浅析地表沉陷区生态复垦技术在鹿台山煤矿应用的研究

刘金环

摘 要：随着煤矿开采的逐步进行，地表沉陷区的面积逐步扩大，深度逐步加大，对环境的影响也逐步加大，选择合适的生态复垦技术不仅能恢复开采沉陷破坏的土地，而且更重要的是在减少经济支出的前提下对塌陷土地进行科学合理的规划，使地表沉陷区恢复到更高的生态水平。

关键词：地表沉陷区；复垦技术；应用

1 鹿台山煤矿简介

鹿台山煤矿位于山西省沁水县张村乡，兼并重组后为单独保留矿井，井田面积4.7km?，批准开采2～15号煤层，标高范围600～940m，生产规模60万吨/年。在井田南部由于小窑和整合前煤矿早年开采2号煤层，现已形成了一定的采空区，采空区面积合计1.1862km?。

2 预计沉陷区情况

根据地表变形预测公式：

最大下沉值：Wmax = Mqcosα

最大水平移动值：Umax = b Wmax

式中：q—下沉系数；

M—煤系地层层厚度（m）；

α—煤层倾角，取6°；

b—水平移动系数。

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》及鹿台山井田所在区域地质情况和采煤条件，井田内2号煤层直接顶板为较硬岩，q取0.72，b取0.24，可计算出开采2号煤层最大下沉值Wmax为2.005m，最大水平移动值Umax为0.481m。

重复采动下沉系数取q复=（l+a）q初=0.864

（其中，重复采动下沉活化系数a分别为：一次重采0.20，二次重采0.10，三次重采0.05。）

水平移动系数取b初=b复= 0.24。

经计算15号煤层最大下沉值Wmax为2.372m，最大水平移动值Umax为0.569m。

全井田开采后预计地表最大下沉值为4.377m。

由于矿井地形复杂，地表高差大，地表下沉往往呈现台阶式下挫或沉陷，会对区内耕地、村庄造成较大破坏。

3 地表沉陷区生态复垦技术概念及分类

地表沉陷区生态复垦技术就是矿区开采破坏的土地、生物种群恢复到原有的状态或达到可利用的地步。它包括矿区土地复垦、矿区生态复垦技术等。

地表沉陷区土地复垦技术按复垦的方法不同，可分为工程复垦技术和生物复垦技术。工程复垦技术是通过工程的方法恢复原有的土地性状。生物复垦技术是通过养殖生物、种植植物的方法恢复土壤和生物生产能力，以达到提高土壤质量的方法。

地表沉陷区工程复垦技术可分为充填复垦技术、平整和修建梯田复垦技术、疏排法复垦技术、挖深垫浅复垦技术和建筑复垦技术。

4 生态复垦技术的选择与应用

鹿台山煤矿地处太行山南端，地貌划属为侵蚀山地，以中低山丘陵为主，区内沟谷发育，地形地势北高南低，井田内无常年性河流和大的地表水体，雨季降水沿沟谷自然排泄。

根据鹿台山煤矿的实际情况，今后在地表塌陷相对较平缓的地带采用充填复垦技术。充填物采用人工拣选法分离出来的矸石（按核定生产能力计算，每年约产出两万吨矸石），这样既可使采矿破坏的土地得到恢复，又可减少矸石占地，消除矸石对环境的污染。矸石复垦的步骤：在已沉陷稳定的区域，首先将沉陷区的表层熟土剥离，堆放在四周，然后充填矸石，待矸石充填到设计水平时，再将熟土覆盖在矸石的上面，作为耕作层。对于含有有毒、有害物质的矸石，在复垦时应隔离处理，即在充填矸石的塌陷坑中预先铺设黏土防水层，防止矸石中的有毒、有害物质外流，污染地下水源和周围的环境。在塌陷区未形成之前或尚未稳定时，可将矸石直接排放到塌陷区进行复垦。用于农业的矸石复垦土地，充填的矸石应下部密实，上部疏松，以便保墒、保肥，有利于植物生长。

在地表沉陷较大或地表原有坡度较大时，不可能将地表沉陷土地恢复成平地时，可通过平整修建成梯田。在修建梯田时应略向内倾以拦水保墒，土地利用可农林（果）相间，耕作时采用等高耕作，以利于水土保持。

因鹿台山煤矿潜水位较低且主要以山地丘陵为主，疏排法复垦技术、挖深垫浅复垦技术和建筑复垦技术均不适用。

为了更好地改善该区域的生态环境和农业生产条件，加强生态防护工程建设，增加有效耕地面积，提高土地利用率，在工程复垦技术完成后，再使用生物复垦技术，通过酸碱中和法、绿肥法、微生物法、施肥法、客土法等方法改良土壤，以提高土壤的质量，从而获得更大的经济效益和环境效益。

5 预期效果

社會效益：开采沉陷区土地复垦后有利于改善农业生产结构，提高产量和改善农产品种植结构，发展多种经营，降低生产成本和风险，从而增加农民收入，改善农民生活条件；通过农业产业结构的调整，可提高劳动生产率，为项目区内农村剩余劳动力提供其他就业机会，有利于保持项目区的社会稳定。

生态效益：开采沉陷区土地复垦使得生态环境明显改善，减轻了农田水土流失程度，达到稳产高产的效果，更加合理而有效利用了农业自然资源。另外，通过土地复垦以及耕作制度改革，可以促使农民精耕细作于改造后的土地，提高土地利用率，土地利用结构日趋合理。

6 结语

采煤造成的地表塌陷是矿山主要的地质灾害，不仅影响农业生产，还给煤炭生产带来很大的影响，因此对采煤沉陷区进行土地复垦势在必行。土地复垦的方法多种多样，要根据矿井生产和发展的实际情况，因地制宜得对采煤塌陷土地进行科学合理的土地整治规划，提高土地整治的综合利用效益，处理好土地整治与煤炭企业生产的关系，是关系到矿区可持续发展的关键。

参考文献

[1]何国清，杨伦，凌赓娣，等.矿山开采沉陷学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1991.

[2]邹友峰，邓喀中，马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3]白中科，赵景逵.工矿区土地复垦、生态重建与可持续发展[J].中国土地科学，2002，19（2）：49-52.

（作者单位：山煤集团鹿台山煤业有限公司）