采空區塌陷及沉陷區治理方式探析

高帥帥

(陜西小保當礦業有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

隨著社會的快速發展，人們對一次能源的需求也隨之急劇增加，雖然煤炭在一次能源消耗中所占比例呈下降的趨勢，但是對煤炭的需求仍居高不下。煤炭的大量生產和運輸，給當地的大氣、地表水、植被以及生態環境造成了嚴重的破壞[1-3]。開采后的固體廢棄物、煤矸石長期堆放在地面上，在自然條件下煤中有害元素會發生不同程度的遷移琳溶[4-5]，給水體和土壤造成了嚴重的污染，并且在開采過后形成了大片的采空區。隨著時間的推移，采空區出現不同程度的沉降和塌陷，甚至頻繁出現塌陷式地震，使本就脆弱的生態更加雪上加霜，也成為制約當地經濟持續發展的重要因素。

與此同時，隨著時代的進步，“綠水青山就是金山銀山”和“發展絕不以犧牲環境為代價”的理念深入人心。采空區塌陷及環境惡化的問題也成為相關部門關注的焦點，預防采空區塌陷及塌陷區的治理成為亟待解決的問題。

1 采空區塌陷現狀及危害

1.1 采空區塌陷現狀

我國資源型城市共計262座而且呈現北多南少、西多東少的態勢。我國煤炭礦井主要以井工為主，原煤的95%以上都是由井工礦井生產，且大多采用長壁采煤法，全部垮落法處理頂板，并且開采規模和開采速度與日劇增，致使塌陷區的面積急劇增加。隨著社會經濟及科技的迅速發展，采掘設備的研發也得到了很好的發展，礦井的開采規模和開采速度急劇增快，致使沉陷區面積急劇增加，我國上規模的礦井有100多座，而采煤沉陷區超過4 000 km2的礦井達到70%。采煤沉陷區分布在20多個省市150多個縣區，其中在沉陷區生活的居民達到2 000多萬人，且沉陷區每年以210 km2的速度增長，每年由于煤炭開采形成的塌陷區占全國塌陷區10%，而復墾利用面積，僅為20%左右，對當地人民的生活和經濟的發展產生了很大影響。采空區塌陷總體呈現出面積大，速度快和復墾率低的特點。

1.2 沉陷區的危害

當采空區沉陷后就會對當地的地形地貌、氣候條件、地下含水層及水土流失產生較大的影響。發生沉陷后，地面會出現成群性、線性延伸、方向性強的裂縫，導致地表耕地被破壞，數畝良田荒廢大量農民失地待業，耕地面積大大減少[6]，當有較多槽形洼地時會聚集大量的積水，致使地表的水系也遭到破壞，進一步加劇水土流失和環境污染，建筑物也會遭受不同程度的破損，人們不得不搬離家園。與此同時，沉陷區也會給煤礦的安全生產帶來一定的隱患。例如，我國老礦區黃淮中部地區的地勢比較平坦，所以底下的潛水位較高，煤礦的沉陷區潛水位隨著地面的下沉而上升，大多地方潛水位與地面標高相同甚至接近地表，在雨季到來之時會有大面積的積水，尤其是淮北地區，常年積水的地區占塌陷地區的比例達3成以上；在晉陜蒙地區氣候干旱少雨，降水量少，植被覆蓋率較低，生態系統脆弱，由于沉陷區的快速增加，對當地生態系統造成了毀滅性的破壞，進一步加劇土地荒漠化；在高原高寒的山區，當地的地貌景觀、植被隨著采空區的沉陷遭受嚴重的破壞，形成大量不穩定的邊坡，對當地的生活和經濟發展產生較大的影響。

2 沉陷區的治理模式

沉陷區給當地的經濟及人們的生活水平造成了很大的影響，甚至成為制約當地發展的因素。本著因地制宜、綜合治理、順應自然、尊重自然的原則，對沉陷區采用土地復墾技術、土壤修復技術和景觀技術等模式進行治理，以期實現經濟發展與環境保護雙贏的局面。

2.1 土地復墾

采空區的沉陷導致地形地貌破壞、水土流失和耕地面積大大減少，恢復耕地面積、保持水土、恢復當地生態環境保護環境成為治理沉陷區的首要任務和內容。土地復墾分為工程復墾和生物復墾[7]，工程復墾遵循因地制宜的原則，采用深挖墊淺、充填復墾和依山就勢等技術。如在高原高寒地區采用引水代填，依山就勢的技術，依照“地質+生態”“自然恢復+工程治理”的方式進行治理。生物復墾技術采用關鍵層再造，用菌肥、微生物活化劑、增加有機質和腐殖質等增加土壤肥力，為植物的生長提供必需的營養物質，改善植物的生長周期。陜西神東、江西和黃河流域部分礦區用微生物進行治理對當地土壤有機質、腐殖質和植物生長周期都有很好的作用[8-12]。土地模式也在廣泛應用，既可以治理沉陷區同時又改善土質增加耕地面積等，為當地的可持續發展注入了源源不斷的活力。

2.2 發展接替續代產業

當今社會經濟的高速發展，使得人們對生活方式和生活質量追求也發生了翻天覆地的變化，更加注重于精神的追求。在治理沉陷區的同時因地制宜，開發第三產業，開發礦區旅游。例如，延安市在黃陵礦區附近建設紅色旅游區，淮南礦區建設了多個濕地生態公園和生態公園，以及徐州市在治理沉陷區的過程中，大力發展第三產業和接替產業，均促進了當地經濟平穩快速的發展。

2.3 水資源再利用技術

水資源的治理及如何再利用也是治理沉陷區中舉足輕重的一環。在治理過程中對水質進行檢測，然后分類致用，農業灌溉、水產養殖、開發濕地公園以及引水代填。陜北神東、淮南等礦區在治理過程中，致力于打造生態公園、人工湖泊、濕地公園等，不但減少了沉陷區污水對環境的危害，同時使水資源循環再利用，大大緩解了當地的用水情況。生態公園和濕地公園的打造可以有效的調節當地氣候環境的同時，人們還可以利用閑暇之時有地可練、有地可玩，提高了人們的幸福指數。

3 沉陷區治理建議

3.1 礦企應主動落實相關政策

在全世界范圍內，綠色發展較好的國家，其礦山企業在主動履行義務，“誰開采，誰治理”中也做的較好。近年來，我國從國家到地方分別出臺了若干法律條例和規定，但是企業自主承擔治理的較少，所以有關單位應盡快完善法律體系，同時完善符合當地配套的土地政策，加強監管機制的建設，使其有法可依、執法必嚴。大多礦山企業認為綠色發展就是綠化工程，這大大偏離了綠色發展的理念。因此，礦山企業還應高度重視國家綠色發展的理念，從本質上建設綠色礦山，自主承擔礦區的生態修復和綠色礦山建設。

3.2 共建綠色礦山

礦山開發由地質勘探、礦山設計、礦山生產和閉礦4個階段構成。在當今科技迅速發展的時代，應在每個階段都考慮生態修復。在地質勘探過程中應對可能產生的生態影響進行預判，通過應用新技術來盡量減少生態損害，并且及時進行修復，將開采后的生態修復費用也納入開采成本，為后續一系列的開采設計提供法律科學依據；在礦山設計階段不僅要考慮煤炭開發利用的最佳方案，同時也應將生態修復方案納入礦山設計中，編制“邊采邊修，上下治理”的設計方案，明確開采范圍和保護范圍等；在礦山開采階段，邊開采邊修復的同時，應用新技術對開采過程產生的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)及地表沉陷等進行及時處理，并建立定期的修復計劃和驗收制度，監測煤炭開采過程中對生態破壞和修復的動態變化，實現綠色和經濟效益的最大化；閉礦階段也是生態修復的收尾階段，應分析前期修復過程中存在的問題，編制可行性、全面性和精準性的修復方案，保證閉礦后的生態環境仍然可以與當地生態系統相適應、可持續發展。總之，各個階段均應在新理念新思想指引下，以科技創新的方式將礦山開采對生態環境的影響最小化。

3.3 合理布局

大量礦山企業的破壞性開采，造成了大量沉陷區，甚至頻繁出現塌陷地震，對當地生態環境造成了嚴重的破壞。所以，應合理布局，讓煤礦開采與生態環境這一對矛盾逐漸轉化為互惠互利的局面。面對這一問題，國家和當地政府也出臺了一系列的政策和法律法規，礦山企業在開采過程中應科學評估“煤炭開采+生態修復”后對當地生態環境的影響，針對不同的地域環境、地形地貌，分區、分地、分礦進行科學論證，形成“一地一策、一礦一策、一坑一策”，實現經濟與生態環境共同發展，甚至優于過去。例如，山東四胡省級自然保護區內煤炭保護性開采其生態環境不但未遭受到破壞，反而更優于開采前。

4 結語

建設和發展綠色礦山、智慧礦山符合生態文明的核心理念，也是未來煤炭行業發展的必然趨勢。當今綠色礦山的建設主要表現在礦山復墾、綠化和開發再利用等方面，但是復墾率和利用率較低，與真正發展綠色礦山還是有一定的差距。綠色礦山是一項復雜的系統工程，其貫穿礦山勘探、礦山設計、礦山生產和閉礦全過程，在每個環節中都應當按照科學、低耗、高效和環保的理念開發利用，并且付諸于實踐中。通過法律法規的不斷完善，企業也應提高新時代的發展理念觀念意識，只要堅持走綠色發展的道路，我們終將會建設成真正的綠色智慧化礦山，實現礦山資源開發與生態環境保護協調發展。