采空区塌陷及沉陷区治理方式探析

高帅帅

(陕西小保当矿业有限公司，陕西 榆林 719000)

0 引言

随着社会的快速发展，人们对一次能源的需求也随之急剧增加，虽然煤炭在一次能源消耗中所占比例呈下降的趋势，但是对煤炭的需求仍居高不下。煤炭的大量生产和运输，给当地的大气、地表水、植被以及生态环境造成了严重的破坏[1-3]。开采后的固体废弃物、煤矸石长期堆放在地面上，在自然条件下煤中有害元素会发生不同程度的迁移琳溶[4-5]，给水体和土壤造成了严重的污染，并且在开采过后形成了大片的采空区。随着时间的推移，采空区出现不同程度的沉降和塌陷，甚至频繁出现塌陷式地震，使本就脆弱的生态更加雪上加霜，也成为制约当地经济持续发展的重要因素。

与此同时，随着时代的进步，“绿水青山就是金山银山”和“发展绝不以牺牲环境为代价”的理念深入人心。采空区塌陷及环境恶化的问题也成为相关部门关注的焦点，预防采空区塌陷及塌陷区的治理成为亟待解决的问题。

1 采空区塌陷现状及危害

1.1 采空区塌陷现状

我国资源型城市共计262座而且呈现北多南少、西多东少的态势。我国煤炭矿井主要以井工为主，原煤的95%以上都是由井工矿井生产，且大多采用长壁采煤法，全部垮落法处理顶板，并且开采规模和开采速度与日剧增，致使塌陷区的面积急剧增加。随着社会经济及科技的迅速发展，采掘设备的研发也得到了很好的发展，矿井的开采规模和开采速度急剧增快，致使沉陷区面积急剧增加，我国上规模的矿井有100多座，而采煤沉陷区超过4 000 km2的矿井达到70%。采煤沉陷区分布在20多个省市150多个县区，其中在沉陷区生活的居民达到2 000多万人，且沉陷区每年以210 km2的速度增长，每年由于煤炭开采形成的塌陷区占全国塌陷区10%，而复垦利用面积，仅为20%左右，对当地人民的生活和经济的发展产生了很大影响。采空区塌陷总体呈现出面积大，速度快和复垦率低的特点。

1.2 沉陷区的危害

当采空区沉陷后就会对当地的地形地貌、气候条件、地下含水层及水土流失产生较大的影响。发生沉陷后，地面会出现成群性、线性延伸、方向性强的裂缝，导致地表耕地被破坏，数亩良田荒废大量农民失地待业，耕地面积大大减少[6]，当有较多槽形洼地时会聚集大量的积水，致使地表的水系也遭到破坏，进一步加剧水土流失和环境污染，建筑物也会遭受不同程度的破损，人们不得不搬离家园。与此同时，沉陷区也会给煤矿的安全生产带来一定的隐患。例如，我国老矿区黄淮中部地区的地势比较平坦，所以底下的潜水位较高，煤矿的沉陷区潜水位随着地面的下沉而上升，大多地方潜水位与地面标高相同甚至接近地表，在雨季到来之时会有大面积的积水，尤其是淮北地区，常年积水的地区占塌陷地区的比例达3成以上；在晋陕蒙地区气候干旱少雨，降水量少，植被覆盖率较低，生态系统脆弱，由于沉陷区的快速增加，对当地生态系统造成了毁灭性的破坏，进一步加剧土地荒漠化；在高原高寒的山区，当地的地貌景观、植被随着采空区的沉陷遭受严重的破坏，形成大量不稳定的边坡，对当地的生活和经济发展产生较大的影响。

2 沉陷区的治理模式

沉陷区给当地的经济及人们的生活水平造成了很大的影响，甚至成为制约当地发展的因素。本着因地制宜、综合治理、顺应自然、尊重自然的原则，对沉陷区采用土地复垦技术、土壤修复技术和景观技术等模式进行治理，以期实现经济发展与环境保护双赢的局面。

2.1 土地复垦

采空区的沉陷导致地形地貌破坏、水土流失和耕地面积大大减少，恢复耕地面积、保持水土、恢复当地生态环境保护环境成为治理沉陷区的首要任务和内容。土地复垦分为工程复垦和生物复垦[7]，工程复垦遵循因地制宜的原则，采用深挖垫浅、充填复垦和依山就势等技术。如在高原高寒地区采用引水代填，依山就势的技术，依照“地质+生态”“自然恢复+工程治理”的方式进行治理。生物复垦技术采用关键层再造，用菌肥、微生物活化剂、增加有机质和腐殖质等增加土壤肥力，为植物的生长提供必需的营养物质，改善植物的生长周期。陕西神东、江西和黄河流域部分矿区用微生物进行治理对当地土壤有机质、腐殖质和植物生长周期都有很好的作用[8-12]。土地模式也在广泛应用，既可以治理沉陷区同时又改善土质增加耕地面积等，为当地的可持续发展注入了源源不断的活力。

2.2 发展接替续代产业

当今社会经济的高速发展，使得人们对生活方式和生活质量追求也发生了翻天覆地的变化，更加注重于精神的追求。在治理沉陷区的同时因地制宜，开发第三产业，开发矿区旅游。例如，延安市在黄陵矿区附近建设红色旅游区，淮南矿区建设了多个湿地生态公园和生态公园，以及徐州市在治理沉陷区的过程中，大力发展第三产业和接替产业，均促进了当地经济平稳快速的发展。

2.3 水资源再利用技术

水资源的治理及如何再利用也是治理沉陷区中举足轻重的一环。在治理过程中对水质进行检测，然后分类致用，农业灌溉、水产养殖、开发湿地公园以及引水代填。陕北神东、淮南等矿区在治理过程中，致力于打造生态公园、人工湖泊、湿地公园等，不但减少了沉陷区污水对环境的危害，同时使水资源循环再利用，大大缓解了当地的用水情况。生态公园和湿地公园的打造可以有效的调节当地气候环境的同时，人们还可以利用闲暇之时有地可练、有地可玩，提高了人们的幸福指数。

3 沉陷区治理建议

3.1 矿企应主动落实相关政策

在全世界范围内，绿色发展较好的国家，其矿山企业在主动履行义务，“谁开采，谁治理”中也做的较好。近年来，我国从国家到地方分别出台了若干法律条例和规定，但是企业自主承担治理的较少，所以有关单位应尽快完善法律体系，同时完善符合当地配套的土地政策，加强监管机制的建设，使其有法可依、执法必严。大多矿山企业认为绿色发展就是绿化工程，这大大偏离了绿色发展的理念。因此，矿山企业还应高度重视国家绿色发展的理念，从本质上建设绿色矿山，自主承担矿区的生态修复和绿色矿山建设。

3.2 共建绿色矿山

矿山开发由地质勘探、矿山设计、矿山生产和闭矿4个阶段构成。在当今科技迅速发展的时代，应在每个阶段都考虑生态修复。在地质勘探过程中应对可能产生的生态影响进行预判，通过应用新技术来尽量减少生态损害，并且及时进行修复，将开采后的生态修复费用也纳入开采成本，为后续一系列的开采设计提供法律科学依据；在矿山设计阶段不仅要考虑煤炭开发利用的最佳方案，同时也应将生态修复方案纳入矿山设计中，编制“边采边修，上下治理”的设计方案，明确开采范围和保护范围等；在矿山开采阶段，边开采边修复的同时，应用新技术对开采过程产生的“三废”(废水、废气、废渣)及地表沉陷等进行及时处理，并建立定期的修复计划和验收制度，监测煤炭开采过程中对生态破坏和修复的动态变化，实现绿色和经济效益的最大化；闭矿阶段也是生态修复的收尾阶段，应分析前期修复过程中存在的问题，编制可行性、全面性和精准性的修复方案，保证闭矿后的生态环境仍然可以与当地生态系统相适应、可持续发展。总之，各个阶段均应在新理念新思想指引下，以科技创新的方式将矿山开采对生态环境的影响最小化。

3.3 合理布局

大量矿山企业的破坏性开采，造成了大量沉陷区，甚至频繁出现塌陷地震，对当地生态环境造成了严重的破坏。所以，应合理布局，让煤矿开采与生态环境这一对矛盾逐渐转化为互惠互利的局面。面对这一问题，国家和当地政府也出台了一系列的政策和法律法规，矿山企业在开采过程中应科学评估“煤炭开采+生态修复”后对当地生态环境的影响，针对不同的地域环境、地形地貌，分区、分地、分矿进行科学论证，形成“一地一策、一矿一策、一坑一策”，实现经济与生态环境共同发展，甚至优于过去。例如，山东四胡省级自然保护区内煤炭保护性开采其生态环境不但未遭受到破坏，反而更优于开采前。

4 结语

建设和发展绿色矿山、智慧矿山符合生态文明的核心理念，也是未来煤炭行业发展的必然趋势。当今绿色矿山的建设主要表现在矿山复垦、绿化和开发再利用等方面，但是复垦率和利用率较低，与真正发展绿色矿山还是有一定的差距。绿色矿山是一项复杂的系统工程，其贯穿矿山勘探、矿山设计、矿山生产和闭矿全过程，在每个环节中都应当按照科学、低耗、高效和环保的理念开发利用，并且付诸于实践中。通过法律法规的不断完善，企业也应提高新时代的发展理念观念意识，只要坚持走绿色发展的道路，我们终将会建设成真正的绿色智慧化矿山，实现矿山资源开发与生态环境保护协调发展。