高潛水位采煤沉陷地構建平原水庫可行性分析與實踐

許許方

【摘 ?要】我國高潛水位采煤普遍會出現沉陷的問題，沉陷后的特殊地勢和大量積水將會使周邊居民的生命財產安全受到威脅。沉陷區的生態環境可通過建設平原水庫進行恢復，本文從經濟和技術兩方面對構建平原水庫的可行性進行評估，并探討構建高潛水位平原水庫的實踐意義。

【關鍵詞】高潛水位;采煤沉陷;平原水庫;生態恢復

前言

煤炭是我國使用量最大的能源之一，目前國內的煤炭主要依靠打井，再橫向長壁全部垮塌法進行開采。開采后的地表因此發生塌陷，嚴重影響開采區域的生態環境。然而生態環境的保護才是資源發展的前提，因此，恢復受損土地成了必然的選擇[1]。高潛水位采煤區主要位于我國黃淮平原，當地雖屬于水資源較為豐富的地區，但由于降雨量和蓄水量的空間分布不均，水土資源的分配并不協調。因此，本文提出的構建平原水庫思想在修復生態的同時，可解決水土資源分配不均的矛盾。

1 高潛水位采煤沉陷地構建平原水庫的必要性

根據大量事實證明，高潛水位采煤會導致地面沉陷，地面的沉陷會進一步導致積水，隨著積水量的增加，給后期恢復造成了較大的困難。據調查，每年因為開采煤炭，導致淮北市每年沉陷土地達到600.78hm2，預計至2020年沉陷土地將達到15000.00hm2。由于高潛水位平原缺少用于填充沉陷區域的材料，即便邊開采邊恢復，仍然會存在較多的深積水區域，具體如圖1所示。

針對高潛水位平原地區存在水資源分布不均的情況，上個世紀中期就有學者提出了平原水庫建設的建議，但由于當時技術原因導致計劃一度擱淺。隨著水資源分布不均的矛盾日益明顯以及技術的不斷革新，平原水庫的建造方案又重新提上日程。

2 平原水庫建設中存在的問題及可行性分析

2.1 平原水庫建設中存在的問題

平原水庫目前的建設對水庫建設的總體把控不到位，因此在建設中存在諸多問題。

1）占地問題。水庫在建立時，不可避免的會涉及到占用耕地，建設不僅很難得到相應部門的批準，還容易激起嚴峻的人地矛盾。

2）資金問題。水庫建設的資金消耗巨大，在沒有地方政府的扶持下，資金籌措將會是很大的問題。資金投入大再加上資金回收周期較長，導致水庫建設進程擱淺。

3）工程技術能力限制。制約平原水庫發展的最大原因在于施工條件及施工技術不達標。通過挖填方式僅進行建設的水庫通常水位較淺，水域占地面積大，蒸發量大，且水體容易富營養化。此外就是挖填水庫的防漏措施不到位，導致水庫水位不達標。再加上水庫修建時技術不成熟，使后期堤壩的安全監測存在一定的難度。

2.2 平原水庫的建設可行性

隨著平原水庫建設量的增加，問題也開始逐漸顯現。由于前期缺乏科學性的總體規劃，包括前期修建和后期維護等問題。

1）水庫選址不當造成多次重建。高潛水位沉陷范圍廣的主要原因是挖礦途中重復采動導致地面下沉深度深;此外，厚沖積層也是多數區域下沉的主要原因[2]。當前平原水庫的選址建設往往只考慮地面沉陷，而忽略了周圍其他區域對水庫建設的影響，例如水庫周圍的農田、村莊、植被等。導致水庫修建成果不佳，堤壩易損，需要重新修建等問題。

2）村莊搬遷的綜合污染問題。煤炭是經過幾億年的地殼變動形成的，其開采區域是不可控的。有些村莊經勘探后確認存在大量煤炭，政府或開發商會與居民簽訂協議，迫使居民離開居住地。這就導致居民搬遷后會留下大量的破損房屋建筑和生活垃圾，不僅會影響挖煤工作的進行，還會影響后期平原水庫的建設。

3）水庫建造中的經濟損失巨大。據統計，每年將會有大量的村莊因為采煤作業的需求搬離原居住地，而大量的農田也會收到損壞。在此過程中，就涉及到村民的住房問題和農田賠付問題，這將是一筆巨大的經濟損失。

4）水庫蓄水量低和肥沃耕種土壤的沉陷問題。目前，平原水庫的建設在技術和方法上有著嚴重的缺陷，平原水庫在建設時會使表面肥沃的土壤沉入水底，造成了水庫蓄水量降低和肥沃土壤流失問題。

3 利用采煤深陷地主動構建平原水庫模式的實踐

正常情況下，水庫的蓄水主要來自于地表水、雨水、礦井排水以及河道引流水等。但隨著煤礦的開采，平原水庫逐漸變大，水庫的蓄水量也逐漸變大，但水庫的承載能力是有限的，因從，在水庫建設的前期就應將水庫規劃成可防洪、抗旱的水利工程。本文提出的利用采煤深陷地主動構建平原水庫的技術主要包括前期資料的收集和精準的礦區沉陷度測算、水庫初期的選擇和規劃、水庫后期的擴建和維護保障這三個步驟[3]。經過這三個步驟的精確預算和施工，將使平原水庫成為最具價值的水利工程。具體流程如圖2所示。

淮南采煤深陷區平原水庫是成功的實踐標桿。該平原水庫屬于淮河沖積平原、處于淮北平原南部，該平原水庫所處區域地勢平坦，煤礦產量豐富。經多年開采，采礦區下陷，已形成了天然的蓄水坑[4]。至2019年得到的數據顯示，該水庫的積水面積已經達到2000.00hm2。由于開采的工作并未停止，隨著下陷區域的增大，預計到2030年，蓄水量將達到1.15億m3。由于當地水系發達，降雨量大，因此在修建初期已做好了防汛和泄洪工作，保證了周圍居民的安全。因此，淮南采煤深陷區平原水庫已成為了最具價值的水利工程。

4 結束語

中國目前因礦區的塌陷造成的直接經濟損失超過500億人民幣，大量的居民建筑和公共建筑遭到破壞，肥沃土壤陷入地底造成浪費，而深陷區形成的小水庫將對周圍民眾的生命財產安全造成嚴重的影響[5]。因此，主動構建高潛水位平原水庫的工作刻不容緩。經本研究表明，高潛水位平原水庫將成為最具價值的水利工程。

參考文獻：

[1]薄懷志.高潛水位平原區采煤沉陷防治技術研究進展[J].山東國土資源，2018，34（11）：61-68.

[2]肖武，任河，呂雪嬌等.基于無人機遙感的高潛水位采煤沉陷濕地植被分類[J].農業機械學報，2019，50（02）：184-193.

[3]何倩，薛喜成.低深水位沉陷區與高潛水位沉陷區廢棄地生態修復技術對比分析[J].西部探礦工程，2019，31（03）：169-170+173.

[4]程艷芳.高潛水位采煤塌陷地粉煤灰充填復墾可行性分析[J].煤礦開采，2018，23（06）：89-93.

[5]張少博;何新林;劉兵等.新疆山區水庫參與調度后平原水庫廢棄可行性分析[J].長江科學院院報，2018，35（01）：27-32.

（作者單位：山西鄉寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司）