我國采煤沉陷區生態環境現狀與治理技術發展趨勢

楊存慧

（國能神東煤炭集團生態環境管理中心，陜西 榆林 719315）

采煤沉陷區是指在煤礦開采過程中，由于煤炭資源的抽采導致地下巖層受到壓縮沉降，進而引發地表沉降的地區。這些地區由于長期以來的采煤活動，造成了地質地貌的改變，進而嚴重影響了生態環境的穩定與可持續發展。

1 采煤沉陷區的形成原因

1.1 煤礦開采導致地下巖層受壓

煤礦開采過程中，為了獲取地下的煤炭資源，需要進行礦井開挖和煤層抽采。這個過程會使得地下巖層受到巨大的壓力，導致巖層產生塌陷和沉降現象。煤層抽采會使得地下礦洞空間產生塌陷，形成空間的坍塌，進而導致地表出現不同程度的下沉，形成沉陷坑或坑陷。這種巖層受壓導致的沉陷現象是采煤沉陷區形成的重要原因之一。

1.2 煤炭資源抽采導致地表沉降

煤炭資源的抽采還會導致地下水位下降。在煤礦開采過程中，大量的地下水會被抽取出來，不僅會影響地下水位，還會導致地下水資源減少。地下水資源的減少可能會導致地下巖層失去一部分的支撐作用，進而引發巖層沉降和地表下沉現象。同時，地下水位下降還會導致地表的干旱化和土壤的不穩定，進一步加劇地表沉陷的程度[1]。

1.3 采煤引發地質災害

煤礦開采活動還可能會引發地質災害。在采煤過程中，可能會遇到地質構造的不穩定區域，或者采煤工程操作不當導致巖層破裂，進而引發地震、地面塌陷等災害事件。這些地質災害不僅會對生態環境造成直接破壞，還會危及人民群眾的生命財產安全。

綜上所述，采煤沉陷區的形成是多種因素綜合作用的結果。煤礦開采導致地下巖層受壓、煤炭資源抽采導致地表沉降、水體排放與干擾以及采煤引發地質災害等都是導致采煤沉陷區形成的重要原因。

2 采煤沉陷區治理生態環境問題治理的重要性

首先，生態環境的惡化對人民群眾的健康和生活產生直接影響。采煤沉陷區地表下沉和地面塌陷可能導致建筑物傾斜、路面破損等，給居民的日常生活帶來極大的不便。此外，采煤活動還可能造成大氣污染和水體污染，危害人民群眾的身體健康。其次，生態環境問題對區域經濟的發展帶來制約。采煤沉陷區的生態環境問題不僅使得土地資源喪失了開發價值，還可能導致水資源匱乏、植被減少等問題，進而影響當地的農業生產和旅游業發展。再次，生態環境的惡化對生物多樣性造成威脅。采煤活動不僅破壞了地下的生態系統，還可能導致地表生態系統的破壞和生物多樣性的喪失。一些珍稀瀕危物種可能因此失去棲息地，甚至滅絕。

因此，治理采煤沉陷區的生態環境問題勢在必行。針對采煤沉陷區的生態環境問題，應采取綜合治理措施，既要解決當前的生態環境問題，又要預防未來的生態風險。同時，政府、企業和社會各界應共同努力，加強法規和政策的制定與實施，促進采煤沉陷區的可持續發展，實現經濟和生態的協調共進。

3 采煤沉陷區生態環境現狀

3.1 地質地貌特征及采煤影響

采煤沉陷區的地質地貌特征主要表現為地面下沉和地表塌陷。由于采煤活動導致地下煤層空間的塌陷，地表會因此發生沉陷，形成坑陷或沉陷坑，地表沉陷不僅給居民的日常生活帶來不便，還可能導致建筑物、道路和管道的破壞，影響當地基礎設施的穩定運行。此外，采煤還可能引發地質災害，如地震和地面塌陷。地震是由于采煤活動引起地下巖層應力的重分布，導致地殼發生斷裂而引發的。而地面塌陷則是因為采煤造成地下空間塌陷，進而導致地表塌陷[2]。

3.2 水資源問題與水質狀況

采煤活動需要大量的水用于礦井開采和煤炭處理，導致地下水位降低，嚴重影響了地下水資源的補給和水文循環。采煤引起的地下水位下降可能導致周邊地區的地下水資源減少，甚至干涸，給當地居民的用水帶來嚴重問題。另外，采煤活動還會導致地下水與地表水之間的聯系斷裂，從而影響水體的補給和水質的穩定。采煤過程中釋放的礦石中的有害物質可能滲入地下水和地表水中，導致水質惡化，威脅到周邊地區的水資源安全和生態環境健康。

3.3 土壤退化和植被覆蓋狀況

采煤活動導致地表沉陷和地面塌陷，會使采煤沉陷區的土壤遭受破壞和退化。土壤退化主要表現為土壤結構疏松、肥力降低、含水量增加等。采煤沉陷區的土壤質量下降會直接影響到當地的農業生產，降低土地的耕作能力。此外，采煤活動還會破壞植被覆蓋，導致植被減少或消失。植被是維持生態平衡的關鍵因素之一，它有助于保護土壤、調節氣候、維持水循環，以及提供棲息地和食物來源。采煤活動對植被的破壞會導致生態系統的不穩定，影響當地生態平衡。

3.4 生態系統遭受的影響和生物多樣性問題

采煤沉陷區的生態系統也受到了嚴重的影響。采煤活動破壞了地下生態系統和地表生態系統的完整性，使采煤沉陷區的生態系統失去平衡和穩定性。生物多樣性問題是采煤沉陷區生態環境問題中的一個重要方面。采煤活動導致的土地退化和植被破壞直接影響到當地動植物的生存環境，導致一些物種失去棲息地和食物來源，使得物種多樣性受到威脅，一些珍稀瀕危物種可能因此而滅絕[3]。

4 我國采煤沉陷區生態治理技術

4.1 地下水調控和人工補給技術

首先，水資源調查與監測技術是治理的基礎。通過全面調查和實時監測采煤沉陷區的地下水資源，可以了解地下水位、水質、水流方向等重要信息。這有助于科學地制定地下水調控方案，為決策者提供數據支持，確保治理的針對性和有效性。其次，人工補給技術是解決地下水資源匱乏問題的有效手段。在采煤沉陷區，由于地下水被過度開采或遭受其他干擾，地下水位可能會急劇下降，導致生態環境惡化。為了保持地下水位和水文循環，人工補給技術被采用，通過注水、引水等方式將外部水源引入采煤沉陷區，補給地下水資源。最后，地下水位調控技術是實現地下水資源可持續利用的關鍵。通過人工調控地下水位，可以在適當范圍內波動，避免過度下降。這有助于維持地下水資源的相對穩定，保障生態系統的健康發展。

4.2 土壤修復與植被恢復技術

首先，生物修復技術是一種環境友好型的修復方法，通過利用植物和微生物等生物資源來處理受污染的土壤。在采煤沉陷區，土壤可能受到煤矸石和尾礦的污染，含有害物質，如重金屬等。通過合理選擇適應采煤沉陷區環境的植物和微生物，可以促進有害物質的分解和轉化，從而減輕土壤污染程度，恢復土壤的自然功能。其次，植被恢復技術在治理過程中也起到至關重要的作用。在采煤沉陷區，由于采煤活動和土地沉陷導致植被破壞和退化。通過引種、種植和養護適宜的植物，可以有效地恢復植被覆蓋，提高土壤的固結性和抗侵蝕能力。植被不僅有助于固定土壤，減少土壤侵蝕，還能提供棲息地和食物源，促進生物多樣性的恢復。另外，土壤改良技術也是壤修復的重要手段。通過添加有機物質、礦物質等改善土壤的物理性質和化學性質，提高土壤的肥力和水保持能力，減輕水分蒸發和土壤風蝕的影響。這種技術有助于增加土壤的持水量，提高采煤沉陷區土壤的生態環境適宜性，為植被的恢復和生態系統的穩定創造良好的條件。

4.3 水體污染治理技術

首先，污水處理技術是處理采煤活動產生的排放污水的關鍵措施。通過收集、處理和凈化排放污水，可以有效地降低其中的污染物濃度，避免對周邊水體和土壤造成嚴重影響。在污水處理過程中，采用物理、化學和生物等多種方法，對污水進行逐級處理，使其達到符合環保標準的排放要求。其次，沉降池技術是污水處理中的一項重要技術。通過在水體流動路徑中設置沉降池，利用池內的自然沉降和過濾作用，可以有效去除水中的懸浮顆粒和污染物。這些顆粒和污染物會導致水體渾濁和富營養化，而沉降池的運用有助于凈化水體，提高水質。最后，水體生態修復技術在治理過程中也具有重要意義。采用濕地生態修復和人工濕地等技術，可以重建水體生態系統，提高水體的自凈能力。濕地是自然的生態過濾器，能夠吸附和降解污染物，同時提供良好的棲息地，有助于促進生物多樣性的恢復。通過人工濕地的建設，可以模擬自然濕地的功能，加強水體的凈化過程，使其恢復到更接近自然狀態的水質。

4.4 生態環境綜合治理技術

生態工程技術是一種綜合性的生態治理手段，通過結合多種生態工程手段來實現對生態環境的修復和改善。在采煤沉陷區，由于采煤活動和煤矸石堆積等原因，導致土壤受損，植被喪失，濕地減少，生態系統嚴重破壞。通過植被恢復、濕地建設、土壤修復等技術手段，可以重建受損的生態系統，提高土壤質量，促進植被生長，增加濕地面積，恢復生物多樣性。這些措施有助于改善采煤區的生態環境，減輕土地沙漠化、水土流失等問題，為當地居民提供更好的生活環境。另外，推廣綠色采煤技術也是生態環境綜合治理的重要方面。傳統的采煤方式可能會導致地下煤層氣涌出，造成環境污染和安全隱患。而綠色采煤技術采用礦井煤層氣抽采和高效清潔采煤等先進技術，有效控制煤層氣的排放，減少溫室氣體的釋放，降低對大氣環境的影響。同時，高效清潔采煤技術的應用可以提高采煤效率，減少資源浪費，對礦區的生態環境保護和可持續發展具有積極的推動作用。

5 我國采煤沉陷區生態治理技術發展趨勢

5.1 現有技術的改進與創新

首先，通過引入先進的傳感器、監測設備和數據分析技術，實現對采煤沉陷區生態環境的實時監測和精準預測，為治理工作提供更科學的依據和決策支持。其次，將多種治理技術進行組合應用，形成一體化、協同作用的治理方案，以最大程度地發揮不同技術的優勢，提高治理效果。最后，針對不同采煤沉陷區的特點和問題，制定個性化的治理措施，充分考慮當地資源、氣候和社會經濟條件，以確保治理方案的可行性和實效性。此外，加強生態學、植物學等學科研究，推廣濕地建設、人工濕地和植物修復等生態修復技術，以促進采煤沉陷區生態系統的恢復和重建。

5.2 新興技術在治理中的應用前景

首先，生物酶解技術、微生物修復技術等生物修復技術能夠高效降解有害物質，促進土壤和水體的凈化。生物酶解技術利用酶的催化作用，加速有機物的降解和分解，有助于恢復土壤的肥力和生態功能。微生物修復技術通過引入特定的微生物群落，實現對有毒物質的降解和清除，促進土壤的自然修復過程。生物修復技術不僅能夠有效改善土壤質量，還能提高植被覆蓋率，促進植物生長，從而恢復采煤沉陷區的生態系統。其次，人工智能技術可以實現大規模數據的快速處理和分析，從而實現智能監測和預警。通過對監測數據的實時分析，可以及時發現和處理生態環境問題，提高治理的效率和準確性。物聯網技術可以將各種傳感器和設備連接起來，實現數據的實時傳輸和共享，從而實現智能管理和決策。例如，利用物聯網技術可以對土壤濕度、溫度、光照等環境參數進行實時監測，實現對植被生長的精準控制，提高治理效果。最后，綠色礦業技術包括清潔能源替代傳統能源、高效利用資源等措施。通過采用清潔能源，如太陽能、風能等替代傳統的煤炭能源，可以減少采煤活動對環境的影響[4]。

5.3 跨學科合作與綜合治理

首先，生態環境治理需要多學科的綜合應用，涉及地質學、水文學、生態學、環境科學等多個學科領域。跨學科合作將為治理工作提供更多元化的思路和技術支持。其次，生態環境問題是一個系統工程，綜合治理是有效解決問題的關鍵。政府、企業、科研機構、社會組織等不同主體要形成合力，共同制定和實施綜合治理方案，形成協同效應。最后，治理技術的發展趨勢必須符合可持續發展的原則，既要解決當前問題，又要考慮長遠規劃。在治理過程中，要注重社會、經濟和環境的協調發展，實現經濟發展和生態保護的良性循環[5]。

6 結語

采煤沉陷區治理技術的改進與創新、新興技術的應用前景以及跨學科合作與綜合治理的發展趨勢將共同推動采煤沉陷區生態環境治理工作邁上新的臺階。只有不斷探索和創新，將先進的科學技術與實際應用相結合，形成科學合理的治理方案，才能實現采煤活動與生態環境的協調發展。