南水北调东线一期工程沿线采煤沉陷区现状与影响初探

赵 倩

南水北调东线一期工程沿线采煤沉陷区现状与影响初探

赵 倩

一、概述

南水北调东线一期工程输水沿线的徐州、枣庄、济宁等地是华东地区重要的煤炭基地，有的煤矿开采已逾百年，地下煤矿开采必然会导致土地沉陷，沿线部分矿区已形成大小不等的采煤沉陷区，有的采煤沉陷区就处于输水工程下部或毗邻输水工程，采煤沉陷会对地上的水利、建筑、交通、电力等工程产生不同程度的影响，对东线一期工程也产生了一定的影响。

二、东线一期工程概况

南水北调东线工程从江苏扬州市附近的长江下游干流取水，基本沿京杭运河向北输水，为黄淮海平原东部和山东半岛补充水源。工程分三期建设，一期工程已于2013年通水，后续工程也在开展前期工作。

东线一期工程主要涉及山东和江苏两省，利用京杭大运河以及与其平行的河道输水，黄河以南分13个梯级抽调江水向北输入东平湖，出东平湖后分两路，一路向北穿黄河后经小运河接七一、五六河自流到德州大屯水库，另一路向东经胶州输水干线至引黄济青干渠，再经胶东地区引黄调水工程送水至烟台市门楼水库及威海市米山水库。主要包括台儿庄泵站、万年闸泵站、韩庄泵站、二级坝泵站、蔺家坝站等24个泵站工程，姚楼河闸、杨官屯河闸、大沙河闸和潘庄引河闸4座水闸工程及南四湖湖内疏浚工程、梁济运河段工程等河道工程。

三、东线一期工程沿线采煤沉陷区现状及趋势

东线一期工程沿线的煤炭资源所在地主要分布在南四湖地区。本文有针对性地重点调查南四湖周边的煤矿企业与采煤沉陷区情况。

南四湖（南阳、独山、昭阳、微山四湖总称）面积31400km2，湖东为山丘区，湖西为平原区。南四湖湖面面积1300km2，湖面狭长（长约 120km，宽约5～20km），湖西流域面积 21600km2，主要支流有梁济运河、洙赵新河、复新河及大沙河等；湖东流域面积8500km2，主要支流有泗河、白马河等。湖腰处兴建的二级坝水利枢纽将南四湖分割为上级湖和下级湖。南四湖堤防是南四湖流域的重要防洪屏障，南四湖湖西大堤始建于1958年，是南四湖湖西的重要防洪屏障，防洪保护区面积5577m2，区内人口494万人，耕地496万亩，堤防等级1级。南四湖湖东堤北起石佛老运河东堤，南至微山县郗山，贯穿济宁市的任城区、微山县及枣庄市的滕州市，湖东防洪保护区内人口62万，耕地45万亩，部分堤防等级2级。

南四湖跨江苏、山东两省，煤炭资源丰富，是华东地区主要的煤电供应基地。南四湖周边共有矿井28座，其中湖东滨湖地区18座，湖西滨湖地区10座，绝大部分区域含有总可采厚度约10m的优质煤层，可靠储量达35亿t。主要煤炭企业包括徐矿集团、大屯煤电集团、华润天能、枣庄矿业集团、兖州矿业集团等，上述煤矿企业在南四湖地区有的已有百余年采矿历史，相关企业的开采许可证、审查生产许可证、安全生产许可证、矿长资格证、矿长安全资格证五证齐全。

现阶段南四湖地区的采煤沉陷区主要是沿湖西堤、湖东堤背水侧顺堤分布，部分煤矿已穿堤进湖采煤，造成湖区沉陷。据统计，现阶段上述企业煤炭在南四湖地区年生产能力总计达5525万t，采煤沉陷区最大沉陷深度多在5m以上，各矿区采煤沉陷区现状见表1。随着各矿区的继续开采，采煤沉陷区面积将进一步发展，最大沉陷深度也将进一步加大，各矿区采煤沉陷区面积发展趋势预测情况见图1。

表1 振动沉管打桩机主要性能表

图1 南四湖地区采煤沉陷区面积发展趋势预测图

四、采煤沉陷区对东线一期工程的影响及处理

1.输水河道及堤防工程

（1）南四湖湖西大堤

影响情况：1985年以来，大屯煤电公司所属沿湖煤矿穿堤进湖采煤造成湖西大堤部分堤段的堤身及两侧滩地下沉，采煤沉陷长度共计9.53km，累计最大下沉量4.5m。

处理措施：对采煤沉陷段堤防进行了复堤加固，另外对部分沉陷堤段还采取了垂直铺塑截渗和灌浆加固密实等措施。

（2）南四湖湖东堤

影响情况：受枣矿集团采煤影响，南四湖湖东堤沉陷长度约为2.7km，累计最大下沉量3.8m。

处理措施：对采煤沉陷段堤防于2012年修复完毕，并通过了验收。

（3）湖西大堤大屯闸

影响情况：大屯闸位于大屯煤电公司采煤沉陷区内，经2011年检测，闸体最大沉陷达3.996m，预计最大沉陷达4.5m。该闸目前存在着钢闸门漏水、门槽埋件锈蚀、配电系统防护措施不齐全、浆砌石翼墙大部分长期淹没水下等安全隐患。

处理措施：2000年该闸进行了全面加固，针对目前存在的安全隐患，管理单位正积极协调处理。

（4）湖西大堤挖工庄东闸

影响情况：挖工庄东闸位于大屯煤电公司采煤沉陷段内，自1986年开始，逐渐出现上下游翼墙中部裂开、与涵洞连接部位错台、闸门启闭不灵活、涵洞接缝拉大等问题。2000年该闸重建，但因沉陷区发展，该闸再次发生了沉降，最大沉降达1m多。

处理措施：加固设计方案已批复，将加快组织实施。

（5）白马河堤防

影响情况：受兖矿集团采煤影响，白马河堤防累计受影响长度10.9km，最大下沉量6.5m。

处理措施：沉陷段堤防已加固，防洪标准由原来10年一遇提高到20年一遇。

（6）泗河堤防

影响情况：受兖矿集团采煤影响，泗河堤防累计受影响长度12.9km，最大下沉量9m。

处理措施：沉陷段堤防已进行加固，防洪标准由原来20年一遇提高到50年一遇。

2.泵站工程

南水北调东线一期工程共有24座泵站工程，调查发现除二级坝泵站工程受枣矿集团高庄煤矿采煤沉陷影响明显外，其他23座泵站工程暂未发现受到影响。

二级坝泵站枢纽工程属南水北调东线工程的第十级抽水梯级泵站，位于山东省微山县欢城镇境内，南四湖中部二级坝溢流堰西裹头以西230m处的下级湖内。二级坝工程主要任务是将水从南四湖下级湖提至上级湖，设计输水流量为125m3/s，设计净扬程3.21m，装机5台套后置式灯泡贯流泵，单机流量31.5m3/s。

受枣矿集团采煤影响，2006年12月，山东省水利勘测设计院进行施工图设计阶段的地质勘探工作时发现泵站引水渠出现不同程度的地面沉陷，初步分析地面沉陷是由采煤引起的。2007年10月，引水渠施工时，进口段部分又发生了较大沉降，已沉陷到下级湖正常水位以下。2009年4月，引水渠生产桥两岸又出现突然沉陷，目前生产桥已下沉到正常水位以下。

处理措施：2007年8月设计单位提出变更，将二级坝泵站主厂房轴线向二级坝方向平移130m，相应将泵站主副厂房、变电站、站区平台等建筑物移入二级坝水利工程管理范围内，引水渠部分渠段仍在煤矿开采范围内。同时针对二级坝泵站工程受采煤沉陷影响开展专题研究，根据南水北调山东干线公司、中国矿业大学和山东省水利勘测设计院联合开展的二级坝泵站工程受采煤影响工程安全问题专题研究结论，高庄煤矿在后续开采中留有一定的安全煤柱。

五、结论与建议

调查结果表明东线一期工程沿线南四湖周边分布有大量煤炭资源，开采矿井众多，该区域已出现大面积采煤沉陷区，并对东线一期工程产生了一定的影响，有关单位在对上述受直接影响的工程采取了相应的处理措施后，目前尚未发现采煤沉陷区对东线一期工程安全运行产生实质性影响。

初步分析表明随着采煤活动的继续，采煤沉陷区面积还将有扩大的趋势，因此，采煤沉陷区对东线工程的影响问题应引起相关管理部门的高度重视。结合调查与初步分析成果，提出如下建议：

（1）采煤沉陷是一个动态过程，工程主管部门应组织建立煤炭采陷区内工程运行安全监测网络，加强对煤炭开采范围内的堤防、泵站等重要设施的动态监测和趋势分析评估，及时掌握采煤沉陷对东线工程的影响。

（2）在煤矿开发总体规划审批方面，应重视审核水体下采煤的影响及有关技术要求，履行水资源论证程序，并征求工程主管部门意见；在煤矿生产建设项目核准方面，应严格执行建设项目洪水影响评价制度，作为项目核准和采煤许可的前置条件；建立完善行业间沟通协调机制，在矿区规划涉及到重要水利枢纽工程时，水利主管部门应提前介入，参与矿区规划方案论证，为后续工程的安全运行提供保障。

（3）煤炭开采企业在煤矿生产计划安排和具体开采时，严格执行“三下”采煤技术规程，在重要河湖堤防、库坝、泵站等枢纽工程下采煤，应按规定预留保护煤柱，并加强地表监测。

（4）南水北调东线一期工程已通水，后续工程正在开展前期工作，相关部门应深入、系统组织开展采煤沉陷区对东线工程影响的专题研究，为东线后续工程的顺利实施及东线一期工程的安全运行提供强有力的技术支撑，也为其他大型调水工程积累经验■

（作者单位：淮委治淮工程建设管理局 233001）