給，無法人工排干，形成大面積的沉陷塘，個別地段沉陷深達21 m。

1.3 興盛型礦井區該區位于礦區西北部，淮河以北的平原地帶。區內煤炭儲量大，開采服務年限150年左右，通稱潘謝礦區，是淮南礦業集團煤炭開發重點礦井區，區內現有潘一、潘二、潘三、張集、謝橋、顧橋、顧北、丁集、潘北9對礦井。伴隨煤電企業建設，該區將有大面積新增采煤沉陷地和大量煤電工業固體廢物產生。在行政上，該區分屬淮南市潘集區、鳳臺縣、阜陽市潁上縣。

目前，區內已形成潘集、謝(橋)張(集)、丁(集)顧(橋)三大沉陷區，為不穩定沉陷區。地表沉陷破壞了局部的地表水系，目前影響河堤長度15.1 km，灌溉渠道5.9 km，影響鐵路線長度為7.41 km。由于區內為平原，地勢平坦，潛水位埋深淺，地表徑流及地下水匯集沉陷盆地，已經形成大面積沉陷水域，并且在沉陷區內連綿溝通。隨著時間的推移，潘謝礦區沉陷面積逐步擴大，礦區生態環境和土地利用類型也將隨著煤炭開采發生很大變化。另外，規劃期內潘謝礦區將產生大量煤電工業固體廢物(煤矸石、粉煤灰等)需要處置利用[1]。

2 淮南礦區采煤沉陷現狀及其發展預測

根據《淮南潘謝礦區開采沉陷預計報告》，淮南礦區現有13個礦井，經常規采煤所形成的沉陷盆地共劃分為4個采煤沉陷區，分別為新謝沉陷區、謝張沉陷區、丁顧沉陷區和潘集沉陷區。以上4個沉陷區的現狀沉陷面積及其預計沉陷面積詳見表1，淮南礦區現狀(2012年)沉陷面積達到184.45 km2，其中積水面積達到112.65 km2，積水量為6.16億m3；規劃期末(2020年)沉陷面積達到314.10 km2，其中積水面積達到195.40 km2，積水量13.48億m3。

表1 各沉陷區沉陷面積統計

3 淮南礦區沉陷地生態治理實踐

數十年來，淮南礦區采煤沉陷區綜合治理取得了一定成就，對治理及修復進行了積極探索和實踐，將為采煤沉陷區治理工程設計和實踐提供寶貴經驗。

3.1 充分利用采煤沉陷水面，發展水產養殖業淮南的采煤沉陷區水域是相對封閉性水體，水質大都屬于中等營養類型，水體中有一定天然餌料，水位較穩定。根據采煤沉陷水域水質監測數據，pH范圍7.16～8.13，溶解氧(DO)1.1～4.8 mg/L，總氮(TN)1.1～4.8 mg/L，氰化物0.001 6～0.034 0 mg/L，浮游植物203種，浮游動物16種，底棲動物15種，水生植物10種[2]。同時，采煤沉陷區湖岸、灘涂寬闊，是發展魚、禽、畜、草綜合養殖的天然場所。礦區內山王鎮、八公山鎮、田集鄉和望峰崗鎮等都不同程度地在采煤沉陷水域及其岸邊發展養殖豬、雞、鴨、鵝、魚、蝦、蟹等。目前，礦區開發利用采煤沉陷區岸灘與水域面積已超過1 000 hm2。

3.2 煤矸石填充沉陷區復墾還地，開發生產、生活用地淮南礦區利用矸石填充沉陷地已有幾十年歷史，主要集中在李郢孜礦區、新莊孜礦區和孔集礦區等。李郢孜礦將礦井提升的煤矸石修筑該地段采煤沉陷區鐵路、公路的路基，近40年來，該礦利用煤矸石修筑鐵路、公路超過1 500萬t，保證了礦區交通的暢通；新莊孜礦年利用煤矸石60萬t，采用煤矸石、粘土組合堤方式修筑采煤沉陷的淮河老應堤，年節約土石方50萬m3以上；新莊孜礦新淮工業廣場治理面積15.02 hm2，采用填矸壓實，治理后的土地作為煤礦生產建設用地；孔集礦利用煤矸石充填已采空的沉陷區，30多年來，該礦充填煤矸石300多萬噸，充填采煤沉陷區面積3.21 hm2，煤矸石得到了有效的綜合利用[3]。

2005年以來，集團公司實施了新莊孜礦、潘一礦、張集礦3個礦山地質環境治理工程，采用剝離表土，回填矸石，上覆粘土工藝，新莊孜礦治理沉陷地22.87 hm2，完成土石方55.17 萬m3；張集礦治理沉陷地24.88 hm2，完成土石方61.07萬m3；潘一礦治理沉陷地37.96 hm2，完成土石方85.90萬m3，目前均已通過安徽省國土資源廳組織的專家評審。

淮南礦業集團對礦區內因煤炭開采與加工利用形成的廢棄土地，尤其是淺層采煤沉陷區土地，有計劃、有步驟地復土還田，發展種植、養殖、加工利用為一體的農工商綜合產業，建設倉儲設施和居民住宅，恢復礦區生態環境[4]。

3.3 疏干排水治理沉陷地即對塌陷不深或積水不多的地塊，采取平整土地，修繕排灌系統的辦法，改善種植條件。李一礦淮西張國鐵高路堤下兩側、新莊孜謝李隔堤南側大面積采煤沉陷地即采用疏干排水，目前仍在耕植。疏干排水治理沉陷地具有投資少、易復墾、見效快、不改變土地原有用途的優點。

3.4 開發采煤沉陷區環境綜合治理新途徑從2003年開始，淮南礦業集團開展泉大資源枯竭礦區采煤沉陷地綜合治理與開發工作，目標使“城市荒地”變成以山、水、林、居為特征的城市生態區和最佳宜居社區[5]。截至2010年上半年，累計完成投資2.3億元，完成山體修復30萬m2，濕地修復16萬m2，房屋開發9.27萬m2。老龍眼水庫生態區、洞山生態區和大通濕地生態區環境修復初具規模。

淮南礦業集團已報廢的謝三礦利用采煤沉陷區開發生物氧化塘，塘內養殖水葫蘆，凈化礦井水；塘內水質達到《漁業水質標準》后，放養魚苗；收獲的水葫蘆喂養雞、鴨、鵝、豬，塘邊廣植荊條搞編織，取得了良好的環境和經濟效益。

4 淮南礦區沉陷地生態治理

4.1 報廢型礦井區九龍崗～大通礦是淮南礦區已報廢礦井的典型代表，礦井沉陷區面積為6.6 km2。該區治理已納入城市建設發展規劃，以環境治理與修復為主要方向，建成以山、水、林、居為特征，植被覆蓋率高、景觀豐富多樣、生態系統穩定的城市生態區。在包括沉陷地和煤礦其他開采跡地總共22 km2的環境整治區內，用于山、水、林修復與治理的面積占70%，城市公共設施建設和房屋開發約占30%。

4.1.1技術路線。不超越發展階段，從城市和煤礦企業的實力出發，立足于營造宜居環境，不用外科手術式，而是中醫調理式的治理修復理念，充分利用環境自恢復能力；沿山脈、水脈修復環境，宜水則水、宜林則林，體現自然美；在環境治理的同時，城市基礎設施建設、棚戶區及居民住宅區改造建設同步到位。

4.1.2環境治理重點。

(1)恢復水脈。著重從“留住地表水、停采地下水、溝通坑塘水、處理生活污水”著手，為生態治理與修復奠定基礎。留住地表水：首先要關閉區內小煤井，停抽地下水，地下水位上升，將有利于生態環境的恢復；在合適的地方修筑水壩，控制和蓄積地表水，預計要筑水壩13處；同時要多植樹造林，保持水土不流失。溝通坑塘水：目前環境治理與修復區坑塘30多處，水面零星而且大量被垃圾填埋，在治理的同時首先要疏通水溝、水渠，整理坑塘，擴大蓄水面積，使區內水系得到有效溝通。處理生活污水：在市政配套設施和房屋設計建設時，要考慮建設中水系統，對生活污水進行處理，以滿足景觀與生態用水、衛生清潔用水和農田灌溉用水的需要。

(2)生物恢復。成片的樹木、果園要認真加以保護，古樹一棵都不能動。補植大量植物，在植物選擇上要多種樹木少種草，灌木和喬木，以喬木為主，喬木中以闊葉樹為主，樹種以當地種類為主，預計治理與修復時需種植樹木50多萬棵，使治理區與舜耕山體形成一個整體。區內動物會隨著水系和植被的恢復而自然恢復，不需刻意引入。

(3)保護農田。沉陷區內成片的農田盡量不動，保持其自然狀態，既不圍田蓄水，也不毀田造林、建房。

4.1.3治理措施。該區沉陷已穩定，結合土地利用狀況和地理位置，實施以下治理措施：①對沉陷較淺區域采用剝離表土、回填矸石、上覆粘土的治理工藝對沉陷區域進行覆土造地；新造地可作為蔬菜基地、宅基地置換用地、建設預留地等，提升土地利用價值。②對于積水較淺沉陷地，做好疏排水系統，降低地下水位，恢復耕地；對于高潛水位沉陷區，采取挖深墊淺、邊坡整治的方式進行綜合治理，治理后可形成水面養殖基地，或者開發為水上公園發展生態旅游。③ 對工業廣場附近、主干道路兩側沉陷區域，采取回填矸石、上覆粘土、植被綠化的方式進行生態綜合治理。④治理后的土地在主干道路兩側各30 m范圍內種植密集性喬木、灌木或經濟林；在兩側100 m范圍內以植草為主，修建為草坪綠地，配套相應的健身、娛樂器材，作為休閑用地。⑤治理后土地理化性質較好的地塊，作為花卉養殖基地，既美化周邊環境，又充分利用土地價值；在積水區邊坡治理的基礎上，種植垂柳，修建長廊，水域內修建若干個水榭涼亭。治理后土地將建成以中央廣場為主體，果林區、水面區、休閑區、游樂區相呼應的礦區生態公園，大幅度改善礦區生態環境，取得了積極的社會效益。

4.2 衰退型礦井區該區位于淮南礦區的中南部，基本屬于城市建設區，屬于煤炭開采在前，城市建設在后。由于大部分礦井建于20世紀50、60年代，煤炭開發處于“衰退期”。該區采煤沉陷地治理是淮南礦區和城市建設的重點任務之一。重點開展以城市建設用地、生態水域(生態養殖、生態旅游、結構濕地等)、農工商綜合產業基地等為核心內容的沉陷地治理與環境修復工程。區內治理規劃應科學進行復墾適宜性分析，因地制宜，確定復墾利用方向，“宜農則農、宜林則林、宜漁則漁、宜建則建”，以充分發揮土地資源潛力[6]。

4.2.1當前治理。該區煤炭開采沉陷地的下沉量大，積水較深，但還沒有達到穩沉。因此，區內沉陷地形成的水域主要應以推挖漁塘，發展水產養殖為主要方向；同時，可適當考慮采用挖深墊淺的方法，將沉陷坡地和中低產田復墾為高產糧田；此外，利用生態學原理，在發展水產業的同時，發展畜禽養殖及加工，在沉陷區上創建農-林-漁-禽-畜生態立體高效農業園區，以提高土地的經濟效益和復墾土地的利用效率[7]。

由于該區礦井開采歷史久遠，沉陷區面積較大，積水深，且區內煤矸石大量堆存。因此，可考慮應用煤矸石回填沉陷區進行土地復墾[8]，進而修造人工湖和游樂園，既能消除矸石堆場對自然環境的污染和危害，又能充分利用荒廢的煤礦沉陷區，創建游樂場所和城市水上公園，從而化害為利，一舉多得。因此，該區采煤沉陷地綜合治理利用率應達到80%以上。

4.2.2規劃期末(2020年)。根據預測，至規劃期末，該區沉陷地面積將達到約68 km2，其中積水區面積也將達到近30 km2，大的沉陷水域將進一步溝通并連成片，將為該區域的防洪除澇、生態濕地建設和補充水資源利用等發揮重要作用。因此，規劃期內沉陷地的治理主要是建立沉陷地自維持生態系統，逐步建設礦區穩定的社會～經濟～自然復合生態系統。規劃期末，區內采煤沉陷地的綜合治理利用率達到90%以上，并保持礦區復合生態系統正向演替過程的形成。

4.3 興盛型礦井區該區主要為淮河以北礦區，由于服務年限長，地面沉陷也將持續很長時間。目前，區內沉陷范圍大，但下沉較淺，沉陷不穩定；至開采服務年限終結時，該區將形成大面積的沉陷湖。至該規劃期末，區內沉陷地積水面積超過150 km2。規劃建設期內，該區采煤沉陷地治理是淮南生態礦區建設的重點，應以“大型生態化湖庫濕地”為沉陷地治理的戰略目標，結合礦區內水系治理和淮河鳳臺洼地蓄洪與水源工程建設，重點發展與生態水域、相關的生態農業、生態小城鎮及煤電工業固體廢物綜合利用為核心的礦區產業。

4.3.1當前治理。當前，根據礦區的生態環境特點，因地制宜，建設多層次、多形式的生態循環系統。在礦區范圍內把農林牧副漁、農產品加工、商業經濟服務村鎮建設等作為一個完整的生態系統，發展礦區生態經濟，實現煤礦沉陷土地可持續利用和礦區可持續發展。因此，采煤沉陷地綜合治理利用率應達到80%以上。

4.3.2規劃期末(2020年)。持續推進沉陷地治理，采煤沉陷地綜合治理利用率達到90%以上。實施沉陷地綜合整治和動態充填土地復墾相結合，建設區內大型生態農業基地，著力實施沉陷水域資源化、生態化利用工程(生態旅游、洼地蓄洪與水源工程)，建設淮南礦區生態示范區。

(1)發展立體綜合種植、養殖業，建設大型生態農場。對區內不同類型沉陷水體進行立體開發，岸邊土地與水域聯合開發，建立陸域種植和水域水產養殖生態系統。通過建設大型生態農場，發展高效生態農林牧漁業，實現由單一種植業為主的縣區經濟向具有多種經營特征的礦區型農業過渡。

(2)發展生態旅游，建設大型生態旅游湖庫濕地。該區未來沉陷水域將占主要部分，應保護水域環境，充分發揮其生態功能，把生態礦區建設與未來湖庫濕地建設有機結合起來，有序建設淮南以大型湖庫濕地為特色的生態旅游服務基地[9]。

(3)發展生態化技術，建設礦區生態自維持系統。利用現代生態修復技術和生態經濟工程優化方案，選擇某些深水沉陷塘水體，實施礦區生態環境綜合治理和生態自維持系統建設工程，建立礦區人～地和諧生態系統，發展循環經濟，加快生態礦區建設。

[1] 史永紅.淮南粉煤灰環境影響及沉陷地生態修復模式初探[D].淮南：安徽理工大學，2005.

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[6] 李樹志，高均海.采煤塌陷區景觀生態再造技術[J].選煤技術，2006(9)：62-65.

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[9] 宗云峰.淮南煤礦沉陷治理工程研究與實踐[J].煤炭工程，2010(7)：47-49.

Investigation on the Subsidence Land Ecological Management of Huainan Coal Mining

GE Shu-feng1, WANG Xiao-hui2, GENG Yi-jia3*

(1. Huainan Mining Industry Group Co. Ltd., Huainan， Anhui 232001; 2. Anhui Institute of Environmental Science, Hefei, Anhui 230061; 3. School of Nature Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui 230009)

Huainan mining area is a large coal power base in China. Because of the long history of exploitation, the ecological problems of the mining area and historical debet problems become prominent. The management of coal mining subsidence land should be according to the existing management experience. We need to consider all the cases including the lack of the water resources in this area, the anabatic water environment pollution, the shortage of land sources and the tense situation of the urban constructive land as a whole by the comprehensive control. Based on the separately administening and prediction of the coal exploiting of the Huainan mining coal exploitation, this essay summarizes the practical experience of coal subsidence land, points out the characteristics of subsidence for different types of coal mine and also come up with some available management targets and solutions for the area in planning period. All of these have realistic guiding significance with regard to the restoring and managing the ecology of Huainan coal subsidence land.

Huainan mining area; Subsidence land; Ecological management

淮南礦業集團科學技術項目(HNKY JT JS(2013)31)。

葛沭鋒(1981- )，男，福建建甌人，工程師，碩士，從事環境保護工作。*通訊作者，碩士研究生，研究方向：環境工程與生態。

2014-11-27

S181.3

A

0517-6611(2015)04-271-04