地下開采煤礦區新增補充耕地與煤礦開采相互影響分析：以龍巖市某地下開采煤礦為例

梁宏偉

（福建省 121 地質大隊，福建 龍巖 364021）

0 引言

福建省人均耕地面積不足半畝①1 畝≈666.67 m2，長期低于聯合國糧食及農業組織所規定的人均耕地警戒線，糧食安全問題形勢嚴峻[1]。福建省新增耕地主要來自土地開發、整理復墾[2]，礦區土地復墾后耕地社會價值大幅提升，社會效益顯著，恢復了土地的使用價值，是礦業城市補充耕地的重要途徑[3]。盤活開發區低效用地是未來耕地保護的一個重要方向[4]，地下開采煤礦區土地綜合整治利用就是將礦山生態修復與土地整理等項目結合，以達到保護耕地的目的。我國耕地占補平衡政策已由最初的數量平衡發展，到數量質量雙重平衡的層面[5-6]，再到現在已進入“數量-質量-生態”多重平衡的嶄新階段，在加強“補充耕地”質量建設、管理與監督的基礎上，由鼓勵耕地開發逐步向土地整理、復墾與綜合整治轉化[7]。如何保證經過土地整治項目后新增的補充耕地不僅在數量上達標，更要在質量上達標，是當前需要面對的關鍵問題。而耕地質量包括構成耕地的土壤、地形、水文等自然要素，以及農業小氣候、農田灌排條件等環境狀況兩部分[8]，地下開采煤礦區新增補充耕地項目要做到數量和質量雙達標，就要從多角度對項目的可行性進行分析評價。

為科學利用土地資源、平衡土地利用結構，擬在龍巖市某地下開采煤礦區地表適宜位置開展土地整治項目，新增數量和質量均有保證的補充耕地，對該煤礦局部地表區域新增補充耕地的可行性進行論證，分析補充耕地開發利用與煤礦生產之間的相互影響關系，確保新增補充耕地項目順利落地。

分析評價范圍主要為補充耕地與煤礦礦區重疊區域及周邊可能影響的區域。評價區屬于低山丘陵地貌單元，山巒起伏，山嶺走勢南高北低，延綿長約3.5 km。區內出露地層主要為二疊系文筆山組（P2w）、童子巖組（P2t）及翠屏山組（P3cp），其中文筆山組巖性主要為深灰-灰黑色泥質巖、粉砂巖夾少量石英細砂巖，童子巖組巖性主要為泥巖、粉砂巖，翠屏山組巖性主要為泥巖、砂巖及砂礫巖。井田內南北構造有差異，北部褶皺斷裂均發育，以斷層為主；中部斷裂發育，褶皺較弱；南部褶皺較強烈，斷裂亦發育，斷層眾多。土地整治項目規模面積為0.083 7 km2，新增耕地面積0.070 2 km2，擬新增補充耕地位于煤礦礦區范圍內，占礦區面積的0.75%。補充耕地主要用途為水田及旱地，灌溉水源為補充耕地西側及北側5～110 m 外自南向北再向東流經的小溪，土地整治區域坡度為9°～13°，土地利用現狀為有林地和其他林地，通過土地整治后，將提高原有的地類等級。

1 補充耕地開發利用對煤礦生產影響分析

在補充耕地開發利用過程中，由于人為裂隙、水田滲漏、溝渠溢流等因素，可能導致溝通各種水源造成礦井充水，影響煤礦安全生產；由于政策因素，可能導致煤礦無法到期續證。因此，需要摸清補充耕地區域現狀，并從礦區資源儲量、礦井采掘工程、礦區水文地質條件以及劃定補充耕地后煤礦續證相關現行政策等方面分析補充耕地開發利用對煤礦生產的影響關系。

1.1 補充耕地區域土地利用現狀及周邊環境條件

補充耕地區域土地利用現狀為有林地和其他林地，土地利用結構單一。其中，有林地面積為0.002 4 km2，占補充耕地規模面積的2.87%；其他林地面積為0.081 3 km2，占補充耕地規模面積的97.13%。礦區采礦權范圍內基本農田主要集中在礦區東南角，多為水田，大部分田塊面積小，耕作層較薄，耕地等別較低。煤礦區開采方式為地下開采，地表構筑物主要包括工業場地、排矸場、硐口區及礦山道路。該煤礦的主井、工業場地、煤臺、行政生活區、炸藥庫、礦山公路等占用地類主要為采礦用地，整個煤礦生產項目區土地權屬清楚，無土地權屬糾紛。

補充耕地周邊地表水體主要為流經西北部的小溪，自南向北流經井田西側、北側；井田東南部存在三處水庫，距離補充耕地均較遠。補充耕地區域植被茂密，未發現較大的地質災害體。周邊的主要居民區為補充耕地西南側的自然村，距離補充耕地范圍約1.2 km。補充耕地西北側外圍有縣道經過，交通便利。補充耕地周邊無自然保護區、人文景觀、風景旅游區等敏感區。

1.2 補充耕地區域與礦區資源儲量估算范圍疊合分析

礦區含煤地層為童子巖組第三段（P2t3），可采煤層主要包含5 層，為1下號煤層、2 號煤層、4 號煤層、5 號煤層、6 號煤層，其中，1下號煤層為不穩定部分可采煤層，2 號煤層、4 號煤層、5 號煤層為較穩定大部分可采煤層，6 號煤層為極不穩定零星可采煤層。依據該礦山2012 年資源儲量核實報告，通過將補充耕地范圍、礦區范圍及資源儲量估算范圍疊合（圖1）可知：補充耕地在平面上未與煤礦資源儲量估算范圍重疊且距離較遠，深部無可采煤層賦存。其中，1下號煤層頂板主要為粗粉砂巖，底板為粗粉砂巖和中薄層細砂巖，1下號煤層平均厚度0.65 m，補充耕地范圍與1下號煤層無重疊，補充耕地范圍在平面上距離1下號煤層最近為798 m；2 號煤層頂板為粗粉砂巖、細砂巖及中薄層細砂巖，底板為泥巖、細粉砂巖，2號煤層平均厚度0.72 m，補充耕地范圍與2 號煤層無重疊，補充耕地范圍在平面上距離2 號煤層最近為147 m，最近點煤層開采標高+150 m，地面標高+355 m；4 號煤層頂板為細粉砂巖、砂質泥巖，底板為泥巖，4號煤層平均厚度0.69 m，補充耕地范圍與4 號煤層無重疊，補充耕地范圍在平面上距離4 號煤層最近為742 m；5 號煤層頂板為厚層狀泥巖、砂質泥巖，底板為細粉砂巖，5 號煤層平均厚度1.29 m，補充耕地范圍與5 號煤層無重疊，補充耕地范圍在平面上距離5號煤層最近為163 m，最近點煤層開采標高+100 m，地面標高+352 m；6 號煤層頂板為薄層狀細粉砂巖或粗粉砂巖，底板為薄層狀細粉砂巖，6 號煤層平均厚度0.80 m，6 號煤層位于煤礦東南角，與補充耕地范圍無重疊，相距約4 km，基本無影響。補充耕地區域處于礦區煤礦資源儲量開采范圍之外的地塊。

圖1 補充耕地與礦區、煤礦資源量估算范圍疊合圖Fig.1 Overlay diagram of supplementary cultivated land and estimated range of mining area and coal mine resources

1.3 補充耕地開發利用對礦井采掘工程影響分析

井田設計采用斜井開拓，投產時井口5 個，分別是+385 m 主斜井、+410 m 排矸平硐、+375 m 進風平硐、+395 m 副斜井和+447 m 風井，后兩個為出風井。其中，+385 m 主斜井已配備φ2.0 的絞車，擔負井田的出煤任務；+395 m 副斜井擔負井田的排水、運人兼作一采區回風；+410 m 排矸平硐擔負井田的排矸、進風、下料、敷設管線等任務；+447 m 風井擔負井田的回風井；+375 m 進風平硐擔負井田的輔助進風任務。根據現場調查及相關資料，補充耕地下無煤礦巷道不在煤礦開采巖移錯動影響范圍之內（圖2）。

圖2 補充耕地與煤礦采掘工程平面疊合圖Fig.2 Overlay diagram of supplementary cultivated land range and coal mining project plane range

1.4 補充耕地開發利用對礦區水文地質條件影響分析

補充耕地區域為第四系孔隙含水巖組、二疊系上統翠屏山組裂隙含水巖組、二疊系中統童子巖組第三段裂隙含水巖組及二疊系中統文筆山組隔水巖組，補充耕地下無采空區（圖3）。其中，第四系孔隙含水巖組主要由基巖風化的殘積、坡積物及溝谷中洪積、沖積物組成，分布于山坡及溝谷中，厚度一般不超過10 m，含季節性孔隙型潛水，富水性弱-中等；二疊系上統翠屏山組裂隙含水巖組厚度大于200 m，分布于礦區東部和中部，由砂巖、砂質泥巖等組成，屬不均勻裂隙承壓含水巖組，含水性不均勻，除在巖層風化裂隙帶、斷層破碎帶及底部砂礫巖中等富水外，通常巖層弱富水；二疊系中統童子巖組第三段裂隙含水巖組厚度267 m，由砂質泥巖、細砂巖及煤層等組成，含裂隙承壓水，含水不均勻，富水性弱；二疊系中統文筆山組和童子巖組第二段及第一段為隔水巖組，二疊系中統文筆山厚度大于420 m，童子巖組第一段（P2t1）厚度為85 m，童子巖組第二段（P2t2）厚度為90 m，巖性主要由細粉砂巖、砂質泥巖及泥巖等組成，通常裂隙不發育，為相對穩定隔水巖組。

圖3 補充耕地區域水文地質圖Fig.3 Hydrogeological of supplementary cultivated land area

補充耕地內及周邊主要有F0斷層、F5斷層、F27斷層。其中，F0斷層為逆斷層，東西走向4 200 m 以上，貫穿整個井田，控制含煤地層在整合區北部的展布；F5斷層為正斷層，南北延伸長達3 600 m 以上，貫穿北部井田，傾角淺部較陡，中部、下部平緩在15°～25°之間，對北部井田內的含煤地層的空間分布起到巨大的控制作用；F27斷層為正斷層，走向NE，傾向SE，傾角77°，落差60 m，對井田內主要煤層無破壞。評價區內斷層主要為導水性弱-不導水斷層（圖4），但由于受多條斷層的切割，煤層的連續性受到一定程度的破壞，而且為地下水的運移和儲存創造了條件，使一些本來隔水或富水性弱的巖層局部變成不均勻裂隙含水帶。巷道內滴水、淋水等現象的發生大都出現在斷層破碎帶中，出水量初見時大，以后逐漸變小，雨季大，旱季小。評價區內斷層主要受大氣降水的影響，雖然部分含水但導水性較差補給來源有限，一般不會有大的突水危害。

圖4 I-I’線剖面圖Fig.4 Sectional drawing of I-I’ line

該煤礦礦區水文地質類型屬巖溶裂隙類中等型。礦區童子巖第三段地層中裂隙含水層是礦井的直接充水含水層，但其含水層厚度小，補給條件較差，靜儲水資源量十分有限，富水性弱-極弱。礦井巷道揭露含水層或含水斷層時，地下水可直接或間接進入井下巷道。局部裂隙含水層直接接受大氣降水的補給，對上山開采的礦井充水影響具有明顯的季節性動態變化，枯季礦井涌水量顯著減少，巷道基本呈現干燥現象。此外，礦區東部存在棲霞組灰巖，但該巖溶含水層距離當前礦井生產系統較遠，對礦井生產的影響較小。通過調查分析，主要可采煤層頂、底板的涌水量較小，井下巷道主要表現在頂板滴水或滲水，底板突水的可能性小，未來礦坑主要充水因素有大氣降水、含水巖層、地表水和采空區積水。補充耕地開發利用過程中應切實采取有關措施，避免灌溉水滲漏對煤礦安全生產造成影響，煤礦企業也應該按照規范要求做好礦井地表水及地下水防治的相關防范措施。

補充耕地地勢整體西南高東北低，補充耕地范圍內最高海拔位于西南側，標高+428 m；最低海拔位于東北側，標高+339 m。補充耕地范圍邊界距離礦山+385 m 主斜井最近處為直線距離157 m，補充耕地范圍邊界距離礦山+395 m 副斜井最近處為直線距離81 m。煤礦礦井工業場地及地面建（構）筑物均已設排水系統，但在補充耕地開發利用過程中仍要注意按照補充耕地范圍內分水嶺，區別開發用途，建議在補充耕地范圍分水嶺東南靠近礦山主副斜井一側，開發用途為旱地，其余區域為水田；引水灌溉工程、排水工程的布置應考慮到強降雨等極端情況，在后續土地開發整理設計中要嚴格按照相關規范要求確定溝渠尺寸，并做好水田保水、田埂溝渠防滲等處理，切實避免對煤礦主副斜井井口造成威脅。同時，建議在補充耕地開發利用過程中應防止形成人為裂隙或使地面產生裂縫，進而導致溝通各種水源成為礦井充水的通道，為安全起見建議可沿補充耕地影響范圍外圍10 m 按70°的塌陷角留設保安煤（巖）柱，保安煤（巖）柱內列為禁采區，嚴禁越界開采。

1.5 補充耕地范圍與生產煤礦礦區范圍重疊現行相關政策分析

依據《自然資源部 農業農村部關于加強和改進永久基本農田保護工作的通知》（自然資規﹝2019﹞1 號）中“嚴控建設占用永久基本農田”“處理好涉及永久基本農田的礦業權設置”，規定“煤炭等非油氣戰略性礦產，礦業權人申請采礦權涉及永久基本農田的，根據露天開采、井下開采方式實行差別化管理。對于露天開采方式，開采項目應符合占用永久基本農田重大建設項目用地要求；對于井下開采方式，礦產資源開發利用與生態保護修復方案應落實保護性開發措施。井下開采方式所配套建設的地面工業廣場等設施，要符合占用永久基本農田重大建設項目用地要求。已設礦業權與永久基本農田空間重疊的，各級地方自然資源主管部門要加強永久基本農田保護、土地復墾等日常監管，允許在原礦業權范圍內辦理延續變更等登記手續”。按照現行的國家政策，補充耕地劃定后，煤礦企業仍可在原采礦權范圍內辦理延續變更等登記手續。

2 煤礦開采對補充耕地開發利用影響分析

煤炭采空后對礦區生態系統產生強烈干擾性，原有生態系統結構和功能遭到破壞[9]。經過長期地下開采擾動，土壤參數、地裂縫[10-11]、地下水位、植被覆蓋與生物多樣性[11]等生態環境要素相應發生改變，如土壤含水量下降、巖層結構破壞、地下水位下降，植被受損、景觀生態系統發生變化等[9]。若出現此類問題，將會使補充耕地質量變差，耕作成本激增，甚至可能無法耕作。因此，需要從地形地貌、塌陷災害、土地利用結構、灌溉水源等方面分析煤礦開采對補充耕地開發利用的影響關系。

2.1 煤礦開采對補充耕地地形地貌、塌陷災害影響分析

補充耕地范圍在煤礦平面礦區范圍上部，用途為水田及旱地，補充耕地下無煤礦巷道及采空區，無可采煤層賦存，經過現場調查補充耕地區域現狀未發生地面塌陷變形。地下開采引起的礦區土地景觀類型的改變在不同區域顯現出的生態服務價值改變不像露天礦山那樣明顯[9]。根據煤礦礦山開發利用方案，可采煤層頂底板巖體完整性、穩固性較好，同時已在近地表段留設防相應的隔水巖煤柱，參照福建省內同類型井田的實際開采狀況，實際塌陷變形值一般在2 m 以內，由于井田所在地大部分為丘陵山體，局部的小塌陷對地形地貌的影響較小。礦山開采多年至今，尚未發現因采礦導致下沉盆地、塌陷坑、地裂縫等變形破壞土地、植被資源現象；另外區域降水豐富，同時礦區內有溪溝流過，礦山開采導致的地下水疏干對地形地貌、植被及農業生產等影響較小。礦山企業按照開發利用方案規范開采，一般不會發生地表農田塌陷等現象。

2.2 煤礦開采對補充耕地周邊區域土地利用結構影響分析

該煤礦礦區主要由工業場地、排矸場、硐口區、礦山道路組成，屬于地下開采，礦山地面設施已基本可以滿足礦井生產需要，未新增損廢面積。補充耕地區域東北側距離現有煤臺、煤矸石場較近，礦山企業按照2013 年評審通過的《礦山生態環境恢復治理方案》、2018 年評審通過的《礦山地質環境保護與恢復治理方案（修編）》等的要求，落實相關措施后，補充耕地周邊區域內整體土地利用格局不會發生明顯改變。

2.3 煤礦開采排水對補充耕地區域灌溉水源影響分析

礦區地下水主要接受大氣降水的補給，補給通道為基巖風化帶及地表斷裂帶等，由于區內地表地形切割強烈，大氣降水多順溝谷排泄出礦區，僅部分下滲補給地下水，淺部地下水逕流路程短，循環條件好。礦山企業遵守有關環保規定，按照方案復墾，采取有效措施，使礦山各礦硐排出的地下水經沉淀處理達標后排放，則不會對補充耕地區域灌溉水源造成影響。為了避免煤礦開采對補充耕地開發利用產生相關間接影響，建議實施必要的監測措施，主要包括地面塌陷監測、水土保持監測、水質監測等方面。

3 補充耕地農用地土壤污染風險評價

礦區土地同樣具有連續維持生物生產力、提高空氣和水環境質量和保障動植物與人畜健康的能力，但在各種廢石、尾礦堆置的過程中，一些重金屬會在礦區土地上累積、遷移和轉化，當土地中的重金屬累積到一定程度時，就會對土地-作物系統產生毒害[12]。因此需要在補充耕地范圍內采取土壤樣進行化驗測試，評價農用地土壤污染風險，保證耕地安全質量。

在補充耕地內北部采取一個土壤樣，取樣日期為2021 年8 月22 日，樣品編號TY1，取樣點性質為評價點（表層），檢測項目包括PH、砷、汞、鎘、銅、鉛、鉻、鋅、鎳共九項。樣品采集與制備按照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166—2004）[13]、《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》（HJ 25.1—2019）[14]和《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》（HJ 25.2—2019）[15]中的原則和方法進行，并送至具備相應資質的部門由專門人員進行處理保存，開展化驗工作。

土壤質量評估參照《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）[16]中的相關要求執行，選取標準中的基本項目來確定土壤評價因子，具體包括鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳（表1 和表2）。根據土壤化驗測試結果（表3），在補充耕地內所采取的土壤樣品，各基本污染物項目檢測值均低于《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）中的篩選值和管制值，沒有出現超標現象，農用地土壤污染風險低，一般情況下可以忽略。

表1 農用地土壤污染風險篩選值Table 1 Screening value of soil pollution risk in agricultural land單位：mg/kg

表2 農用地土壤污染風險管制值Table 2 Control value of soil pollution risk in agricultural land單位：mg/kg

表3 TY1 農用地土壤污染物基本項目檢測值對照Table 3 Comparison of the measured values of basic items of soil pollutants in agricultural land單位：mg/kg

4 地下開采礦山新增補充耕地模式分析

通過從補充耕地開發利用對地下開采礦山資源儲量、礦井采掘工程、礦區水文地質條件及相關政策影響等方面，分析補充耕地開發利用對地下開采礦山的影響關系；從礦山開采對補充耕地地形地貌及塌陷災害、周邊土地利用結構、灌溉水源影響等方面，分析地下開采礦山生產開采對補充耕地的影響關系；同時，進行采樣測試工作評價農用地的土壤污染風險，進而論證在地下開采礦山地表適宜位置開展土地整治新增補充耕地項目的可行性，通過多角度分析促進項目落地實施，緩解礦地矛盾，有效保障糧食安全和能源資源安全。

5 結語

補充耕地區域處于礦區資源儲量開采范圍之外的地塊，補充耕地下無煤礦巷道、不在煤礦開采巖移錯動影響范圍之內，補充耕地下無采空區、斷層多為導水性弱-不導水斷層，補充耕地按照相關建議開發對礦區水文地質條件影響有限，補充耕地劃定后，按照現行的國家政策，煤礦企業仍可在原采礦權范圍內辦理延續變更等登記手續。礦山企業按照開發利用方案、環境保護與恢復治理方案、土地復墾方案等的要求及其他有關環保規定，落實相關措施，規范開采，一般不會發生地表農田塌陷等現象，不會使補充耕地周邊區域內整體土地利用格局發生明顯改變，不會對補充耕地區域灌溉水源造成影響。補充耕地內土壤樣經化驗測試，各基本污染物項目檢測值均低于相關標準的篩選值和管制值，無超標現象，農用地土壤污染風險低。

經過對補充耕地開發利用與煤礦開采生產之間多角度關系影響分析以及補充耕地內農用地土壤污染風險評價結果可知，在該地下開采煤礦區內地表適宜位置進行土地整治、新增補充耕地是可行的，增加了耕地面積，提高了地類等級，有利于科學利用土地資源，為礦產資源開采利用與耕地開發保護統籌、協調發展提供了借鑒意義。