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鲁西南地区采煤塌陷地综合整治的探索与实践

2023-12-31刘景辉孙明勤赵春贺

中国煤炭工业 2023年10期
关键词:塌陷地鲁西南积水

文/刘景辉 刘 汉 孙明勤 赵春贺

鲁西南地貌以冲积平原为主,地下煤炭资源储量丰富,大量煤炭开采活跃了当地的经济。同时,采煤塌陷引起地表变形,产生下沉盆地、缓坡地、塌陷漏斗、台阶、地表裂缝,导致村庄房屋、道路、桥梁、河堤、输电线路、电力设施、农田水利沟渠等基础设施损毁,耕地数量减少、质量下降,造成农业减产乃至绝产,对地形地貌景观产生较大影响和破坏,不利于工农业生产和当地群众生活。为此,鲁西南地区相继成立了相应的研究整治机构,对部分采煤塌陷地进行了治理试验、试点和探索,通过长期整治,优化了鲁西南地区的产业模式,取得了良好的经济、社会和生态效益。

一、动态监测、分期整治

采煤塌陷地的沉降有一个时间过程,开采深度越大,其稳定速度越慢,加之开采层数不同,其稳定时间也不一致,所以要做好动态监测,等待塌陷地完全稳定后再进行治理。

鲁西南采煤塌陷地以济宁周边为主体,菏泽东部的巨野矿区2000年以后才陆续建矿,塌陷范围相对较小。济宁市通过对1987年的TM遥感影像图和2002年的ETM+遥感影像图进行分析,形成了2004年的矿山地质环境治理规划图,其后又引进采用合成孔径雷达差分干涉测量技术,对采煤塌陷地进行检测。

合成孔径雷达差分干涉测量技术,是对于InSAR技术得到的干涉条纹进行差分,它将同一观测区域具有一定视角差和相关性的两幅单视复数图像,经干涉处理后检测出他们的相位差,再按照一定的几何关系进行变换,进而获得观测区域的地形高度,可用于检测雷达视线方向的厘米级或更微小的地球表面形变。经过近二十年的发展,这一技术逐渐成熟,取得了很多成果,已广泛应用于地表沉陷的动态观测之中。

通过动态监测,对已达到稳沉条件的老矿区列入先期治理规划,治理一步到位;针对地下仅开采一层煤且尚未完全开采完毕,地面已有部分沉降但尚未达到稳沉条件的区域列入中期治理规划,对已妨碍道路交通的区域采用“垫高”的方式暂时处理;后期治理规划主要对于多层开采并会发生多次沉降的正在生产的不稳定区域,需等待该地区达到稳沉条件后再进行治理(期间不排除利用简单方法在有条件的地块恢复耕种),对已妨碍道路交通的区域采用“垫高”或绕道临时处理。

二、整治措施

鲁西南地区经过近二十年的研究、探讨和摸索,总结出采煤塌陷地治理应遵循的20字原则:统筹规划,因地制宜,科学综合,注重效益,分步实施。具体措施应根据动态监测结果,按照整治原则,做到有的放矢,以期取得最大的经济、社会和生态效益。具体治理技术手段大致分以下几种。

1.浅层塌陷地治理

浅层塌陷地塌陷深度在2 m之内,塌陷最深点潜水位埋深大于0.8m。治理目标是以恢复耕种为主,农经结合,治理方法主要分两步:第一步是削凸填凹划方整平,具体做法是先将表层土剥离,然后将凸出土移往凹处,最后用剥离的表土加以覆盖、整平。此方法虽费时费力,但土地整平后即可恢复耕种,基本上可保持原有地力。若结合增施有机肥料,配以深耕效果更好。第二步是修缮农田基础设施,对因土地塌陷而损坏的农田水利排灌设施、农田道路桥涵等加以修复或根据复垦格局的调整重新配套,以保障现代农业生产的需要。一般浅层塌陷地田、渠、路、沟等的综合治理,每亩约需要3000元左右,治理后2~3年内即可收回全部投资。

济宁能源汶上义桥煤矿部分浅层塌陷地块就是采取削凸填凹划方整平、修缮农田基础设施进行治理,取得良好效果,既恢复了原有的耕地面积,又改善了生产环境、稳定了民心。另外,以兖矿集团杨村煤矿、鲁西能源田庄煤矿为主的浅层塌陷地(塌陷深度在2m之内)出现了季节性积水,造成农作物绝产。两煤矿在济宁高新区自然资源部门的引导下,在不破坏原地表耕地结构的前提下因地制宜建设排水沟渠网络,利用周边的泗河和蓼沟河两泄洪河,将塌陷区多余地表水排到南四湖,取得了明显的经济、生态和社会效应。

2.中度塌陷地治理

中度塌陷地塌陷深度在2~4m。治理目标是以种粮为主,粮渔结合。对于潜水位埋深大于0.8m的地块尽最大可能采取上述义桥煤矿治理方式构筑良田;对于潜水位埋深小于0.8m的地块,其治理方法主要是挖深填浅,建鱼塘筑台田,形成上粮下渔的格局。对附近有较丰富充填物的塌陷地,也可利用煤矸石、电厂粉煤灰或清洁建筑垃圾等进行充填,然后覆土0.8~1m,用作耕种或建设用地;同时配套建设排灌设施及交通道路。此方法复垦治理塌陷地,每亩约需投资5000元左右,治理后3~5年可收回成本,特别是配合建设高价值经济田,效益更佳。

枣矿集团滨湖煤矿采取挖深填浅,筑台田建小水沟取得较好的效果;兖矿集团所属东滩煤矿、鲍店煤矿局部中度塌陷地潜水位埋深较小,通过挖深填浅后,深部常年积水,形成上粮下渔地貌,当地塌陷环境得到有效治理;鲁西能源新巨龙煤矿在开展中度塌陷区治理后与当地政府合作建设绿色产业园,坚持“黑色煤炭绿色开采、高碳企业低碳发展”理念,打造国家级绿色矿山,配合千亩牡丹园、采摘园、水上观光平台等基础设施,发展观光旅游,改善生态环境,既安置了当地农民就业,使千户属地农民变为产业工人,又增加了企业经济收入、促进了当地社会和谐稳定,成为塌陷区治理示范单位。

3.深度塌陷地治理

深度塌陷地塌陷深度在4m以上,常年积水或季节性积水。治理目标是以养鱼为主,鱼禽菜果结合,重建生态环境。其治理方法如下:

一是对少量陡坡、斜坡地,尽量划方整平,恢复耕种,建设高价值经济田,如大棚蔬菜、瓜果等;二是对常年积水区的边沿部位及积水较浅或季节性积水的区域采取“生态治理法”,可挖池筑堤,建精养鱼塘;三是对积水较深的大水面应综合利用,如围湖造岸、植树种草、利用网箱养鱼、建立水禽(鸭、鹅等)基地等,综合实施种植、养殖、加工、旅游开发。

除此之外,鲁西南地区在黄河沿岸区还积极探索引黄充填治理工程、在南四湖湖区周边寻求清湖淤积充填治理试点。

三、整治效益

国家有关土地复垦规定颁布实施30多年来,在当地政府部门的统筹规划和推动下,鲁西南地区积极开展采煤塌陷地治理的研究探索和工程实践,取得了良好成效。通过对采煤塌陷地进行针对性整治,鲁西南平原农业经济从原有的单一种植模式,发展成为农、林、渔相结合的立体生态循环产业模式,并通过综合利用工程和生物措施,在水域中栽种各类观赏性植物,在平整后的土地上建造林带,在水塘周边布置园林椅,建造亭台楼阁、水上乐园、生态农庄和其他休闲公园等娱乐休闲场所,配套建设基础设施,借助曲阜、梁山、微山湖区位优势大力发展旅游业。这种模式不仅可以提供更多的就业机会、增加居民收入,产生较好的经济效益,还可以保持水土、净化空气,产生较好的生态效益,而且能够稳定社会、美化环境,产生较好的社会效益,实现鲁西南地区的经济、生态和社会良性循环发展。

四、探索与展望

鲁西南采煤塌陷地综合整治是一项长期复杂的系统工程。未来,一是要打破单一的整治机制,期待国家出台针对采煤塌陷地整治的补偿优惠政策,在产业政策、税收、财政补贴、信贷等方面对土地复垦项目给予支持,引导和鼓励矿山企业和有关经济组织、单位和个人投资采煤塌陷地整治工作,引进社会多元化机制参与整治,使其向产业化方向发展。二是探讨如何科学划分责任、加强协作协调、统筹采煤塌陷地治理等问题,以进一步明确治理责任、管理责任,理顺工作机制,保障采煤塌陷地治理有力有序开展。三是明确整治目标,以恢复耕地、治理生态为主,着力打造农业生态区,建设高标准农田,重点营造绿色景观,发展旅游观光农业,带动鲁西南地区历史文化名城、旅游生态城市建设。

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