采煤塌陷區礦山地質環境治理模式

常來生

（菏澤市礦產資源勘探開發中心，山東 菏澤 274000）

煤炭是我國重要能源資源，煤礦大規模過度開采，雖然帶來了巨大經濟和社會效益，卻也導致礦山地質環境問題的頻繁發生，尤其是采煤塌陷區的出現，嚴重破壞礦區自然地貌景觀、水平衡系統，誘發各種地質災害，如滑坡、泥石流、崩塌等，造成一系列生態問題和經濟損失。

過度開采礦產資源，會導致環境出現嚴重問題。礦山地質和環境的問題主要有以下幾種：

一是過度開采礦區，導致土地資源遭到破壞。

二是礦產地受到自然災害引起地質環境問題。

三是過度開采礦產資源導致地下水位流失。

四是開采礦區導致水土污染。開采礦產資源過程中，會大量排放污水，同時會對附近的地下水系統造成嚴重影響。

為解決日益嚴峻的礦山地質環境問題，我國陸續出臺相關政策和實施意見，加強對礦山地質環境問題和災害的重視程度，如《礦山生態環境環保和污染防治技術政策》，堅持“強化法治、綜合治理”基本原則，貫徹落實科學發展觀，大力發展綠色循環經濟，解決礦區遺留問題，提高礦山廢棄物資源化水平和治理水平。同時，鼓勵各省市結合實際礦山地質條件，采用更具實效性和科學性的治理措施，有效治理不同地質環境下的采煤塌陷區礦山地質問題，因地制宜，優化調整治理模式，如生態恢復、旅游開發、生態產業園等，使治理區居民群眾生活和生產得到有效保障[1]。

同時，在治理和防護礦山地質環境的過程中，要加大地質監測力度，對周邊環境進行充分的研究。還要加強相關技術開發和應用，建立市場運作和政府引導的雙向機制，共同提升礦業開采成效。

1 采煤塌陷區礦山概況及主要地質環境問題

1.1 采煤塌陷區礦山概況

該礦山1975年啟動開采，開采深度由-280至-900m標高，煤田主采區為下石盒子組煤層和二疊系下統山西組二2 煤層，采煤區內整體結構較為復雜，區內斷層較多，使用的開采技術簡單，如長臂后退式采煤法，經過多年開采，逐漸形成較大面積的塌陷坑、地裂縫，導致區域內建筑物和整體耕地面積沉降，給居民生活和生產帶來極大不便。根據調查顯示，該采煤塌陷區地層以粘性土為主要土體，夾雜有人工填土、粉土、砂性土等，地下水位一般深埋在3～4m 以下。

1.2 采煤塌陷區礦山主要地質環境問題

采煤塌陷區地質災害主要由滑坡、泥石流、地面沉降、土地資源流失、不穩定邊坡等問題，其中，滑坡主要有楔形體巖質滑坡、黃土滑坡、巖質滑坡，土體結構穩定性差，一旦遇到采煤工況改變和惡劣天氣變化的情況，很容易導致滑坡出現[2]。泥石流大多因采煤塌陷區松散體堆積物，如廢渣、建筑垃圾、煤矸石棄渣等，如果遭遇暴雨、大風等惡劣天氣，極易引發泥石流問題[3]。在該采煤塌陷區礦山中，塌陷中心深度在0.5～5m 范圍內，平均深度為2.76m，伴有大量地裂縫，采煤塌陷區塌陷程度基本屬于中重度塌陷，少量屬于輕度塌陷（具體見表1）。而且，礦區地下水位較淺，導致大量耕地和居民房屋陷入水中，在枯水期會形成沼澤區，導致耕地長期無法恢復。雨季時期，塌陷區積水面積甚至超過了20.00km2，耕地總損毀面積達3.15km2。

表1 采煤塌陷區塌陷程度分級（單位：m）

該采煤塌陷區主要出現的問題是地面沉降、土地資源流失，以及由此導致的衍生問題。這是因為在計劃經濟時期，為追求更多經濟效益，該礦山企業在開采過程中只注重煤炭開采，不重視環境生態保護和修復，最終出現大面積塌陷和積水，嚴重損壞生態環境，大量土地資源流失，地面塌陷和積水引發各種地質災害，如滑坡、泥石流等，給礦區居民生活和生產造成不便。

2 采煤塌陷區礦山地質環境治理思路

現階段，采煤塌陷區礦山地質環境治理應當積極應用先進環境治理理念和方法，結合治理區實際情況和未來發展方向，采用科學適宜的治理措施，逐漸實現人與礦山、人與自然的和諧相互。針對該采煤塌陷區的情況，可確定礦山地質環境治理思路：

1.開發旅游資源，建立礦山地質公園，采煤塌陷區地表形式較為多樣，可以在地質環境治理的同時，保留這些特殊地表形態，作為典型示范和教育基地，還可將其融入當地旅游體系，建設景觀山體、人工湖等。結合當地歷史文化和旅游資源，建立采煤坍陷區生態旅游或歷史文化景觀旅游體系，實現礦山地質環境保護與經濟效益的共同實現。

2.開展綠化工程，注重生態修復治理，強化植樹、植草等方式，加快礦山生態環境恢復速度[4]。

3.促進耕地恢復，建立生態農業園，積極治理地裂、波狀地等問題，促進基礎耕地恢復，發展生態農業。

3 采煤塌陷區礦山地質環境治理模式

3.1 土地復墾治理模式

該模式適合地表塌陷1.5m 內、地表常年無積水的輕度塌陷區域，該治理區域地表輕微下沉，地表出現高低不平的情況，但高差較小，治理難度不高。針對治理區中存在的大面積農耕用地，需提前勘察確定工作量和處理措施，如回填處理措施。先將耕地上熟土剝離存儲，剝離深度為50cm，然后將開挖人工湖的生土回填，回填標高為31.5m，最后將剝離的熟土覆蓋平整，恢復土地生產能力，達到可利用狀態。隨后，在恢復后的耕地上種植各種經濟作物，為當地居民群眾和企業帶來巨大的經濟效益。

3.2 生態修復治理模式

生態修復治理模式，主要適用積水深度常年保持在3m 以上、已經形成大面積積水的重度塌陷區域，是利用生物措施和治理工程對采煤塌陷區進行治理，但原有土質條件已經受到嚴重破壞，無法恢復至原有土地類型[5]。該采煤塌陷區原有地質和水文情況較好，選擇植樹造林、種草的方式，可以實現生態快速治理和恢復。例如，可以栽植各類觀賞性植物、建造林帶，為快速成林展現景觀效果，可選擇適合當地生長的紅櫸、法國梧桐、銀杏、七葉樹等，將種植間距控制在6m 左右。在樹種選擇和栽種時，紅櫸胸徑在13cm 左右，銀杏胸徑、高度和土球直徑為15cm、4m、1.0m 左右，法國梧桐和七葉樹的胸徑在12cm 左右。或者種草增加整體綠化效果，涵養水源，提高植草重視程度，在植樹區域或者某些固定位置，播撒草籽或者種植草皮，防止水土流失，美化環境。

此外，經過各種水生植物的種植，逐漸形成凈化型濕地生態系統，促進水質改善，為周邊居民和工業供水提供支持。

3.3 旅游開發治理模式

旅游開發治理模式需要結合當地情況、特點、歷史文化等，最大限度利用大面積、重度程度塌陷區域和常年積水區域，將其打造為旅游城市。一方面，該采煤塌陷區土體工程地質條件和水文條件較好，且地下水資源豐富，可以因地制宜，利用建立人工濕地公園的方式逐漸改善礦區生態環境質量，保障邊坡基本穩定性，并為周圍群眾提供休閑、娛樂、度假場所，同時獲得經濟效益、社會效益和生態效益[6]。例如，建立人工湖和人工島，可以建設一個總面積在3km2左右的橢圓型人工湖，根據地下水位埋深5.9～7.1m，標高22.2～25.5m 的特點，選擇便于構成人工湖的天然地形，確定最高水位和湖底高程后建設開挖人工湖，并通過地下水、沱河、降雨等補充人工湖水源[7]。人工島要結合地形和濕地公園實際情況，共設計建設六個人工島，其中五個形似麥穗，不同人工島功能不同、主題不同，如會展中心、博物館、游樂中心、歐美小鎮等，人工島的坡比設計應與護坡坡比相同，島頂高程超過最高水位，上坡坡比較為平緩，一般為1:6/7，底部坡比較為陡峭，為1:3/4；人工島邊坡采用30cmM10 砌石護坡，每間隔一段距離設置一條伸縮縫。在公園廣場位置，為體現公園景觀性，可選用雪松、香樟、桂花、銀杏等樹種交錯種植，種植間距為2m×2m。完善公園基礎設置，不僅保障采煤塌陷區地質環境治理效果，還能獲得一定經濟效益和社會效益。針對距離城區較近、塌陷面積較小的區域，利用其豐富的地質條件建立礦山地質公園，體現塌陷區地表多樣化特征，保留最具代表性的塌陷景觀，大力開發旅游業。

3.4 綜合治理模式

對以上三種治理模式進行整合分析后，確定可采用綜合治理模式對采煤塌陷區不同塌陷情況進行治理，構建一種大區域綜合治理模式，將采煤塌陷區治理與當地種植、旅游等產業相互融合[8-9]，與新農村建設相互融合，遵循宜旅則旅、宜養則養的因地制宜治理原則，構建“山水林田湖草生命共同體”，逐漸實現治理區綠色、永續發展[10-11]。在該采煤塌陷區礦區經過治理，已經實現了該區域地質環境的改善，目前已經形成3.00km2的人工湖湖水面積，綠化林地面積達到2.33km2，部分耕地和建筑用地也得到相應恢復，區域地質環境改善情況良好，取得了一定示范工程效應。

4 結語

總而言之，為實現生態可持續發展，針對采煤塌陷區礦山地質環境問題，應當不斷提升治理重視程度，詳細了解采煤塌陷區礦山災害類型和特點，結合礦區實際情況、群眾需求和未來發展目標，確定采煤塌陷區礦山地質環境治理思路和治理模式，包括土地復墾治理模式、生態修復治理模式、旅游開發治理模式、綜合治理模式，兼顧生態效益、社會效益和經濟效益，最終取得良好環境治理效果。當前礦產的地質環境問題已經變得日益嚴重，是關系到國家經濟發展的重要因素，是國家發展富強的重要資源，對礦產地質環境和資源的保護需要引起高度的重視，應該加強相關治理措施和方案，加強對礦產資源開發過程的綜合治理，完善礦產資源地質環境保護的相關法律法規，提高保護地質環境的資金投入，建設礦產地質環境標準化的體系。同時，對需要進行環境保護與治理的礦區，對進行開采中各項的開采活動帶來的影響進行評估，結合治理礦區的地質及環境條件，進行可能引發的環境問題的預測分析。礦山地質環境的質量是長期且復雜的工程，需要在開發礦產資源的同時，加強對環境的管理。我們應嚴格按照開發方案進行開采，在開采過程中，保護好植被資源，減少對環境的破壞。