采煤塌陷地分类治理措施及应用

步高翔 鹿丙全 常立云

采煤塌陷地分类治理措施及应用

步高翔 鹿丙全 常立云

一、采煤塌陷地的定义

有用矿物被采出后，开采区域周围岩体的原始应力平衡状况受到破坏，应力重新分布后，达到新的平衡。在此过程中，岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏（如开裂、冒落等），这种现象称为“开采塌陷”。煤炭是重要的层状有用矿物，它的井工开采必然引起岩层和地表的下沉，导致大量土地的塌陷，这种现象称为“采煤塌陷”，形成的塌陷区称之为“采煤塌陷地”。

二、采煤塌陷地的分类

根据采煤塌陷地的特征因素、采煤塌陷地的原有土地利用性质和采煤塌陷区的沉稳状况因素3种分类方法，分别从采煤塌陷地的地形特征的角度，所有权的角度，稳定性的角度来划分。实际上采煤塌陷地可能包含多种因素，所以需将采煤塌陷地在已划分为基本类型的基础上进一步进行综合分类。分类的结果见表1。

三、采煤塌陷地分类治理措施

类型1采煤塌陷地宜用煤矸石和表土充填复垦作为工业建设用地。目前各项建设事业规模越来越大,对土地的需求大幅攀升,土地供需矛盾突出；而且矿区煤矸石压占、粉煤灰压占、露天矿排弃剥离物压占土地，固体废物数量庞大，种类繁多，物理化学性质复杂而处置设施严重不足，回收利用率低下，对矿区的土地造成严重的污染和破坏，不适宜进行农田复垦；采煤后会形成矸石山，占用大面积土地，产生大量粉尘。因此在煤矿塌陷区利用煤矸石充填复垦，既能使受到破坏的土地、水域等经过治理作为合格的自然资源再度具有生态经济价值，又能使开采活动产生的废弃矸石重新得到利用，消除了矸石山压占土地和对生态环境的污染，而且也符合因地制宜的利用原则。

类型3的采煤塌陷地宜采用农田复垦的治理措施。农田复垦中涉及的主要技术方法有疏干法和就地平整法。疏干法主要是开挖排水沟渠，与外河相通，通过工程配套建设必要的排水设施，抽排地表积水，实行分区治理、梯级控制，强行排出塌陷区内的积水。就地平整法即利用机械或人工的方法将由于采煤塌陷而引起的高低不平的地面进行平整以便于耕作。

类型5的采煤塌陷地可作为人工湿地。由于该类型的采煤塌陷地地势低洼，常年积水，而且位于矿区，土地肥力差，故涝渍严重，不适宜农作物的生长，若是在该采煤塌陷地进行农业复垦，不仅投资大，而且收益差，但是若因地制宜，作为人工湿地，既解决了塌陷地复垦利用问题,又解决了尾水资源化利用问题,同时还能调节城市的气候变化。

在采煤塌陷区构建人工湿地的方法和过程是：塌陷地勘察→塌陷地处理→湿地类型选择→湿地工艺流程选择→湿地系统设计。

对于类型7的采煤塌陷地一般有两种治理方法。一种仍作为农田复垦（对于深度较深的采煤塌陷地，可先移去表层土，然后用煤矸石填充，最后用移去的表层土覆盖在上面），另一种则是进行水产养殖。其中以后者居多，但是在实际治理过程中应遵循因类施策的治理原则。这里简单介绍一下利用采煤塌陷地进行水产养殖的方法过程。

在利用采煤塌陷地进行水产养殖时，其适宜的场地即为适合进行水产养殖的采煤塌陷地，也即类型7的采煤塌陷地。鱼种的选择应综合考虑当地的气温、鱼池的深度、、pH值及含氧量等因素。建造鱼池的时间应综合考虑进入采煤塌陷地（即将建为鱼池）的难易性；土壤的相对干燥度，松软度及是否便于开工；完工后是否有水源注入鱼池；是否要准备在某一特定时间内放入鱼群；在该时间是否有足够的劳力、机械或材料；是否要跨越不同的阶段或季节来修建鱼池。鱼池的设计包括鱼池的大小、形状、进出水结构、堤坝的设计等，建造过程为：选择适宜的场地→选择合适的鱼种→确定鱼池的规格→鱼池类型的选定→鱼池的结构设计。

表1 采煤塌陷地的综合分类表

在治理类型7的采煤塌陷地的过程中主要涉及的技术方法有挖深垫浅法，围堰分割法。挖深垫浅法就是用挖掘机械（如推土机、水力挖塘机组），将塌陷深的区域再挖深，形成水（鱼）塘，取出的土方充填塌陷浅的区域形成耕地，达到水产养殖和农业种植并举的利用目标。围堰分割法用煤矸石废料打围堰呈网格状，用于水产养殖。

对于类型9、11的采煤塌陷地适宜作为调蓄工程，兼可进行养殖且有美化周边环境的作用。对于只作为调蓄工程而不考虑养殖的采煤塌陷地，可按照一般的小型水库进行设计，注意结合当地的防洪标准，但是在蓄水前一定要考察采煤塌陷地的沉稳和水文地质状况。对于兼作养殖的采煤塌陷地，应在上述基础上综合考虑水产养殖的规划。对于塌陷面积较大、塌陷深度不一，同时具有多种特征的塌陷地，应因地制宜，分区、分片进行综合治理。

对于未沉稳的采煤塌陷地，即类型 2、4、6、8、10、12 的采煤塌陷地，其治理只是针对目前的暂时方法，且一般不纳入土地利用总体规划中，故目前一般以自然利用为主，在浅水区插苇种蒲，栽植莲藕、茭白等水生作物，深水区则可以进行网箱养渔，殖蚌放珠。

四、采煤塌陷地分类治理措施在贾汪区的具体应用

徐州市贾汪区位于江苏省西北部，地处苏鲁两省接合部。贾汪煤田是徐州煤田的重要组成部分，东起贾汪镇泉东村，西与青山泉镇连成一片，北至江庄镇，南接紫庄镇、大吴镇，含煤面积38.28km2。

贾汪采煤始于19世纪中后期，经过近现代的开发，到20世纪中后期煤矿已成为全区的四大支柱产业之一。长期高强度的煤炭开采，使地表下沉，农田毁坏严重，留下了大片沉降的土地和被严重破坏的环境。贾汪区采煤塌陷地为徐州矿务集团有限公司、华润天能徐州煤电有限公司以及地方煤矿造成的塌陷、压占以及挖损地，主要分布在贾汪镇、青山泉镇、大吴镇、紫庄镇等四个乡镇，涉及49个村。贾汪区采煤塌陷地存在以下三个方面特点：采煤塌陷地涉及范围较广、采煤塌陷地分布相对集中连片、采煤塌陷区土地破坏严重。

贾汪区采煤矿区塌陷使地理环境和生态环境遭到巨大破坏，严重影响和制约了矿区经济和社会的可持续发展。因此，采煤塌陷区土地综合利用具有重大的现实意义。贾汪区高度重视采煤塌陷地治理工作，自2000年以来，实施了一系列采煤塌陷地治理工程，使百年煤城跃然变成“一城青山半城湖”的生态宜居城市。其中最具代表性的是商湖、小南湖、潘安湖塌陷地治理工程。下面就以这三项工程介绍分类治理措施在具体工程中的应用。

1.商湖整治工程

商湖位于贾汪区贾青路右侧，总面积1.2万亩，原为韩桥和夏桥矿的煤矿塌陷地，曾是采煤塌陷地农业综合开发项目区。商湖采煤塌陷地平均塌陷深度为1～3m，为农业区，已稳沉，属于类型7。

按照分类治理措施，采用农田复垦与水产养殖相结合生态治理措施。将塌陷较深的区域开发为鱼塘进行水产养殖，挖出土方充填塌陷较浅的塌陷区，形成耕地，然后在鱼塘堤岸种植绿化，形成生态景观。2000年，贾汪区实施了商湖生态园区建设工程。

经过综合治理，新增耕地7486亩，鱼塘 178个，道路 49.6km，沟渠38.3km，桥涵闸站91坐，填平矿井29个，矸石堆20个，绿化植树2.89万棵，引进品种15个，安置两千余人就业，提高了当地农民生活水平。商湖生态园的建设，获国家采煤塌陷地综合治理科技进步二等奖，并在2007年2月被命名为江苏省科普教育基地。如今的商湖，不仅是休闲娱乐的城市绿地公园，还具有发展农业经济、改善生态环境、提高社会效应的巨大功能。

2.小南湖治理工程

小南湖位于工业园和夏桥街道办事处境内，距主城区1km，紧邻206国道，总占地面积2900亩，地面凹凸不平、杂草丛生、污水横溢、长期废置，生态环境遭严重破坏。原为徐州矿务集团韩桥煤矿采煤塌陷区，平均塌陷深度在3m以上，为农业区（原鱼塘密布），已稳沉，属于类型11。

对于类型11的采煤塌陷地适宜作为调蓄工程，兼可进行养殖且有美化周边环境的作用。2003年初，贾汪区实施小南湖一期治理工程。将原有密集的鱼塘挖深，形成具有调蓄功能的湖泊。2008年区委、区政府遵循“扩容、降堤、透水、造景”的理念，结合不老河灌区工程建设，对小南湖全面改造。小南湖二期治理工程将城市防洪调蓄、农业生产灌溉需求与塌陷区综合治理相结合，发挥灌溉、防洪及改善生态环境的功能，推动了“山水城市，绿化贾汪”的建设步伐。

经过治理，土地利用率由原来的不足30%提高至100%，小南湖水域面积1050亩，库容达到160万m3，环湖道路3.5km。湖中建有生态岛、荷花岛、会所岛3个景观小岛，并建有九曲栈道、亭、榭等景观。如今的小南湖，岸柳如烟、曲径通幽、风景迷人，实现了生态、社会和经济效益三者的互惠共赢，成为了采煤塌陷区整治工程示范基地。

3.潘安湖综合治理工程

潘安采煤塌陷区位于贾汪城区西南部，主要为原权台矿和旗山矿地下采煤塌陷区域。由于长期煤炭开采，导致地面不均匀塌陷下沉，塌陷深度为0.5～8m不等，大部分为1～3m。塌陷地总面积561.08hm2，其中塌陷耕地面积297.55hm2，其他农用地182.73hm2，居民点及独立工矿用地80.80hm2。按照综合分类方法，可将潘安湖塌陷地分为类型3、5、7、11四种，其中以类型5和类型7为主。

按上述治理措施，可采用农田复垦、人工湿地、水产养殖、调蓄湖泊等方法进行综合整治。2010年3月份，贾汪区实施了潘安湖塌陷地治理一期工程。

（1）对常年积水较深的大面积水域，通过清淤疏浚、布设生态设施等，建设成生态示范区。

（2）为保证生态湖水不漫入农业区，在农业区内新建圩堤，形成小型圩区；新建排涝泵站，将区内涝水强排入屯头河，治理区内洪涝灾害。

（3）对低洼地，部分改造成浅水种植区；其余部分通过土地平整、农田水利、道路和林网的综合建设，恢复或改造成耕地。

（4）对生产条件较差的农业区域，通过田、水、路、林、村综合整治，提高耕地产能。

2013年4月潘安湖景区被列为徐州市市政重点工程并开始实施二期工程。二期工程主要内容是：一方面完善公园内潘安古村岛、哈尼岛等景点的建设；另一方面位于310国道以南、徐贾快速通道以西的“附着物清理、土方开挖整型、市政基础设施、景观绿化、功能性设施”五大类工程，总占地面积3500余亩，主要为一期的发展和深化，重点建设人文、文化产业体系，深化生活配套和生活体验设施，规划完善服务配套设施，塑造典型的水域景观。

经过综合治理，新增耕地面积34.87hm2，整治水域面积 9.21km2，栽植大树16万棵，花卉植被100万m2，水生植物98万m2，品种300余种，大小19个湿地岛屿。2013年11月，潘安湖水利风景区被水利部评为第13批国家级水利风景区。2014年6月，经全国旅游景区质量等级评定委员会评定，潘安湖湿地公园被评国家4A级旅游景区。潘安湖湿地公园建设集“基本农田整理，采煤塌陷地复垦，生态环境修复，湿地景观开发”四位于一体，成为采煤塌陷区生态修复的成功典范。2015年6月9日，全国煤矿塌陷地水生态修复技术交流会在潘安湖湿地公园召开，在全国范围内推广潘安湖塌陷地治理的成功经验■

（作者单位：徐州市贾汪区水利局221011）