煤矿废弃地与沉陷区生态恢复初探——以蒲县东河煤矿为例

孟宪玲

（山西师范大学地理科学学院）

临汾市是山西省煤炭资源较丰富的地区之一，据资料，全市含煤面积占全省含煤面积的18%，煤炭探明储量348.09亿t，占全省煤炭探明储量的13.48%。原煤的开采会造成采矿区地表裂缝、下陷、坍塌，同时产生大量的煤矸石废弃物，长期开采过后会形成大面积的沉陷区、矸石场废弃地和矿区废弃地，不仅占用大量土地，造成植被破坏，而且容易引发地下水和地表水的污染，并导致严重的水土流失，进而影响到矿区的可持续发展。改良煤矿废弃地土壤，进行废弃地生态系统结构和功能的重建，可有效提高土地利用效率，实现矿区人与自然的和谐发展。本文以蒲县东河煤矿为例，对煤矿废弃地生态恢复进行探讨。

1 研究区概况

1.1 煤矿简况

蒲县东河煤矿位于太林乡和克城镇境内，是太原煤气化公司于1998年购并东山、东河、汇鑫、辛庄4个小煤矿进行技改整合的矿井。由于村庄和采空区的阻隔，采用“一矿两井”方式开拓。技改整合前开采方式有机采、综掘、炮掘三种方法，整合后主要采用倾斜长臂式综采方法。东河煤矿原生产能力为81 kt/a，其中东山井 66 kt/a，辛庄井 15 kt/a（服务年限期满，已关闭），东山井现为生产井，配套建有入洗90 kt/a的坑口洗煤厂（东河洗煤厂）。井田总面积13.334 km2，其中东山井10.595 km2，生产区位于南柏村葡萄掌沟内，生活区位于油坊村；辛庄井2.739 km2，位于新庄村西北沟内。矿区共设置两处排矸场：一处位于高阁村后沟底（已废弃），矸石堆高20 m；另一处（在用）位于东山井南端沟谷地，矸石场长230 m，均宽65 m，目前堆高6 m，总库容12万m3。

1.2 自然条件

矿区地貌类型为晋西南残塬沟壑区，地形较破碎，平均海拔1 500 m。黄土覆盖面积大，土壤贫瘠，山梁较陡。矿区地处半干旱半湿润季风气候区，年均气温9.0℃，极端最高气温37.7℃，极端最低气温-23.9℃，年≥10℃的有效积温3 065.3℃；年均降水量479.5 mm，其中6-9月份降水量达382.1 mm，占到年降水量的79.7%；年蒸发量1 910.7 mm；无霜期190 d。北川河和克城河流经矿区。

1.3 植物资源

据调查，矿区周边植物资源丰富，适生乔木树种有油松、辽东栎、刺槐、白桦、椴树、白皮松、鹅耳枥、脱皮榆、漆树、三角枫、华北落叶松等，适生灌木树种有胡枝子、黄刺梅、卫矛、连翘、定向接骨木、荆条、山丁子、酸枣、忍冬等，适生草本有铁秆蒿、野艾草、莎草、苔草、当参、柴胡、黄芪等。

2 煤矿废弃地与沉陷区对生态环境的影响

2.1 矸石场废弃地

经实地调查和查阅有关资料，东河煤矿年产矸石9 000 t，分别排入两处矸石场。目前，高阁村矸石场已排满废弃，主要排入南端沟谷矸石场地。废弃矸石场未做防渗，堆放过程中也未进行隔层处理，闭库后的坡面与顶面虽覆土1 m厚但未绿化利用。另外，在矸石运输过程中封闭不严，沿路撒落物较多。矸石场的淋溶水会污染周边土壤和地下水，释放的有害气体会污染大气环境，影响矿区及周边居民的身体健康。

2.2 关闭矿区废弃地

辛庄井关闭后废弃的矿区，部分建筑物残存，裸露地表面积较大，部分成为稀疏荒草地，植被主要为灌木和杂草类，水土流失较为严重。遗留的生活垃圾，松散堆放，污染环境，土地贫瘠化严重。总的来说，矿区内的植物多样性破坏严重，与周边的植被形成很大反差，生态系统恶化。

2.3 地表沉陷区

采煤后产生大面积采空区，极容易引起地表沉陷。据调查，目前井田区裂缝、塌陷及崩塌面积达24 712 m2，有大的裂缝34条，裂缝最深达8 m，长度10-30 m，最长达126 m，宽度3-30 cm，主要集中在东河村、碾沟村和油坊村的林地，坡耕地较少。受山坡地形影响，塌陷面积不大。在葡萄沟东面（生产区）和油坊沟半山腰（生活区）及其他小部分区域存在崩塌，调查测算面积约2 600 m2，直接威胁着矿区和周边居民的生产生活安全。地表出现裂缝、沉陷后，土壤水分蓄存能力下降，造成植物生长不良，覆盖率降低，生态环境恶化；耕地地块变小，影响耕作，特别是机械化耕作，单产降低，影响粮食安全。

3 煤矿废弃地与沉陷区生态恢复措施

根据上述煤矿废弃地与沉陷区对生态环境的影响分析，需采取针对性的措施进行生态恢复治理，以控制水土流失，预防次生地质灾害发生，恢复矿区的生态系统自然结构和功能。

3.1 矸石场废弃地生态恢复措施

对高阁村后沟底煤矸石废弃地，需采取的生态恢复措施：一是为防止煤矸石自燃，应在坡面及顶部覆盖黄土1.2-1.5 m，平整后作为耕地，或种植适宜当地的灌木与草本植物；二是整理坡面，建立健全排水系统，将暴雨径流集中排入下游河道，为防止冲刷需设置消能设施；三是在周边开挖截排水沟，防止坡面洪水径流进入矸石场造成淋溶下渗；四是补建拦挡工程，如挡矸墙、拦矸坝等，必要时也可消坡开基形成几级台阶，并覆土植树种草。

3.2 关闭矿区废弃地生态恢复措施

经实地测量，辛庄井生产生活区废弃地面积约10.66 hm2，应采用工程复垦和植物复垦相结合的办法：一是对厂区内建筑生活垃圾进行处理，对残存建筑和设施进行拆除，剥离场地内地表污染土层，进行无害化处理后合理利用；二是根据地势削高垫低，进行土地平整；三是对大块平整地覆土、施肥恢复为耕地，有效增加耕地面积，交由当地村级组织承包租赁经营；四是对零星小块地，采取造林整地措施后恢复植被。

3.3 地表沉陷区生态恢复措施

地表沉陷区以裂缝密集区治理为主，生态恢复措施：一是对裂缝及裂缝周边表土进行剥离，原林地剥离10 cm，原坡耕地剥离15 cm；二是对裂缝及裂缝两侧0.5 m进行充填夯实（裂缝深度较大的还应采取灌注方法充填），之后全部进行土地平整；三是将先行剥离的表土按恢复地类覆土，一般耕地覆土厚度25-30 cm，林草地覆土厚度15-20 cm；四是在林草地上采用鱼鳞坑、水平沟、水平阶、反坡梯田或径流林业整地，选择乡土树草种恢复植被；五是对位于矿区的部分崩塌区，应使用机械设备对崩塌体进行全面清除，易滑坡陡峭地带应适当削坡，同时在崩塌体周围修建挡墙与护坡设施，播种吸水性强草种，促进生态自然恢复。

3.4 运行矸石场生态治理措施

据调查，东山井南端沟谷地正在运行的矸石场，生态治理也不到位，根据目前实际，应采取以下生态治理措施：一是在矸石场下方50 m处修建拦矸坝，控制径流冲刷；二是在沟底设置排洪涵洞和蓄水池，引导雨水顺利排出沟内并进入蓄水池，作为下一步矸石场绿化用水；三是严格矸石堆放工艺，取矸石场两侧黄土，矸石层每1 m碾压后覆盖黄土20 cm，防止积水下渗；四是建立完善坡面排水系统；五是完善矸石场周边截排水措施；六是通过钢管压力灌浆和闭口灌注法进行处理，防止浅层煤矸石发生自燃。矸石场闭库后，覆土还田或种草种树恢复植被。

［1］杨才敏.也谈开发建设项目区的表土剥离问题［J］.中国水土保持，2014（9）：23-24.

［2］李永庚，蒋高明.矿山废弃地生态重建研究进展［J］.生态学报，2004，24（1）：95-99.

［3］李建华，等.山西省矿区土地复垦的初步探讨［J］.山西农业科学，2008，36（3）：69-72.