湖泥充填采煤塌陷区复垦技术

摘 要：中煤集团大屯公司徐庄煤矿1973年开工建设，1980年投产，生产至今已36年，煤矿持续开采，造成大量农田塌陷，生态环境也遭到破坏，矿区劳人土地比急剧下降，社会矛盾正在加剧，矿区的生产生活稳定受到威胁。到2006年徐庄煤矿东部采区2300亩塌陷农田已处于稳沉状态，整个塌陷连成一片沼泽，农民无法耕种，作为央企的大屯公司抱着对国家、对社会、对子孙后代负责任的态度，积极思考采煤塌陷的治理，进行矿区沉陷地复垦与矿区生态修复与生态重建，是当前煤炭企业应当迫切关注的问题之一。

关键词：湖泥；充填；复垦；工艺

一、大屯矿区沉陷地基本情况

大屯公司徐庄矿东临微山湖，由于矿区采煤塌陷，有限的耕地变得越来越少，如何处理塌陷耕地问题，企业根据江苏省下发的煤矿塌陷地补偿办法，一年两季对塌陷农田给予补偿。这种办法的优点是一次性费用少，缺点是补偿无限期无尽头，随着破坏面积的逐渐加大，企业用于土地补偿的费用也急剧上升，企业不堪重负，吨煤赔偿成本呈指数猛增。

二、大屯矿区沉陷地复垦方案

（一）湖泥充填复垦

大屯矿区沉陷地的治理本着从实际出发、因地制宜、经济合理的原则，借鉴国内外成熟的技术和经验，结合矿区实际情况选择可行性的复垦方案，大屯公司徐庄煤矿东临微山湖下级湖，由于煤矿开采塌陷，土资源十分紧张，无多余土可取，为了100%的恢复塌陷区耕种，土是关键，微山湖独特的地理优势，解决了土源问题。微山湖东西长148公里，南北宽平均48公里，上级湖蓄水区水面较深，不宜取土，而下级湖是沼泽区，平均水深不到2米，覆土层厚而肥沃，取湖泥复垦是解决土源的唯一途径，如何将湖泥运送到塌陷区充填，最先设计方案是：挖泥船挖泥、装船、运到湖岸，再装车倒运，核算成本造价过高不适宜。

（二）湖泥充填施工工艺

1.设立取土区域

京杭運河在微山湖西岸，取土必须越过京杭运河，在不妨碍水运航道通行的区域，首先在设定的取土区内探测水深，覆土层的厚度，流沙层的埋深，然后把取土区设置为长2公里、宽1公里的长方形，并建立明显标志，纵向宽度根据绞吸式挖泥船的刀宽设置标志，防止挖泥船下一刀割空刀或半刀，影响挖泥船的效率。

2.正确铺设输泥管线

绞吸式控泥船通过管线将湖泥输送到塌陷区，管线的铺设非常重要，施工区和非航道区采用浮管，橘黄色浮筒将输泥管子托起，醒目的浮筒颜色防止其他船只碰撞。航道区采用沉管以便通航。充填区管线的铺设是充填复垦的重点，挖泥船吸取的泥浆通过长距离管线输送，出泥口喷出的有泥浆和小型球状固体泥球。长时间不延伸管线，形成堆积，阻碍泥浆前流，增大后期平整难度。所以在充填工程中要均匀的移动，逐节延伸出泥管线，使固状球体土堆与糊状泥浆均匀分布，防止糊状泥浆难以固结。

3.复垦区围堰打设

为了防止前冲泥浆的外流，复垦区必须打设围堰，起初设计草袋子装土填筑，核算成本过高，矿区废弃物煤矸石无法处理，利用煤矸石填筑围堰一举两得，围堰的设置不得全封闭，必须留有退水口，因绞吸式挖泥船输送泥浆含水量较大，退水口应设在出泥口最远区域，使前冲的泥浆在远距离的运行中逐步沉淀。

4.挖泥船施工

绞吸式控泥船的施工特点是，转轮刀割泥、搅拌、吸取、输送，挖泥船不断的向前移动，衡接船体的输泥管线，摆动自如，在施工范围区，管线连接一根钢管，一根配套的高压弹簧橡胶软管，连接长度应满足施工船的活动范围。

5.排放沉淀水

绞吸式控泥船将泥土和水搅拌成一定的浓度，通过高压泵输送到充填区。大量的泥浆水泻到复垦区，复垦区的容量是有限的，必须外排。出水口建有上下两节闸门的闸口，低层闸门高度是充填设定的泥浆高度以上0.2米，充填前冲泥浆通过长距离沉淀，上层清水通过开启上节闸门向外排放，使复垦容量保持平衡。

6.固结

绞吸式控泥船在输送泥浆时，通过高压输送，大量的前冲泥浆淤积在某一区域，逐步抬高，自然固结非常困难，2-3年自然固结表层厚度不到0.6米。机械无法施工，只有人工开挖排水渠降水，降低土层含水量使之固结，固体球状土块充填区固结度非常好，建议塌陷深度超过3米的区域不宜泥浆充填复垦。

三、大屯矿区湖泥充填复垦土壤分析

采用湖泥充填采煤塌陷地是我国土地复垦技术与方法上的一个补充。为了验证湖泥复垦后不会对土壤带来二次污染，分别对徐庄矿四村复垦区（一区）、复垦区（二区）的土壤、复垦区附近村庄（三区）对照土壤采样，并进行Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等重金属以及全钾（K2O）、全磷、全氮和有机质等养分含量的测定。

按照徐州地区土壤环境背景值进行评价，评价对象除了二区20-40cm处综合指数为2.01外，其他各样点（1.50、1.48、1.38、1.40）均满足耕种条件。

以国标土壤环境质量Ⅰ级标准来评价研究对象，也是除了二区20-40cm处综合指数为1.12外，其他各样点（0.95、1.00、1.00、1.01）包括对照土壤（0.98、1.03）的内梅罗综合指数P综均为1左右，可以确定为Ⅱ级土壤，污染等级属于尚清洁。湖泥充填复垦土壤的环境质量可以认定为Ⅱ级土壤。

四、经济、社会、生态效应

徐庄矿四村采煤塌陷地通过湖泥充填复垦，使原来的2300亩塌陷区恢复耕种，以前满眼看去一片水泽，杂草丛生，现在平整的土地上绿油油的麦苗长势喜人，一年两季的好收成，使种地的农民信心满满，收成好收入高，使矿区地少人多矛盾得以缓解，社会稳定得到保障，生态环境得以改善。

五、结论

大屯矿区与微山湖毗邻，微山湖湖泥资源丰富，湖泥沉积湖底多年，经过多年的沉积，有机质含量高、肥力较好，用量不受限制，成本低，这为采用湖泥充填方法复垦采煤塌陷区提供了得天独厚的物质条件。自主创新湖泥充填复垦法，利用绞吸式挖泥船通过管道将湖泥输送到沉陷区，经现场施工实践不断的总结，改进施工工艺，使湖泥充填技术逐步完善，在条件具备的地区可以广泛使用。建议：塌陷区深度超过3米以上，不宜泥浆充填复垦，因为泥浆过深无法自然固结。

作者简介：徐国庶（1965-），男，汉族，安徽和县人，本科，工程师，研究方向：主要研究采煤塌陷区复垦方案可行性及充填材料的研究，《大屯矿区土地复垦与生态重建研究》获中煤科学技术进步一等奖。