論煤矸石在近海填海造陸中的幾個應用實例

王 冬，王宇航

（1.東港市大頂中學，遼寧 丹東 118304；2.成都理工大學工程技術學院，四川 樂山 614000）

中國現存煤矸石大約50 億t，假設這些煤矸石在礦區堆積高度為10 m，將占用土地500 km2。且每年還會不斷產生2 億t 煤矸石。這些煤矸石占用了大量的土地，影響生態環境，煤矸石淋溶水污染周圍土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下還會發生自燃，排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體會污染大氣環境，影響礦區居民的身體健康。

基于以上原因，綜合考慮發現，對于煤矸石，最有效、最經濟的利用方式是封閉填海造地。

1 方案

1.1 方案一：外圓鋼筒＋內水泥圓筒方案

外圓鋼筒+內水泥圓筒方案如圖1 所示。

圖1 外圓鋼筒+內水泥圓筒方案

具體施工說明如下。

在沿海深度為15～30 m 以內的淺灘上，設定水深為H1，m。利用類似于港珠澳大橋的圓鋼筒3，打入泥沙深度H2=水深H1，圓鋼筒露出水面的高度H3 為3～5 m。鋼圓筒總高H0=H1+H2+H3。

在鋼筒內放置同高度、小一號的水泥圓筒1，利用挖泥船設備將水泥圓筒1 內部泥沙逐漸抽出，并逐漸下沉，并將水泥圓筒1 下探到與外鋼圓筒同深度處停止作業（圓鋼筒直徑為R，水泥圓筒1 直徑為r1，R=r1＋1）。

在圓鋼筒3 與水泥圓筒1 間放置鋼筋籠，鋼筋籠高度H6=H0－3。抽出圓鋼筒與水泥圓筒1 間內部海水（如何封堵內外套管底環是一個大問題），以鋼筋籠為骨架灌注商業混凝土。

在水泥圓筒1 內部拋投煤矸石，每拋投2 m 高度煤矸石，耙平、壓實，再充填半米高度陸上淡水區河流所抽取的泥沙，耙平、壓實，依次重復操作至管口，將管口最頂層耙平、壓實。吹填陸上淡水區河流所抽取的泥沙至管口。4—10 月間，靜止2 個月（11 月—翌年3 月間，靜止5 個月）。扒出上層沙土，沙土表層距離管口平面0.5 m，覆蓋防滲布，水泥圓筒1 內頂部扎鋼籠，灌注商業混凝土。這樣雨水就不會從上部滲透，也就不會有煤矸石淋溶水析出，從海底流出。

相鄰兩鋼筒中心間距L=2×R+5 m，相鄰兩鋼筒縫隙插入隔板封閉并注沙，再以此圓鋼筒圍成的區域為基礎吹填造地。

本方案用于相對較深的海灘，吹填區域小，并且吹填區域邊界以外即為水面，比如人工島的施工。

1.2 方案二：雙層水泥圓筒方案

將方案一的外層圓鋼桶替換成水泥圓筒，操作程序不變。

本方案用于較淺的海灘，吹填區域大，并且吹填區域邊界以外泥沙還在淤積，沙洲還在生長。施工目的是固定泥沙，提前使天然沙洲獲得使用價值。

可以認為上述兩種方法都將煤矸石封閉在一個密閉空間里。此設計杜絕了煤矸石有可能潛在的危害：以最低廉環保的方式生產出新土地，不會使雨水滲透就不會有淋溶水外流，煤矸石不再有機會自燃以及污染大氣，置換出煤矸石堆積所占用的土地。

商品煤也具有煤矸石的缺點嗎？毫無疑問，煤矸石的每一個缺點，商品煤都存在。商品煤燃燒后所有的污染都必將進入大氣、水體循環中。煤礦中的煤沒有被開采之前難道就沒有這些缺點，不污染地下水？挖出來后露天存放就污染地下水了？商品煤如果不燃燒是不是就不存在燃燒后排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環境這一缺點？因此，沒有燃燒的煤矸石污染一定比商品煤燃燒后的污染要小。除此之外，露天存放的煤矸石唯一的缺點就是占地，其次可能帶來堆積區滑坡、粉塵污染。

因此，將煤矸石封閉填埋在近海淺灘填海造陸是處理煤矸石最經濟最有效的手段。但不加管理的填海造陸也不可避免地帶來很多危害，比如影響潮汐引起赤潮、破壞近海生物生態平衡、破壞紅樹林……

因此避開以上危害因素，本文設計了幾個填海實例，供大家討論。

2 填海造陸實例

2.1 深圳南澳鎮海域填海造陸（葫蘆灣島）實例

深圳葫蘆灣島區域吹填如圖2 所示。

圖2 深圳葫蘆灣島區域吹填示意圖

圖2 中實線為采用方案一由外圓鋼筒+水泥圓筒+內充填煤矸石所構成的封閉區域，網格線面積大約為160 km2，實線長度為92 km。如果圖2 中實線按照水泥圓筒內部煤矸石填埋高度40 m 計算，需要煤矸石10 m×10 m×3.14×40 m×40/1 km×92 km=46 220 800 m3，按照這些煤矸石在礦區堆積高度為10 m 計算，將可以整理出土地4.6 km2。網格線區域，可抽取附近的泥沙進行吹填，或者可以抽取珠江口的泥沙進行吹填。如果條件允許，網格線區域也可以部分或全部采用煤矸石填埋，這將處理更多的煤矸石，在礦區得到更多的土地。

葫蘆灣西④～⑤間預留去往香港的輸水隧道出口。

對于深圳葫蘆灣島填海所需資金，在深圳絕對不成問題。僅僅將填海土地采用預售制，就可以收到大量的預付款。政府只需要拿出規劃和環評報告，其他的一切由市場決定。

2.2 江蘇鹽城東沙島、高泥島圍墾造陸實例

鹽城東沙島、高泥島圍墾如圖3 所示。

圖3 鹽城東沙島、高泥島圍墾示意圖

兩橢圓虛實線內面積大約為1 254.43 km2，虛實線長度為189.58 km。

東沙島、高泥島圍墾邊界以上，圖3 虛實線為基準施工。虛線部分采用圓鋼筒+水泥圓筒的第一方案，圓鋼筒入沙13 m，出水面7 m；實線部分采用雙層水泥圓筒的第二方案施工。水泥圓筒入沙13 m，出水面7 m。水面下煤矸石充填深度為12 m，水面以上煤矸石充填高度為6 m?？傆嬅喉肥涮罡叨葹?8 m，需煤矸石10 m×10 m×3.14×18 m×40/1 km×189.58 km=42 860 246.4 m3，按照這些煤矸石在礦區堆積高度為10 m 計算，將可以整理出土地4.3 km2。

2.3 淮河入海口北（扁擔港海域）圍墾造陸實例

河入海水道北蝦須灘島、扁擔灘島圍墾如圖4 所示。

圖4 淮河入海水道北蝦須灘島、扁擔灘島圍墾示意圖

圖4 中A—B、C—D、E—F 為島嶼連接橋梁。蝦須灘島面積為628 km2，全島外圍基線長度為102.8 km。扁擔灘島面積為879.2 km2，全島外圍基線長度為134.8 km。圖4中所有實線部分均采用雙層水泥圓筒的第二方案施工。水泥圓筒入沙13 m，出水面7 m。水面下煤矸石充填深度為12 m，水面以上煤矸石充填高度為6 m?？傆嬅喉肥涮罡叨葹?8 m，需煤矸石10 m×10 m×3.14×18m×40/1 km×237.6 km=53 716 608 m3，按照這些煤矸石在礦區堆積高度為10 m 計算，將可以整理出土地5.4 km2。

上述鹽城東沙島、高泥島、淮河入海水道北蝦須灘島、扁擔灘島所圍墾造陸島嶼均可用于未來的洞庭湖區、鄱陽湖區以及長江下游泄洪區退耕還湖移民搬遷。

上述鹽城東沙島、高泥島、淮河入海水道北蝦須灘島、扁擔灘島的圍墾造陸將結束江蘇缺少大型深海港口的桎梏，將推動江蘇經濟快速發展。

方案一、方案二也可用于南海島礁填海造陸實例或越南界河中國側固土實例。

在以上填海造陸過程中，將會消耗大量的水泥預制構件，制作這些水泥預制構件會消耗相當量的鋼筋，可以委托相關鋼廠，回收國內廢舊鋼材制作專用鋼筋單純用于這些水泥預制構件的生產，以免對鋼材市場造成大的沖擊。

為保證項目能夠有足夠的資金來源，可以允許社會資金投入。為了保證施工能夠按照正確的安全標準和環保規范施工，可以允許國內有資質的房地產企業進行公開競標。聘請第三方嚴格監理，一旦發現沒有遵照設計的安全標準和環保規范施工，將處以巨額罰款和取消施工資質，并清除出該工程項目，永不再用。對于某些有軍事用途的項目建設可以由中國安能公司完成。

為了保證填海造陸資金充足，可以設立八一水利彩票。八一水利彩票的收入大部分被投入大型水利建設中，比如規劃中的的紅旗河、本文中的近海填海造陸，以及小部分投入偏遠海防部隊的營地文化體育設施建設及偏遠海防部隊食堂伙食改善等。

桂山島、東灣咀如圖5 所示。聽聞香港要將桂山島吹填70 km2左右，不如吹填上游的東灣咀，理由很簡單：材料易得，同時可清理航道，一舉兩得。同時，因為成陸島嶼多方向靠近居民區，以后來島居民工作生活都很方便。

圖5 桂山島、東灣咀