采煤塌陷对生态环境的影响及修复措施

陈晓晴　高良敏

摘 要：近年来，塌陷区的生态环境修复已成为了煤矿后期治理的重点，国内外学者对塌陷区的修复治理技术都作了大量的研究，并在实际应用中取得了较好的效果。该文以淮南大通湿地为例，探讨了采煤塌陷对生态环境的影响以及修复措施，为今后相似条件下塌陷区的修复治理提供指导依据。

关键词：采煤塌陷；生态环境；生态修复；大通湿地

中图分类号 X171.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）16-0063-02

1 研究区概况

研究区位于淮南市区东部，舜耕山北麓，淮河南岸，总面积350km2，总人口18万人（2007年末），共有17个社区、51个行政村。由于受淮南舜耕山掩断层挤压作用，该区内地层发生了倒转，区内有可采煤层14层，可采平均厚度约23.6m，总资源储量3 195万t，煤种以肥气煤为主，含油量20%，发热量在20 920～29 288kJ/kg。采煤过程对耕地造成了严重破坏，同时带来了严重的环境污染。经过几十年的开采，大通地区煤已开采完，形成了废弃的矸石山和大片的塌陷区域。

2 采煤塌陷对生态环境的影响

2.1 破坏土地生态系统 地下煤层的长期开采造成地面发生塌陷，塌陷水域面积不断增加，塌陷区周围的建筑物等发生变形或破坏；而在山区，采煤塌陷还会引起一系列的地质灾害，如山体滑坡、泥石流等。淮南矿区土地塌陷后造成地表大面积积水，耕地面积还在逐年减少[1-4]。

2.2 加剧人地矛盾 采煤塌陷使土地的自然属性发生了很大的变化，土壤生态系统中的地貌形态、土壤肥力、水文、小气候等自然生态要素都发生了较大的改变[5]，加之塌陷面积的不断增加，使可耕地面积越来越少。就淮南市矿区而言，2010年全市的塌陷面积为10 901.9hm2，预计到2020年全市的塌陷面积将达到17 240.7hm2，塌陷区占全市面积从2010年的5.14%到2020年的8.13%[6]。在煤炭开采区，农村劳动力基数大、文化程度低，大部分农民依靠农田生活，采煤塌陷的结果是使可耕地的面积减少，从而加剧了矿区人多地少的矛盾。

2.3 造成环境污染 煤矸石和粉煤灰中含的苯并（a）芘、重金属、硫化物、TSP等有毒有害物质严重超标，长期堆积在地表会对空气、土壤、水体等带来严重污染[7-8]，从而使塌陷区周围的居民的身体健康受到威胁。塌陷区大面积积水形成塌陷水域，水质因受到周围环境的影响受到了污染。就淮南矿区来讲，从水质分级上来看，大通矿和谢二矿塌陷区水域属于Ⅴ类水质标准，潘三塌陷区水域达到Ⅳ类水质标准；大通塌陷区水域污染状况属于轻度污染，而潘三塌陷区和谢二矿南大塘已达到中度污染[9]。

2.4 引起社会不稳定的因素增加 随着煤炭资源的不断开采，塌陷面积不断增大，搬迁的村庄和人数会越来越多，搬迁的社会问题也更加复杂。煤炭开采引起问题很多，如征地、拆迁等问题，这些问题使企业和农民发之间的矛盾日益突出，2010年淮南全市因塌陷造成的经济损失达到10 402.4万元[6]，这些都会给社会带来了不安宁因素。

3 塌陷区生态环境修复措施

3.1 非填充修复措施 采煤塌陷区非填充修复措施是根据不同的煤层开采对应不同的修复方法[10]。

3.1.1 建立排水系统法 对薄煤层的开采，由于周边地势高，会造成季节性积水，可以建立排水系统，把排水系统纳入到矿区的整体排水系统中，从而减少了对农作物的影响。

3.1.2 就地平整法 对起伏不平的塌陷区，可以采用平整法，使塌陷区域与周边区域标高一致，利于植物的生长。

3.1.3 加以修正利用法 塌陷积水的面积和深度一方面受季节影响，另一方面受雨水多少的影响，从而形成中潜水位的永久积水和季节性积水的塌陷区，很难种植作物和淡水养殖[1]。这种塌陷区域可以将塌陷区盆地底部挖成池塘以便蓄水养鱼，将周围坡地改造成围绕塌陷盆地的宽条带水平梯田。对于大面积积水或积水很深的沉陷地，根据沉陷地现状直接进行利用，如网箱养鱼、养鸭等。这类复垦技术已在淮北、淮南、徐州等矿区推广。

3.2 填充修复措施

3.2.1 填充法 利用煤矸石、粉煤灰等材料填充采煤沉陷地进行复垦，缺点在于容易产生二次污染。

3.2.2 集中整治法 塌陷水域的面积和深度与采煤地下开采量多少有关，那些塌陷深度高、积水面积大的塌陷区与周围水塘等水域连接在一起，可以用于农民养鱼。

3.2.3 复垦建筑法 由于建筑用地的要求与耕地的要求不同，将复垦后的土地用于建筑用地。

3.2.4 矿山固体废弃物堆的绿化技术 矿区的重要污染源之一为矿山固体废弃物堆。对于废弃堆的治理有两个难题，一是废弃堆的整理，要根据废弃堆的特点进行整顿；二是用于绿化植被的选择，根据当地的自然环境选择适合的植物进行栽种。

4 大通湿地修复的具体措施

大通湿地生态区是总面积达22km2的泉大资源枯竭矿区生态环境修复的子项目，建于1903年、1982年报废的老矿区，总面积约4.5km2，其中生态区约3.33km2。大通生态区修复以后，成为连接南、北城区的纽带。大通区委在进行“十一五”经济发展规划中，把生态建设作为目标，通过与淮南矿业集团的合作，把水系和植被进行整合，建设自然环境、拓展路网等，从而使采煤塌陷成为生态、游玩、宜居、办公为一体的山水林居社区，在此过程中淮南矿业集团共投资15亿元。大通废弃矿区的修复成为采煤塌陷生态修复的一个成功案例，九龙塌陷区结合当地的地理条件和城市发展的实际情况，建设了九龙岗生态区。大通湿地生态区和九龙岗生态区的建成，成为大通特有的“煤文化”景区，现已变成煤文化旅游教育场所。对于塌陷区所造成的影响，大通政府已经采取了相应的措施，对于居民，政府采取了搬迁和居民补偿的政策，对于采煤塌陷区域，可以根据不同区域的塌陷情况不同，采取不同的生态环境修复方法。

图1是大通湿地的具体实施图，湿地建在矸石山上，整个矸石山包括矸石山和淋溶缓冲带两部分。图的上半部分展示的塌陷修复方向：稀树杂灌木地。采用非填充塌陷修复方法，直接在矸石山上铺层黑土，因淋浴径流是洼地呈酸性，所以在洼地种植一些抗酸性植物和灌木。图的下半部分展示的塌陷修复方向：疏林落叶林地，在矸石山上铺不少于300mm厚的混合土，其中黏土混入量不少于1∶2。在种植物的地方采用填充修复方法，挖深换土法，使洼地变成塘，塘中种植物，从而使得塌陷区修复成一个可以休闲的公园。

5 结语

随着采煤产量的不断增加，采煤塌陷面积会越来越大，采煤塌陷的生态修复也会越来越难。在矿区地质环境多变，治理技术不同的情况下，通过不断的理论和实践结合，采煤塌陷区的地质环境会越来越好，并继续向着美好的方向发展。大通湿地修复就是一个很好的实例，为今后类似条件下塌陷区的修复治理提供了很好的借鉴。

参考文献

[1]张锦瑞，陈娟浓，岳志新，等.采煤塌陷引起的地质环境问题及其治理[J].中国水土保持，2007（4）：37-39.

[2]李连济.我国煤炭城市采空塌陷灾害及防治对策研究[R].山西省社科院，2004.

[3]吴德富，王本敏.采煤塌陷区环境整治与矿区可持续发展[J].西部探矿工程，2004（5）：177-178.

[4]史同广.平原地区采煤塌陷对土地的影响及复垦治理[J].农业环境保护，1998，17（4）：181-183..

[5]陈晓晴.基于GIS潘谢矿区氮磷流失特征研究[D].淮南：安徽理工大学，2013：1-10.

[6]阎伍玖.淮南采煤塌陷区环境综合整治分析[J].中国煤炭，2007，33（6）：26-29.

[7]刘国华，舒洪岚.矿区废弃地生态恢复研究进展[J].江西林业科技，2003（2）：21-25.

[8]裴宗阳，陈泽银，邵学栋，等.煤矸石山生态恢复理论研究和工程实践的进展初探[J].中国水土保持，2011（8）：11-13.

[9]何春桂，刘辉，桂和荣.淮南市典型采煤塌陷区水域环境现状评价[J].煤炭学报，2005，30（6）：754-758.

[10]乔天德.平原地区采煤沉陷土地治理的实践[J].煤炭工程，2005（4）：39-40.

（责编：张宏民）