山西特厚煤層開采土地復墾措施探討
——以山西元堡煤業為例

□許建偉

(煤炭工業太原設計研究院山西太原030001)

山西特厚煤層開采土地復墾措施探討
——以山西元堡煤業為例

□許建偉

(煤炭工業太原設計研究院山西太原030001)

山西大同礦區煤炭資源豐富，煤層厚，在現代化采掘工藝中有利于煤炭開采，但是對土地的損毀也是嚴重的，其特點是裂縫帶大，土地斷裂大，對土地損毀嚴重，本文以山西右玉元堡煤業為例，根據自然條件、社會經濟狀況，以及礦區土地損毀類型，提出了適應礦區的工程措施和生物措施，尤其是對損毀嚴重的裂縫帶，根據地形提出梯田治理模式，恢復礦區土地利用與生態價值。同時為特厚煤層礦區的復墾工作提供參考。

特厚煤層；土地復墾；措施

山西省是我國資源大省，隨著對礦產資源的開發，由此導致對土地資源的損毀日益加劇，全省因采煤造成的采空區面積近5 000km2，約占全省國土面積的3%，其中塌陷損毀面積約3 000 km2(約占采空區面積60%)[1]，且每年以140km2的速度在增長[2]，由于大量的土地損毀沒有得到及時的復墾利用，給社會、經濟、生態環境等帶來了一系列的問題，影響了社會經濟的發展[3,4]，目前學者對復墾進行了大量的研究，包括表土剝離、土壤重構、土壤物理結構、土壤化學屬性、土壤微生物、土壤重金屬污染、霉菌與土壤養分的關系、土地損毀分析預測、土地生產力評價、土壤水分、土壤呼吸、土壤侵蝕、復墾土壤表層厚度、挖深墊淺、交錯回填、煤矸石充填、土壤改良以及復墾監管等方面[5-8]，本文以山西右玉元堡煤業的損毀土地為例，分析特厚煤層開采后的復墾措施，為特厚煤層開采土地復墾措施提供參照。

1 研究區域概況

元堡煤業開采9～11號煤層，可采煤層平均總厚度20.16m，其中9號煤層平均厚度14.33m。礦區位于山西省朔州市右玉縣城東南30km處（交通位置圖見圖1-1），地處山西黃土高原晉西北低山丘陵區，海拔標高1 418.3m～1 504.6m，最大相對高差86.3m（數字高程圖見圖1-2）。地表大部為黃土覆蓋。本區屬典型的大陸性半干旱氣候，年平均氣溫為5.5℃。年平均相對濕度為60%，全年無霜期為103d～150d，多年平均降水量為384mm。項目區土壤類型為栗鈣土，由于多年的墾植，熟化度較高，土層厚，但因受水力侵蝕影響，有機物含量不高。項目區內耕地均為旱地，面積1 211.94hm2，質量較好，土壤肥力較高，主要的農作物為玉米，玉米旱地667m2產400kg~500kg；林地均為有林地，面積958.65hm2，喬木主要有：油松、落葉松、樟子松等；礦區內草地均為其他草地面積318.01hm2，有狗尾草、虎尾草、蒿類等，植被稀少，覆蓋率低。

2 礦區土地損毀類型

2.1 已塌陷損毀土地

元堡煤業由兩個礦整合而成，根據實地踏查，原元堡煤礦井田范圍內批采面積開采完畢，地下形成采空區，礦區范圍內的已有采空區煤層頂板多已塌落，造成地面塌陷。平頂梁煤礦面積較小，部分開采，地面有部分裂縫，地面影響有限，主要以裂縫為主。

圖1-1 交通位置圖

圖1-2 數字高程圖

2.2 擬損毀土地

根據元堡煤業資源稟賦條件，開采規模、開采工藝、頂板管理方式和圍巖性質、強度等，結合礦區實地情況，通過概率積分法預測模式科學預測[15]，煤炭開采后元堡煤業造成土地損毀主要為地表塌陷。本項目是特厚煤層開采，經科學預測，9號煤層最大下沉值為10 261mm，在塌陷盆地的邊緣，形成嚴重的裂縫帶，尤其是在礦區的中部區域，原本地形較為平坦，塌陷影響嚴重，土地利用將會受到嚴重影響，自然恢復困難，且本項目為跳采，土地反復損毀，因此需對其進行必要的復墾整治。本礦矸石全部綜合利用，不設置矸石場，沒有壓占損毀。

3 土地復墾措施

元堡煤業為特厚煤層，特點是裂縫帶損毀嚴重，對地貌影響劇烈，對土地損毀嚴重，裂縫帶的土地將失去利用價值，而且自然恢復困難，必須對損毀土地實施必要的復墾措施，主要包括工程技術措施和生物化學措施。

3.1 工程措施

3.1.1 裂縫充填措施。塌陷區首先治理采礦過程中所形成的裂縫。輕微、中等裂縫可直接用土填充，直接將裂縫兩側的土填入裂縫即可。嚴重裂縫區域需先填

入煤矸石，再將裂縫兩側表土填入。

3.1.2 平整措施。對于塌陷較淺的塌陷地，裂縫較為密集的塌陷地可以通過簡單的土地平整措施重構土壤，在土地平整工程在施工工程中，采用抽槽法，該方法的最大好處是可同時開多槽，進度快，工效高。為減少土壤擾動，在裂縫充填的同時，配合以土地平整工程。

3.1.3 梯田工藝。本礦區地形為低山丘陵區，地形具有一定的坡度，北部及東部原有地形邊緣低，礦區內不斷升高，具有一定的坡度，采煤沉陷后，可以使當地總的地形坡度變化趨于平緩，但在中部，原本地形平坦，由于裂縫帶的存在，坡度增加，沉陷后地形坡度＞6°，可沿地形等高線修正成梯田，并略向內傾以攔水保墑，耕作時采用等高耕作，以利水土保持。

在施工過程中，首先對耕作層熟土進行剝離利用，剝離厚度為30cm，待梯田修整后回填表土。其次結合裂縫充填同步進行，對于重度裂縫首先填充矸石，用推土機將裂縫推平。依據等高線設計梯田，梯田的設計田坎高度(h)、田坎坡角(茁)、田坎上沿收縮量(d)、田面凈寬(b)，每公頃挖(填)方量(m)的計算公式如下(參看圖1-3)：

式中：m單位（m3）h為田坎設計高度(m)；α為坡地地面坡角(°)；茁為田坎設計坡角(°)。

各坡度分區水平梯田的設計要素及相應的半挖(填)每公頃土方量如表6-1。表中各坡度分區每公頃挖(填)方土方量按相應分區的平均值計算。

表6-1 坡地改建水平梯田設計參數及每公頃挖(填)方土方量

圖1-3 坡地改梯田設計圖

3.1.4 配套工程。配套工程包括道路工程，農田水利工程。配套工程在穩沉前以維修和管護為主，穩沉之后在緊密結合原配套設施整治的基礎上進行重建，最終實現耕地的全面治理。

3.2 生物措施

3.2.1 植物篩選。根據研究區所處的地理位置及氣候、立地條件等因素，以當地鄉土樹種為主，落葉樹與常綠樹相搭配，考慮種植適應能力強、有固氮能力、根系發達、有較高生長速度、播種種植較容易、成活率高的樹種，確定喬木選擇樟子松，灌木選擇沙棘，草本選擇紫花苜蓿、披堿草。

3.2.2 耕地的生態恢復措施。耕地農作物選擇。本地區農田栽培植被，為一年一熟制農業。可種植玉米和馬鈴薯等作物。其次應推廣精耕細作和立體種植技術，如玉米間種作馬鈴薯，馬鈴薯間種作豆類等，發揮能源多級利用的作用，減少水土流失，改善和優化礦區生態環境。

農業耕作技術。一般來說，通常農業生產中使用的各種耕作技術均基于適用于工礦區，但應注意注重改土耕作技術，加強培肥地力，采用保土蓄水耕作技術，防治水土流失和干旱。

增肥改土：主要指增加有機肥料如漚肥、土雜肥、人畜糞尿等。礦區土壤有機質含量較低，增施有機肥有助于改良土壤結構及其理化性質，提高土壤保肥保水能力。在施肥時，可把有機肥與化學改良劑、化肥等結合起來，注意肥料的交叉作用，避免混施時造成肥效降低或失效。

種植改土：主要是指種植綠肥牧草和作物。牧草如無芒雀麥、野牛草等，作物如大豆、綠豆等。新墾土地為農田時，可先種幾年綠肥植物，改良土壤、培肥養地，然后再種植大田作物。可在一個輪作周期內進行草田輪作，適當安排種植一段時間牧草改良土壤，或采用草田帶狀間作，即在坡地等高線方向，以適當間距劃分若干等高條帶，每隔1～3帶農作物種植一帶牧草，形成帶狀間作，牧草帶能夠攔截、吸收地面徑流和攔泥掛淤，明顯減少水土流失。

保土蓄水耕作技術：等高耕作，即沿等高線耕作形成一道道等高犁溝，以攔蓄水分，減少地表徑流和土壤沖刷，適宜于＞2°的坡地上；溝壟耕作，即沿等高線進行犁耕形成相間的溝和壟，改變小地形，分散和攔蓄地表徑流，減少沖刷和攔截泥沙。

保水耕作技術：包括薄膜、秸稈覆蓋等方法。覆膜技術，既是地膜覆蓋栽培技術，可減少地面蒸發90%。同時又可防治地表擊濺，增加入滲，減少降水淋洗，還可改良土壤結構和控制雜草滋生；秸稈覆蓋，是緩坡耕地上，農作物收獲后不進行翻耕，包秸稈打碎鋪覆到農田上的耕作方法，具有很好保水保墑、蓄水防蝕、改良土壤的作用。

3.2.3 林地生態恢復措施。林地復墾的主要目的是修復受損的林地，控制可能發生的水土流失。采取的復墾措施主要有補種樹木和管護，補植樹種技術指標見表1-1。

3.2.4 草地生態恢復措施。經裂縫充填工程后撒播草籽，為了促進草籽快速萌芽和提高苗期抗寒性，種子浸泡24小時處理晾干后播種，播種量要適宜，播種時間選擇春夏季土壤墑情好時播種。

結束語

元堡煤業特厚煤層開采形成的土地損毀類型主要是塌陷，其特點是裂縫帶大，土地斷裂大，對土地損毀嚴重，其復墾模式為工程措施與生物措施相結合，通過裂縫充填，土地平整，配套工程以及植被篩選，耕作技術，培肥技術，在裂縫帶采用了裂縫充填，土地平整，梯田工藝等，恢復礦區土地利用與生態價值。

表1-1 補植樹種技術指標表

[1]山西省人民政府.《山西省深化采煤沉陷區治理規劃(2014-2017年)》.

[2]許瀚洵.井工開采引起礦區土地破壞狀況及趨勢分析——以長治地區為例[D].太原理工大學,2015.

[3]劉仁芙.我國土地復墾形勢與政策建議[J].中國土地,2002,(3);31-34.

[4]李海英,顧尚義,吳志強.礦區廢棄土地復墾技術研究進展[J].環境科技,2006,23(4);30-39.

[5]白中科,趙景奎.工礦區土地復墾與生態重建[M].中國農業科技出版社,2000.

[6]侯敏.神寧集團大峰露天煤礦排土場土地復墾與生態重建[J].露天采礦技術,2012,(s2).25-30.

[7]郭利剛,白中科,王金滿，等.西南丘陵井工煤礦區破壞土地復墾措施分析——以貴州省黔西縣青龍煤礦為例[J].資源與產業,2010,(4),79-84.

[8]李晉川,白中科,柴書杰等,平朔露天煤礦土地復墾與生態重建技術研究[J].科技導報,2009,27(17):30-34. [9]梁海超,張定宇,李妍均.我國土地復墾研究綜述[J].安徽農業科學,2011,39(30)18793-18795,18798.

[10]煤炭工業太原設計研究院.山西右玉元堡煤業有限責任公司兼并重組整合項目土地復墾方案報告書[z].2012.

1004-7026（2016）14-0048-03

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.14.037