抚顺煤矿区复垦模式及效益分析

2021-12-29李博

辽宁自然资源 2021年3期

李博

（辽宁省自然资源事务服务中心，辽宁沈阳 110032）

一、抚顺煤矿的发展历程及现状

1.发展历程

抚顺曾以煤炭资源而闻名世界，早在汉代时抚顺煤炭就已经开始使用了。1901年，抚顺煤矿正式开采，并以浑河支流杨柏堡为界，将煤矿划分成东西两个矿区，在俄日控制期间，陆续开凿了大山坑、东乡坑，整修了千金寨、杨柏堡、老虎台矿，1912年开始实施注砂充填法，开凿万达屋坑、龙凤坑、新屯坑等[1]。1920年，抚顺煤矿将下辖矿区自东向西划分为古城子采煤所、大山采煤所、东乡采煤所、老虎台采煤所和龙凤采煤所，基本形成了日后抚顺煤矿的采煤生产格局。1943年以后，抚顺矿区逐渐形成了以煤炭开采和综合利用为主体，油、电、建材、化工等产业并行发展的较为完善的工业体系。但在持续高强度的开采下，抚顺煤矿资源日益枯竭，留下的巨大矿坑和对生态环境造成的破坏阻碍着抚顺市社会经济和生态环境的可持续发展[2]。

2.矿区现状

在持续进行大量煤矿勘探开采的同时，不可避免的对周围的土地资源造成了巨大的损害。对土地自然资源的破坏主要分为塌陷、压占和挖损3种[3,4]。采矿过程中剥离出的表土层、外排土堆积所形成的外排土场，以及煤炭开采后产生的大量煤矸石和尾矿的排放所堆积的矸石堆，都压占了大量的土地资源，加剧了人地矛盾，破坏了人与自然之间的和谐。抚顺煤矿虽然采用的是水砂充填开采法，但地表沉陷值仍然很大，根据岩移观测资料计算，沉陷盆地的体积占开采区体积的48%~54%，地表下沉率为15%~20%，但随着开采的区域不断扩大，地表塌陷面积也越来越大，地势低洼导致积水连成一片，形成积水区。由于沉陷区和积水区的形成，使得建筑物破裂，原有农作物不能耕种、农田被弃耕，造成了绝产的情况，坑内的积水也为土地资源的恢复利用增加了难度[5]。

抚顺的西露天煤矿是近代开凿最早，规模最大的露天煤矿，矿坑的东西长6600m，南北宽2000m，总面积约为14.52km2，垂直深度为424m。由于矿坑面积大，深度深，复垦整治再利用的成本比较大，需要漫长的时间和大量的人力物力财力来恢复其生态功能和生产能力[6]。

煤矿在开采过程中，对周边生态环境的破坏也是无法避免的。采煤后地质结构收到扰动，地质灾害频发，生物多样性严重下降，矿区生态功能逐渐衰弱。由于采矿过程中产生的粉尘颗粒物悬浮在空气中，造成了矿区周围地区空气污染严重，加重了城市的空气热岛效应及二次扬尘，直接危害到了人们的身体健康[7,8]。

二、煤矿区土地复垦原则

所谓土地复垦，就是指对在生产建设过程中，因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。煤矿区土地复垦是国家法律赋予矿区单位、集体和个人的责任，需要认真地贯彻和落实。这不是一项简单的工程，在实施复垦方案时要从长远的角度看，不能只在意当下，还要考虑到复垦矿区附近的生态环境、人文情况等。因此在选择复垦方式时，要遵循以下几个原则。

1.因地制宜，综合治理[9]

我国煤炭资源及煤矿生产分布范围广，不同矿区所在地的地质、气候等条件有很大的差异性，在对矿区废弃地等进行复垦时，需要考虑到这些条件，如水分、土壤、温度等，抚顺的气候四季分明，采用复垦还田或还林措施时，要结合矿区自身的特点，根据采矿的进程和变化随时调整方案。

2.持续性原则[10]

矿区对土地与生态环境的破坏已经远远超过了其自身恢复能力，为保证矿区经济可持续发展，改善矿区生态坏境，通过土地复垦和土地整治等手段，对地形、地貌和土地利用布局进行修复，达到土地资源、生态环境可持续利用的目的。

3.实现经济效益、社会效益和生态环境效益的有机结合[11]

我国矿区土地复垦的主要目标之一是使社会、经济和自然生态效益三位一体的综合效益达到最优，在切实保证社会经济均衡发展的同时也要努力维持自然生态系统的平衡，谋求社会、经济、生态效益的协调。

4.与城市土地利用总体规划相衔接[12]

煤矿区域内的土地的生态复垦和利用工程也是土地利用总体规划的一部分，必须与城乡土地综合利用总体规划紧密联系在一起，使被破坏区域的土地资源得到有效的修复和治理，充分发挥土地的经济生产潜力，提高土地集约利用程度。

三、煤矿区土地复垦模式与方法的选择

针对抚顺矿区煤炭开采所遗留的各种土地问题，矿区的土地复垦模式并不是唯一的。应因地制宜，结合矿区土地的自然环境条件和破坏情况，以及抚顺经济发展的需要，选定合适的土地复垦方向，再设计具体的复垦方案对其进行复垦修复。抚顺不同矿坑的复垦方法如下：

1.抚顺老虎台矿井田煤矿

老虎台矿采用的是井下开采的开采方式，在采煤的同时，形成了大片的塌陷坑、积水区，对于这些沉陷区，抚顺政府采取了复垦还田生态重建的复垦模式。先利用西露天矿剥离出的矸石对塌陷区的沉陷坑进行填充，再对土地进行平整，减小所填充的矸石的粒度，使其粒度低于50mm，然后进行覆土，所覆的客土一般是选择河底的淤泥，黄土，还有一部分是包含垃圾的混合土，覆土的厚度不能小于50cm，最后在复垦的农田上进行耕种。需要注意的是，在复土还田之后，并不能马上种植粮食作物，而应该先种植一到两年的蔬菜，如白菜、萝卜等，因为用于充填的矸石中会含有部分重金属，萝卜和白菜可以吸收土壤中的重金属，对土壤进行修复，修复后的土壤条件更适合粮食作物的生长。选择煤矸石作为塌陷区的填充物，是考虑到了抚顺煤矿自身的条件优势，在填充塌陷坑的同时，也能减少西露天矿排矸对土地的占用，利用煤矿机械化作业还能加速回填、节省时间，一举数得。在选择西露天矿排放的煤矸石作为主要填充物之前，也要对其进行采样和化验。由于煤矸石的主要化学成分随其成煤地层岩石的种类和矿物组成不同而变化，因此，不同地区的煤矸石，化学成分是不同的，如果煤矸石中各种有毒化学元素的含量明显超标，经过自然风化及大气降水的长期淋溶作用和光合作用，这些有毒的元素会逐渐从煤矸石中分离解析出来然后渗入地下，导致填充区的土壤、地表水体及浅层的地下水受到污染[13,14,15]。进行复垦还田工程后，还要以生态学及生态经济学理论为指导对复垦还田生态重建效果进行检查验证。

2.抚顺市平顶山、胜利矿前及东、西排土场

这几处排土场是由煤炭开采过程中排出的煤矸石等固体废料直接堆集起来的，破坏了压占区土地上自然生长的植被和原有的地形地貌，煤矿废弃物中含有的碳成分使其很容易风化，形成了一种新的土壤“矸石土壤”。针对这些排土场，抚顺早在20世纪20年代末开始就已进行了复垦，只是复垦区域比较小。至90年代开始进行大面积的排土场复垦工作，复垦方式为复垦还林。矿区植被的恢复，是目前露天煤矿排土场再利用的一种有效的手段和途径[16,17]。不仅可以改善土壤生态结构和土壤质地，提高土壤的综合生产力和水土保持能力，进一步减少水土流失情况，改善局部地区的生态环境和土壤污染问题，逐渐恢复矿区生态环境。还大大提高了排土场土壤的再生性能，减少了排土场平盘和边坡的地表径流土壤侵蚀。抚顺矿区的这几个排土场根据堆弃的年代被划分成六种造林类型，提出了六种类型造林的适种树种，将复垦与采排工艺相结合。主要的造林树种之一就是生长速度较快、适应性较强的槐树。经过几年十几年的生长，槐树的长势较好，此种复垦方式复垦效果较为成功。

3.榆林采煤沉陷区

榆林沉陷区采用的是农林牧灌溉一体化的复垦措施。先利用东露天矿剥离出的剥离物对沉陷区进行填充（此步骤与老虎台矿塌陷坑的复垦过程相同），然后覆土，完成后，根据沉陷区的具体情况，将平地和坡地分别筹划成农田和林地，种植农作物、牧草、灌木林等，而不是仅仅复垦成农田。

4.西露天矿

抚顺西露天矿开采历史悠久，开采所留下的大坑要做到填充整平是非常困难的，而且西露天矿的矿坑已经成为了抚顺的一道风景，在那里，人们可以依稀看到抚顺煤矿曾经的辉煌。2019年，习近平主席去到抚顺煤矿视察，也去参观了西露天矿。因此，在对西露天矿进行治理时，负责矿区复垦与治理的专家和学者们打算对其进行旅游复垦，即复垦成景观娱乐修养用地[18]。在此之前，已经在矿坑西南专门设立了观景台，欢迎世界各地人士来观光旅游。在西露天矿已经闭矿的现在，有关部门准备在西露天矿区建设世界生态欢乐谷、城市绿肺和文旅康养区。

5.东露天矿

东露天矿是采取“边采煤，边复垦”的措施进行采煤的。这种采煤和复垦措施为东露天矿整体的复垦工作带来了便利，也节约了时间。在对抚顺东露天矿进行复垦时，主要还是采取的复垦还田生态重建的工程，将其中的塌陷区复垦为耕地。一方面是因为塌陷区中原耕地的面积占有很大的比重，另一方面也是为了贯彻落实“十分珍惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地”的基本国策，缓解抚顺部分地区工农业争地的矛盾，同时，将矿区废弃地复垦还田后，这些改造为耕地的区域，也可以列入国家耕地储备库，为矿务局、集团公司等节约一部分资金，缓解抚顺地区的经济压力，促进经济社会的发展。东露天矿还可以利用其地表水资源的优势形成灌溉系统，浇灌农田、林地等，形成农、林、牧灌溉一体化的良性生态格局。除了复垦还田外，东露天矿还采取了野花组合种植的方式。种植野花组合，不仅具有较高的观赏性，还能在一定程度上改良土壤，对土壤起到恢复作用，提高植被覆盖率[19]。

四、矿区复垦的效益

1.经济效益

土地复垦的目的,是使被破坏的土地经过整治而恢复成具有利用价值的土地,形成一定规模的生产能力，创造一定经济效益。

（1）提高土地利用率，增加土地产值。

进行复垦工程之前，矿区塌陷地、排土场等均处于闲置状态，基本都属于废弃地，采用复垦还田技术后，虽然第一年种植的农作物收获量远远低于周围耕地的收获量，但是所得到的经济效益还是要远远高于闲置时的效益的，而且随着复垦年限的增加，土壤得到改善，土地生产力也在逐渐提高。以近两年复垦的抚顺东露天矿为例，将原来的塌陷区复垦成耕地，表面上来看，土地的面积减少了，但是它的产值是增加的，因为复垦前的塌陷地是很难得到利用的，耕地则不同，它可以开展种植经营，栽种蔬菜和粮食作物，而且开展种植经营还有助于保护和形成农田生态系统、促进土地物质和能量的利用及良性循环，为复垦后土地的可持续利用提供保障。复垦还林也是一样，使废弃地得到利用的同时，还能加快土地的自我修复。

（2）减少投资的费用

复垦前，政府需要额外征用耕地旱地进行作物种植，征用这些土地时要投入大量的资金，虽然矿区复垦也需要资金投入，但不是年年都要投入的，复垦完成后就不再需要投资；对塌陷坑进行矸石充填，还有效地减少了露天矿剥离的矸石堆所占用的土地面积，大大节约了征地费用。

（3）有利于抚顺市产业结构的调整、转型和升级

目前抚顺属于国家资源型特色矿业城市，以资源型产业为主要产业，向城市社会提供矿产品、能源及其原材料延伸和加工的产品。区域经济的发展依赖于资源产品的开发，产业结构较为单一。矿区的复垦利用相当于土地资源的二次利用，可以重新选择其利用方向，进行以农业为主的生态农业复垦模式有利于抚顺的社会经济产业结构的调整和优化[20]。

（4）增加当地居民收入

复垦工作完成后，当地农民可以继续种植粮食、蔬菜、果品等，从中获得直接的经济效益。而且，矿区的复垦工程一般情况下会有农科以及其他方面的专家的指导，复垦后的农作物种植方式会比寻常的种植方式更科学、更有效率。随着复垦工程的进行，也推动了抚顺的经济发展，可以带来间接地经济效益，增加居民的收入。

2.社会效益

土地复垦不仅为城市、居民带来了显著的经济效益，同时也具有良好的社会效益。主要表现在以下几个方面：

（1）扩大了耕地的面积，缓解了我国煤矿与农业征地的矛盾和人多地少的矛盾，稳定了国家的社会治安和经济秩序

虽然我国煤矿区土地复垦工作起步较晚，与世界上其他先进国家的土地复垦率还有一定程度的差距，但是整个复垦工作一直在稳步进行和完善，随着时间的推移，复垦所带来的好处也在一点点的体现出来。复垦还田能够大大地增强农业生产的后劲，保证了粮食的生产和现代农业建设的持续稳定发展，也有利于密切工农关系，增强工农感情，有利于社会的安定团结。

（2）吸收、转移了剩余劳动力，促进了农业结构的调整

煤矿土地复垦工作可以吸收、容纳农村的部分剩余劳动力，增加农业自我消化剩余劳动力的能力，为劳动力的转移提供较为广泛的就业机会和场所。复垦完成后，因地制宜，建设旅游休闲区，或者种植不同的农作物、树种、花卉、牧草等，休闲区需要人员管理，吸收了一定的劳动力，生产的粮食作物、农副产品则可以运往别处销售，既减轻了国家和地方企业的经济负担，也使当地农民从中得到了实惠。

（3）保护矿区复垦改造的区域不遭到石化、沙化的破坏，能够减轻矿区自然风蚀与风沙的危害[21]

同时，在复垦工程完成后，可以为抚顺市的居民增加一处观光风景区，还增加了粮、棉、油、菜、水果等农副产品的供给，满足了城乡居民日益增长的对农副产品的需求，提高了居民的生活质量。

3.生态效益

生态效益是指矿区土地复垦对生态环境产生的价值或贡献。在人工开采煤炭的过程中，不仅造成了整个煤炭基地的土地的严重破坏，引起水土流失，而且还产生大量的煤矿废弃物和煤矸石压占土地，加上有毒有害物质的大量排放，导致了水环境及大气环境的严重污染，使原有生态系统和景观受到影响[22]。通过对矿区进行土地复垦，取得了良好的生态效益。

（1）保持水土

提高了植物的水土滋养能力和土壤的蓄水能力，有效减少和防止了水土流失。

（2）改变地貌

对地表的塌陷裂缝处进行充填，改变塌陷区的原有面貌，改善塌陷区脏、乱、荒芜的景象[23]。抚顺老虎台矿就是因长期大面积开采形成了面积约51公顷的塌陷积水坑，实施塌陷地复垦还田工程后，化害为利，既减少了矸石自燃污染环境，又对已经被破坏的生态环境起到了净化作用，改变了其原有面貌。

（3）改良土壤

塌陷区的土地上土壤养分短缺，积水区易导致土壤的盐碱化，排土场破坏了原有的地形地貌和自然植被，经过一系列复垦措施后，复垦地区的土壤上层形成腐殖层，有利于促进农作物的生长，种植优良作物后还可以保持和改善复垦地区土壤的土质，提高土壤的养分含量，使土质越来越好[24]。

（4）净化空气，美化环境

煤炭开采所形成的矸石山和粉煤灰堆场会排放一些有毒有害的物质，这些物质严重的污染了空气与环境。种植树木、花草，即可以有效地净化空气，也给矸石山带来了勃勃生机，美化了环境[25]。

（5）生态恢复

恢复了矿区自然生物的多样性，使被破坏的土地生态系统和农业生态系统得到了改善，如在抚顺东露天矿已经复垦的排土场上，形成了一个人工平地，平地及坡面上植树种草，郁郁葱葱，彻底改变了采煤沉陷区的原景观。

稿约

为更好地服务新时代自然资源新职能、新定位，本刊长期向从事、关心或关注自然资源工作的作者约稿，稿件内容包括自然资源领域涉及土地、矿产、测绘、海洋等相关内容，侧重管理方面探讨、研究、应用实践等类文章。