济宁市任城区采煤沉陷区综合治理实践与思考

2020-12-31李树志董庆欢李学良

矿业安全与环保 2020年6期

孙光，李树志，董庆欢，李学良,2

(1.中煤科工生态环境科技有限公司，北京 100013; 2. 煤炭科学研究总院，北京 100013)

地下煤炭开采对土地资源破坏严重，在地表形成了大面积的不均匀沉降区与积水区，使地表农业用地及建设用地指标相对紧缺，采煤塌陷问题已成为制约资源型城市可持续发展的瓶颈[1-3]。济宁市作为国家重要能源生产基地，多年来形成了大量的采煤沉陷区，而任城区作为济宁市的主城区，同样存在严重的采煤沉陷问题。地下开采导致的开采沉陷，破坏了土地资源，严重影响矿区人民正常的生产、生活，对区域内工农业生产、生态环境，以及社会安定都产生了严重危害，制约了任城区经济的可持续发展[4-7]。

采煤沉陷区综合治理是资源型城市转型与升级中的一项重要工作[8-10]，近年来，任城区大力开展沉陷区综合治理工作，积极探索具有地方特色的资源利用和生态治理模式，探寻沉陷区土地可持续利用的对策，寻求资源开采与土地、环境保护协调发展的途径，开展实施了多个沉陷区治理项目，创新了治理模式。笔者结合任城区开采沉陷与区位特点提出总体治理思路，并通过分析现有的几个典型采煤沉陷区综合治理项目，对资金来源、利用方向、运营模式进行思考探讨，为相关领域的研究与实践提供思路。

1 任城区采煤沉陷分析

1.1 煤层赋存及矿井分布

任城区煤炭资源丰富，境内含煤面积409 km2，占全区总面积的63%。截至2018年底，探明煤炭资源储量22.12亿t，可开采量为6.20亿t。含煤地层为下二叠统山西组、石炭系上统太原组和中统本溪组。山西组和太原组为主要含煤地层，平均总厚240.00 m，含煤27层，平均厚15 m。可采与局部可采煤层共7层，其中主要可采煤层为3、16和17号煤层，3号煤层最大厚度10.24 m，全区平均厚度8.64 m，占可采煤层总厚度的67%，其为最上一层可采煤层。

任城区现有煤炭生产矿井8对，分别为淄博矿业集团的岱庄煤矿、葛亭煤矿、唐口煤矿；济宁矿业集团的运河煤矿、安居煤矿；枣庄市的何岗煤矿；临沂矿业集团的王楼煤矿、鲁西矿业。全区煤炭生产企业总设计生产能力为885万t/a，核定生产能力 1 382万t/a。任城区及周边矿井分布如图1所示。

图1 任城区辖区及周边矿井分布图

1.2 任城区采煤沉陷现状

任城区长年的煤炭开采，已导致土地大面积沉陷，生态环境遭到严重破坏。截至2018年底，全区塌陷地面积47.61 km2(不含城市近郊23.33 km2的条带开采沉陷区)，其中积水面积14.00 km2。沉陷范围涉及长沟、喻屯、南张、二十里铺、李营、安居 6个镇(街道)，目前仍以2.00 km2/a的速度增长。采煤塌陷地分布情况见表1。

表1 截至2018年底任城区采煤塌陷地统计

1.3 任城区采煤沉陷特点

任城区煤矿均沿济宁主城区四周分布，地质采矿条件较为复杂。主城区周边煤炭开采以条带开采为主，因地下采空区垮落不充分造成地表下沉量很小，但在城镇改造、城市开发利用时地表仍有再次沉陷的危险，存在地质灾害隐患；主城区北部区域煤炭开采沉陷土地破坏多为轻度、中度塌陷，大部分为季节性积水区，部分为常年积水；主城区西部区域多为近几年建设的煤矿，开采规模小、地表移动周期长，部分区域常年积水；主城区南部和西部区域煤矿开采规模大、强度大，积水严重。

2 采煤沉陷区综合治理思路

2.1 区位特点

任城区位于济宁主城区及核心区，建成区是济宁市的政治、经济、文化中心，依据济宁市城市发展规划，北部区域主要发展为居住用地，西部区域主要发展为文教商服用地，东部、南部区域主要发展为生态旅游用地，在主城区周边建设环城生态绿带。

2.2 综合治理思路

依据任城区的区位优势与采煤沉陷特点，综合确定该处采煤沉陷区综合治理思路如下：一是围绕城市发展拓展城市建设空间，构建生态宜居组团，引领城市向采煤沉陷区发展；二是强化采煤沉陷积水区的蓄水、净化、防洪功能，开发湿地的城市服务功能；三是围绕现代农业经济发展、基本农田建设和生态乡村建设，发展特色、生态、立体和观光农业；四是结合南四湖旅游开发，建设开放式的历史文化、旅游经济及区域产业等生态旅游区；五是围绕河道景观构建休闲、观光、体育、养殖、苗圃等经济与景观复合区；六是利用资源枯竭煤矿，探索空间与土地资源再利用的途径与模式。

2.3 综合治理方向与目标

济宁市主城区周边和高铁交通节点附近的轻度采煤沉陷区，开发治理主要用于建设，为城市发展预留用地空间。同时，利用现有水系和塌陷积水区开发建设湿地、环城水系与生态绿带，为城市发展提供绿色空间和生态补充区。具体可采用住宅小区建设、工业园区建设和矿山公园建设等模式开发，利用充填采空区消除灾害和土地平整营造城市建设用地。

主城区外围的中度采煤沉陷区，作为城市潜在发展区，重点将其营造成城市服务功能用地，主要采用城市湿地、生态观光农业等治理模式，通过挖深垫浅、土地平整法治理。靠近运河两侧的采煤沉陷区可就近通过运河清淤、弃土回填造地，建成城市绿地、生态公园和休闲娱乐功能区。

重度采煤沉陷区主要采用现代设施农业、生态观光农业、人工湿地、平原水库等治理模式，通过挖深垫浅、清淤回填、围湖造岸等措施，重点营造农业产业园、城市湿地和平原水库，拓展其设施与观光农业、湿地休闲、教育、乡村旅游、雨洪调蓄、水体净化和城市生态补水功能，同时可提高沉陷区的利用率。

主城区西侧的京杭运河、北侧的跃进沟、中部的洸府河、东侧的泗河等河流水系两侧的采煤沉陷区，结合河流水系整治升级，采用城市功能治理、农业观光治理等模式，通过生态修复措施，打造河道带状复合景观区，形成居民活动休闲的滨水空间和天然氧吧，构建主城区周边环城生态绿带。

3 采煤沉陷区重点治理项目剖析

3.1 安居采煤沉陷区综合治理项目

3.1.1 项目概况

安居采煤沉陷区位于任城区安居街道北部，总面积11.71 km2，其中积水区面积2.43 km2。涉及安居街道胡东村、胡西村、火东村、蒋营村、桥东村、唐营村6个行政村。沉陷深度3～5 m，部分耕地损毁、农田绝产、沟渠积淤、道路破坏，汛期积水严重，生态环境遭到严重破坏。

3.1.2 治理模式

该采煤沉陷区被纳入《济宁市环城生态绿带总体概念规划》中的马场湖生态湿地项目规划，采取“生态综合治理”方式进行治理，积水区治理总投资 7 418.93万元。项目区进行整体修复，全面提升自然生态系统的稳定和生态服务功能，对浅水区和季节性积水区，按照海绵城市建设理念[11-12]，进行生态修复形成生态农业和坑塘养殖水面；对1.57 km2的湖泊深水区，通过挖填土方、修筑环湖路、栽植地被、灌木、观赏树等，建设生态公园，打造观光游览、休闲度假的旅游胜地。

3.1.3 项目治理成果

该区域治理后效益显著。一是有效解决沉陷造成的土壤、水体污染等问题，栽植的苗木、修复的水塘等能够明显改善项目区生态环境；二是增加农业生产收益，配套的生态治理内容可以带来可观的旅游收益，实现农民增收，促进该区域经济可持续发展；三是有效消除地面塌陷等地质灾害隐患，保障当地居民生产生活安全；四是打造的水上乐园、湿地公园等提升项目，将采煤沉陷区变废为宝，建设成为市民度假休闲的好去处，进一步丰富群众精神文化生活。

3.2 济宁现代农业科普创意产业园项目

3.2.1 项目概况

产业园项目位于济宁市任城区二十里铺街道西北部及长沟镇东部，该项目区东至105国道，西至钱海村东，南至新105国道，北至钟海村，以采煤沉陷区为核心，占地面积6.67 km2。项目所在区域原为高产稳产优质粮食产区，但多年煤炭开采造成沉陷区面积达5.10 km2，不同程度地影响了地面农作物耕种。

3.2.2 治理模式

为有效保护耕地资源，切实解决采煤沉陷区农民生产生活问题，促进当地经济可持续发展，任城区政府决定以“建设现代农业公园”作为治理建设的主攻方向，采取“土地流转+农业开发”模式[13-15]，对沉陷区域进行开发治理。依据沉陷区治理规划和土地开发复垦整理规划，复垦后将形成相对平整的农田耕地和相对集中的洼地水面，将生态农业发展与沉陷区治理相结合，建立多元化的现代农业科普创意产业园。

3.2.3 项目治理成果

项目将建成济宁市北部第一个新型农业现代科技产业园，园区内能够基本实现农业功能多元化、耕作模式机械化、技术推广高新化、经营方式产业化、生态环境优美化、农民生活富裕化，进而实现多元、多功能的治理开发效益，为任城区和全市的新旧动能转换、经济社会发展带来新助力。

3.3 少康湖(孟宪洼湿地)建设项目

3.3.1 项目概况

少康湖(孟宪洼湿地)建设项目区为采煤沉陷区，总面积约6.67 km2。由于地表出现严重沉陷，导致区域常年积水，且深度较大。尤其到了雨季，一旦降水，将形成大面积沉陷积水区，从而使土地失去生产功能；地表下沉造成的房屋斑裂，对居民生活安全也造成较大隐患，群众反映强烈。

3.3.2 治理模式

结合周边沟河众多的区位优势，将雨洪资源利用和生态治理于一体进行综合治理。项目定位：以人文精神为灵魂，展现济宁悠久丰富的历史文化；以北方“小苏州”为设计意境，重现济宁特有的北方“水城”；以生态公园理念为要求，打造一个如“西湖之于杭州”“玄武湖之于南京”的济宁之湖。少康湖项目涉及李营、二十里铺两个街道，北起长新路，东至共建路，南至南跃进沟北堤，西至赵庙路，以孟宪洼采煤沉陷区为核心，治理面积约3.87 km2，总投资约12亿元，主要由孟宪洼平原水库及水库周边水利风景区组成。

3.3.3 项目治理成果

该项目将成为济宁市北部一个调蓄自如的“大水缸”，既能为工农业提供备用水源，又能够补给地下水、涵养水源，还可以为引水入城提供水源保障；项目体现了“生态北客厅”作用，能够彰显“一湖碧水”，为济宁市民提供休闲休憩的城市后花园，提高城市品位，增强人民幸福指数；项目北连高铁区，东接新机场，能够拉动近50 km2土地的城镇规模化发展。

3.4 城市近郊采煤沉陷区重大地质灾害隐患治理与监测防控项目

3.4.1 项目概况

项目区位于岱庄煤矿条带开采形成的采煤沉陷区范围内，占地约3.33 km2，涉及3上煤层的7330、7334、7338三个条带开采工作面，采宽50 m、留宽100 m，采厚约为2.6 m。项目区毗邻济宁市主城核心区，条带式采空区尚未充分垮落，故采空区沉陷还具有突发性、长期性、复杂性等特点，对后期地表建筑物改造与城市建设开发构成极大隐患，导致城市发展受限。该项目是任城区政府联合央企所进行的采煤沉陷区治理创新型尝试，通过该项目的实施，可以有效解决城市发展建设面临的条带采煤沉陷区地质灾害相关问题，破解城市发展困局和建设用地瓶颈。

3.4.2 项目治理模式

依据济宁市城乡发展规划，结合项目棚户区的改造需求，按照“地上—地下治理”一体化的原则[16-17]，在对采空区精细勘察的基础上，通过对采空区的充填治理，把采煤沉陷区转变成高密度建筑群建设用地，满足采煤沉陷区棚户区改造对建设用地的需求，同时提升采煤沉陷区土地利用效益，拓展城市发展空间。采空区充填所需物料采用周边建筑物拆除后的建筑垃圾与其他工程材料混合制备而成，利用建筑垃圾再生材料替代部分需购买的工程材料，并实现建筑垃圾环保再利用和环境保护双重效果[18-19]。

3.4.3 项目治理成果

根据项目总体规划和稳步推进、分步实施原则，设计治理总规模3.33 km2，其中一期工程治理土地1.00 km2，二期工程治理土地2.33 km2，根据济宁市任城区政府现场调研情况，项目治理成本约为15亿元，可实现经济效益160亿元；通过地下治理，实现建筑开发用地2 km2，按照地上开发容积率为2.0初步测算，开发后建筑面积规模400万m2，投资成本约在120亿元，可实现经济效益170亿元。

4 采煤沉陷区综合治理的思考

4.1 治理资金来源的思考

根据《土地复垦条例》规定，生产建设活动损毁的土地，由生产建设单位或者个人负责复垦；历史遗留损毁土地，由县级以上人民政府负责组织复垦。对于采煤沉陷损毁的土地复垦治理来说，治理资金来源主要包括煤矿企业和各级政府。《土地复垦条例》规定复垦责任人的复垦责任是对损毁的土地采取整治措施，使其达到可供利用的状态，对于采煤沉陷损毁土地来说就是恢复土地的农业功能。实际上现在的采煤沉陷区治理利用，特别是城市周边的采煤沉陷区治理利用多为城市建设功能开发、湿地生态与城市公园构建、设施与生态农业产业园建设，以及观光旅游和休闲娱乐功能区建设等，治理标准和费用显著提高，治理资金不仅来源于复垦责任人，更多来源于开发商和各级政府。

采煤沉陷区综合治理是个系统工程，灾害消除、复垦利用、生态修复、移民安置等，需要大量的资金投入，单凭煤矿企业或政府的投入远远不够，治理资金的匮乏将造成采煤沉陷区综合治理进度缓慢，治理效果不明显[20-22]。任城区的治理实践表明，采煤沉陷区其实是有待开发的新资源。按照“谁投资、谁受益”的原则，吸引社会资本投资进行开发式治理是采煤沉陷区治理未来的趋势，建立和试行采煤沉陷区治理专项基金，确立开发式治理理念，不仅可解决治理资金、复垦利用沉陷土地，还会使损毁土地变成绿水青山。

4.2 治理利用方向的思考

采煤沉陷区治理利用应结合城市发展规划与功能扩展要求，依据沉陷区特点、当地社会经济结构、区位特征，综合考虑沉陷区土地利用的限制性自然、社会、经济、政策和公众参与等因素，满足当地各部门规划，发挥优越的自然、社会和政策条件优势，科学合理地确定沉陷区土地增值开发与治理利用方向[23-27]。

1)城市周边采煤沉陷区规模性的建设用地增值开发。该治理方向以恢复建设利用、拓展城市用地空间、开发城市功能为主，采煤沉陷区一般距离城市较近或位于城市发展规划区域，治理土地的利用方向主要包括城市建设、城市湿地和城市园林开发，通过对采煤沉陷区治理，为城市发展提供后备土地资源，解决矿业城市建设用地瓶颈的问题。

2)积水采煤沉陷区规模性的城市湿地生态功能开发。该治理方向以保护环境、改善生态景观为主，沉陷区地表较为复杂，沉陷深度较大，造成了较大范围的地表常年积水且分布较为集中，恢复原有土地用途成本较高，通过积水沉陷区微地貌景观整治、湿地水系构建与水质修复、植被景观构建等，带动沉陷区周边土地增值与开发利用。

3)远离城市采煤沉陷区的规模性农业综合治理开发。该治理方向以发展传统农业、生态农业和设施农业为主，若沉陷区地表沉陷较轻，基本无积水，则可通过“划方整平”、修建农田灌排设施等措施进行采煤沉陷区的高标准农田、特色农业、养殖业等产业规模化开发建设，带动当地经济发展与产业转型。

4.3 建设运营模式的思考

济宁市任城区沉陷区治理资金除了煤炭企业与政府财政投入，还引入了社会资本。城市近郊沉陷区重大地质灾害隐患治理与监测防控项目治理模式是中国煤炭科工集团出资90%与政府指定机构出资10%合资成立项目公司(SPV)，采取地下采空区治理—地面分区规划布局—地上建筑物抗变形设计的一体化治理方案，该公司对采煤沉陷区土地进行一二级联动开发；少康湖(孟宪洼湿地)项目治理模式是北京东方园林环境股份有限公司出资80%与政府指定机构出资20%合资成立项目公司(SPV)，该公司负责投融资、建设和维护运营不低于18 a，其中建设期为3 a，运营期不低于15 a。

采取政府和央企合作的模式，成立“SPV”合资公司，建立创新性治理模式与管理体系，该模式对我国矿区生态环境治理工作起到示范作用，合资公司还将建立和试行可持续发展的采煤沉陷区治理专项基金，推进任城区实现新旧发展动能转换和高质量发展。国家自然资源部近期出台的《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》，是一项吸引社会各方投入，探索推行市场化运作、科学化治理的矿山生态修复模式，实现生态效益、社会效益和经济效益相统一的国家举措。