近郊资源枯竭矿井生态修复及资源开发对策探讨*

2018-08-20陈永春徐燕飞

陕西煤炭 2018年4期

关键词：淮南煤矸石矿井

陈永春，徐燕飞

(1.煤矿生态环境保护国家工程实验室，安徽淮南 232001；2.煤炭开采国家工程技术研究院，安徽淮南 232001)

0 引言

2016年煤炭在我国一次能源消费结构中的比重占62.3%，中国工程院《国家能源发展战略2030～2050》报告提出2050年我国煤炭消费为25～30亿t，由此可见煤炭作为主要能源结构将在我国未来很长一段时间不会改变[1-3]。

自2011年以来，我国陆续关闭各类矿井多达6 000余座，对于那些依托煤炭产业的城市，如果没能很好地转型发展，随着资源的枯竭，城市很难摆脱“矿衰城衰”的困境[4-5]。

1 淮南“泉大”资源枯竭矿井生态修复分析

1.1 淮南“泉大”资源枯竭矿井概况

淮南“泉大”资源枯竭矿井位于淮南市政治、经济和文化中心，是淮南最早的矿井[6-7]，同时也是淮南市政府机构、淮南矿务局机关所在地和居民集聚地区，面积22.2 km2。据记载，明、清时期该地区就有民窑开采，土窑遗址多达120多处；九龙岗矿、大通矿分别于1978，1982年报废。该地区紧邻舜耕山风景区，环境优美，交通便利，区位条件十分优越。根据新一轮淮南城市总体规划，随着城市“东进南拓”发展战略的实施，该地区将成为连接新老城区的中心区域，其改造利用价值和发展潜力巨大。

1.2 区域状况

基础设施落后：该区域因煤矿开采形成的地理缺陷和塌陷不稳定状况一直没有修复和改造，基本无城市基础设施，部分沉陷区处于不稳定塌陷状态，民居面临着安全威胁。

小企业发展混乱：区内有已经废弃的大通煤矿和九龙岗煤矿，南部舜耕山北坡有废弃采石场。零星小煤井仍在开采，重污染小企业无序生产，生产和投资环境差。

居住环境恶劣：原淮南基建局办公机关和大批的煤矿基建系统职工居住于此，形成多个自由居住村，塌陷区和采石场内基本处于无人管理状态，区内建筑和生活垃圾随意堆放，污水横流，私搭乱建，私墓乱葬，生活环境和居住条件恶劣，不仅影响城市环境和形象，而且影响城市社会安定。

土地闲置：区内生态环境破坏严重，长期无人治理，大量土地处于荒废状况；如任其发展，“破窗效应”将使该地区加速破败，变成不能居住、无法生产、没有活力的“城市荒地”。

1.3 矿井生态修复成果

治理原则：目前我国矿井环境治理多为点源性治理，治理内容较为局限，隐性矿山问题未得到关注；由矿山地质环境治理向生态修复转变将是未来矿井环境治理的趋势[8-10]。针对淮南泉大资源枯竭矿井的治理，按照先生态修复，后适度开发的原则，采取因势利导，宜山则山，宜水则水，宜林则林，以自然、古朴、野趣的理念进行生态修复，建成了以“山、水、林、居”为特征的煤矿区宜居环境。以前的“城市荒地”已成为“城市绿肺”，成为市民休闲、锻炼的好去处。

4大区域开发：依据地理历史条件，将“泉大”资源枯竭矿井划分为4个区域进行开发，如图1所示。①老龙眼地区—关闭采石场，回填采石坑，植树造林；对区域内水系改造，结合中国传统的“龙图腾”，打造龙形水系，创造良好的环境景观元素；库区重新规划、整治，建设开放型城市水上公园；②洞山井—植树造林，恢复生态，对棚户区拆迁改造，建设配套齐全、设施完备的矿工居民住宅小区；③大通矿—居民区整体搬迁安置，关闭、搬迁区内生产企业，利用现有煤矿历史遗迹如“万人坑”、水牢等以及区内少量工业设施如井架、水塔等改造成工业遗址景观供游客参观游览；④九龙岗矿—改建院校，对老城区旧城改造，使城市重新焕发生机和活力。

图1 淮南“泉大”资源枯竭矿井规划图

2 淮南“泉大”模式实现机制探索

2.1 淮南“泉大”模式内涵

淮南“泉大”资源枯竭矿井资源开发及生态修复过程中，因其特征明显，称为淮南“泉大”模式。内涵概括为：采用“市矿统筹”模式，企业主动尽责，政府与矿企就统筹城市发展达成高度共识；对城市周边资源枯竭矿井科学规划，高标准建设，坚持开展环境修复与提升中心城区功能“双管齐下”，建设以山、水、林、居为主要特征的煤矿城市宜居环境。

2.2 淮南“泉大”模式的特征

市矿统筹：淮南以矿建市，属典型的资源型城市，第二产业占GDP比重的50%以上，矿企发展和城市发展密不可分，双方在矿井环境治理，相关产业开发，产业结构优化，达成高度共识。针对淮南市泉大资源枯竭矿井环境修复与开发和老城区棚户区改造，创新采用市矿统筹的形式统筹城市规划、统筹城市功能布局、统筹老城区改造，考虑资源型城市可持续发展，做到城市发展与存量资源调整同步，为淮南煤矿和地方经济社会发展搭建了更广的平台。

企业主动尽责：有百年开采历史的淮南矿业，生产能力已跃居行业前列，有足够的能力融入地方经济社会发展，承担起环境治理和修复的责任。从泉大资源枯竭矿井治理入手，加强淮南矿井环境治理，把修复好的泉大资源枯竭矿井全部交地方政府统一管理和维护；将淮南建设成全国矿业城市生态恢复示范区是淮南市政府和淮南矿业集团共同的目标。针对棚户区改造，矿业集团抓住国家采煤沉陷综合治理和旧城改造机遇，按照市矿统筹城市发展的要求，将实施安居工程作为企业为职工办实事和为城市作贡献的重点工作来抓，解决了煤矿职工三代人住棚户的问题，同时提升了城市品位和形象。

高起点高标准规划：本着通过对资源枯竭矿井的环境修复和开发，打造中国煤矿城市环境修复示范区的定位，对“泉大”地区统一规划，对生态环境修复的同时，完善城市基础设施建设，建设新型居住社区。生态环境修复过程中，依照已有地形地貌，整理利用矿井地理历史资源，充分利用环境的自修复能力，追求自然和谐之美。

2.3 淮南“泉大”模式的实现网格结构分析

淮南“泉大”模式得以实现，可归结为如图2所示3层网络结构，包括潜力分析、外部条件辨识、模型构建3层内容。

图2 淮南“泉大”模式的实现网络结构

潜力分析：具有强大的内生动力，近郊资源枯竭矿井地理位置一般比较优越，具有较大的开发潜力，但开发过程中需协调好来自政府、企业、民众等各方面的力量，如“泉大”开发中的“安居工程”采取“国家拨一点(4.8亿)，企业补一点(20亿)、政府有关费用减免一点(5亿)、职工掏一点(20亿)”的方式实现，各方面的矛盾实现统一。

外部条件辨识：采用科学的手段对外部环境条件进行辨识，包括生态破坏现状、不同地区发展情况、地理历史条件、民众所持观念等，对其全面、准确的掌握，这是下一步决策的基础；如“泉大”修复前开展了包括自然地理、地质环境、社会经济、生态及生态环境的修复政策及标准等多方面的研究。

开发模式的选择：外界自然条件和开发理念，决定了开发模式。“泉大”开发时，根据区域发展和矿井地理历史条件，将“泉大”资源枯竭矿井划成4个区域分别进行开发。

3 淮南“泉大”模式关键技术

3.1 矸石堆生态修复土体重构技术

煤矸石堆坡面区域存在着稳定性差、干旱缺水、极端贫瘠、水土流失严重等植物生长的限制性因子，除少数耐旱性的杂草外大部分植物难以定居。煤矸石堆坡面重构技术包括：平整、降低坡度、增加坡面稳定性等措施，减少工程区内的水土流失。主要做法为：整平煤矸石山使其坡度<10°，在煤矸石表面覆盖60～80 cm厚的土壤，改善植物生长所需养分和水分条件，如图3所示。

a-煤矸石堆原貌；b-整平调坡；c-覆土图3 煤矸石质坡地平整与覆土设计

3.2 垃圾堆污染控制技术

化工垃圾、建筑垃圾和生活垃圾存在着强碱、高盐等污染问题，影响植物定居、生长。采用碱性中和与表层覆土结合法进行治理。对垃圾堆中污染较轻的、土质较好的表土进行剥离，然后用粒径为1 cm左右细煤矸石覆盖垃圾堆(覆盖厚度为40 cm)，再对场地进行深层翻耕60 cm，使煤矸石与垃圾土壤以2∶1的比例进行充分混合、压实，如图4所示。

a-原垃圾堆；b-修复后垃圾堆图4 垃圾堆生态修复设计示意图

3.3 垃圾液混凝沉淀净化技术

垃圾在堆放、填埋过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、降雨冲刷、地下水浸泡等原因产生多种代谢物质，形成的垃圾渗出液，其水质复杂，危害性大；COD和BOD浓度高，氨氮含量高，色度深，有恶臭，必须对其进行处理。

采用工业化实施方案进行治理，如图5所示。用盐酸调节该化工垃圾渗滤液的pH值，向化工垃圾渗滤液中投加硫酸铝钾并进行搅拌，再投加聚丙烯酰胺并再次搅拌直至出现絮状沉淀物；经过絮凝澄清后，完成垃圾渗出液的预处理，预处理后的污水进入人工湿地，经过人工湿地的净化处理，达到地表水三级标准排入天然湿地中。

图5 垃圾液混凝沉淀净化工艺流程

3.4 有益借鉴及突显的问题

统筹各方力量及政策：由于近郊资源枯竭矿井距离城市较近，对城市形象影响较大，同时具备较大的开发潜力。结合城市发展，本着“谁破坏、谁治理”的原则，探索市矿统筹途径，统筹各方面的力量及政策，有利于减轻企业负担，更容易实现对近郊资源枯竭矿井的根本治理。

统一规划高标准建设：随着生活水平的提高，人们对生活品质的追求越来越高，只有科学统一规划，高标准建设，将资源枯竭矿井打造成环境优美、功能齐全的宜居之地，才会对民众形成持久的吸引力，实现资源枯竭矿井治理后的可持续发展，真正变废为宝。

突出机制创新：近郊资源枯竭矿井，既不同于煤矿沉陷区，又不同于一般的土地，国家法律法规政策对此无明确规定，是现行政策和法律法规的盲点，必须坚持机制创新，大胆实践。由于历史变迁，企业法人的灭失，责任主体企业无齐全的土地相关手续，区域内既有居民，又有小企业，土地侵占纠纷多，制约企业对资源枯竭矿井实施环境修复与开发。