李志峰
(山东省第一地质矿产勘查院,山东 济南 250100)
采煤塌陷区是指地下煤炭采出后,在地表形成的移动和变形区。采煤塌陷导致区域生态系统严重受损,农业生产能力下降,地质灾害隐患增多,地表建筑物被破坏,大量村庄需要搬迁。由于地质背景、煤炭赋存条件、水文、开采方式等差异,采煤塌陷区呈现不同的特点。其中,塌陷后危害最严重、治理难度最大的有两类地区:一是以江苏徐州、山东济宁等地为代表的矿区,地下水位较高,采煤塌陷后大面积积水;二是以陕西榆林、山西阳泉等地为代表的矿区,塌陷后上层残留煤柱存在自燃隐患。
井下采面的不断延伸和开采造成了采煤塌陷,导致地表变形,出现不同宽度裂缝,严重的达到几米宽,造成地面塌陷、道路断裂;出现上下错位阶梯,整体垮塌的形成塌陷坑,伴随着标高的下降,地下水渗出形成塌陷水坑,大面积的水面连接后形成了水池、水塘。唐山市因采煤塌陷形成的最为典型的属南湖公园了。唐山南湖公园位于市中心南部地处采煤塌陷区。总面积1300公顷,水面165公顷。原来塌陷区内人迹罕至,杂草丛生,生态环境和自然景观遭到严重破坏,黑水流溢、飞灰蔽日的荒芜景象满眼皆是。1997年初唐山市委、市政府开始实施生态绿化工程,规划将此处建为集游憩观赏和水上活动于一体的大型综合性生态公园。目前已完成绿化面积400公顷,植树30万株,栽植草坪20万平方米。公园内树木成荫、草坪翠绿、湖水清撤,已成为市民休闲娱乐的场所。
采煤塌陷范围内,地面裂缝、地表阶梯、地下水涌出,土地资源和地表生态植被受到严重破坏,土壤成分和微生物严重失衡,造成地表作物不能正常生长,人们熟知的土地资源破坏现象有水土流失、土壤荒漠化、水渍化、盐碱化和土壤侵蚀严重。
地下煤层分布具有大范围、大区域特点,因此,采煤塌陷毕竟会对人们赖以生存的土地资源造成破坏,耕地等积水无法耕种,致使耕地急剧减少,粮食、蔬菜等农作物减产或绝产,农民经济收入下降。
采煤塌陷导致大量的林木及植被被地下水渗出浸泡,长时间的积水造成树木及植被过涝死亡,而树木及植被作为大自然的环境调节剂,不能起到吸收二氧化碳释放氧气的净化空气的重要作用,导致地方空气质量严重下降,污染严重的形成雾霾环境,造成生态环境严重破坏。这种雾霾污染空气在全国大部分煤炭企业采煤塌陷区域都较为普遍,路面积尘、空中扬尘、天空昏黄,大气污染极为严重。
由于采煤塌陷,造成地表一些本来就有的河流改道,破坏了河流周边的村庄饮用及灌溉水资源,影响了雨水的排放路径,给村庄防洪排涝带来很大困难,同时也增加了抗洪防护的资金投入。
由于煤矿开采塌陷,使得矿区内一些基础设施和公益设施遭到不同程度的破坏,给人们的生产生活带来很大不便。塌陷会造成道路的路基、路面受到破坏,也使道路发生纵向坡度变化,使车辆运行阻力增大或减小,从而增加交通事故的发生概率;地表移动变形会造成采矿影响范围内的建筑物、构筑物产生倾斜,尤其对面积小而高度大的构筑物的危害更大;采煤塌陷区域内供电、输电线路受到不同程度的影响,大部分输电线路遭受严重破坏,高低压输电线路等被迫修建改线;由于有一些河流的河道发生改变,为保安全,增加了池塘、公路、沟渠、堤坝等基础设施的维修、加固、重建等费用,给煤炭企业带来了很大的经济负担。
某些丘陵山区,开采塌陷引起的地表塌陷和裂缝有可能诱发山体滑坡甚至是塌陷型地震。据资料统计,1956-1980年间,山西大同煤矿因塌陷而诱发有感地震40多次,最大震级Ms3.4级。1993年,原大同矿务局晋华宫矿发生大面积采空区塌陷造成3.8级塌落地震,影响半径达15km,相邻的煤矿生产矿井遭受严重破坏。
严重的采煤塌陷会损坏地面建筑物,使居民的住宅变成危房,直接影响居民的生活甚至危及生命。由于地表下沉严重,造成了钱营矿采煤塌陷区内部分村庄内村民受损房屋墙体及地面多处裂缝,房顶塌落,椽檩断裂,院墙倾斜或倒塌,门窗扭曲变形。雨季时,村内多条道路和多处院落积水达30到40厘米,严重影响村民生产、生活。由于地区限制和政策约束,搬迁难度大,为了确保村民的正常生产生活,企业每年投入的村民外出避险费用达几千万元。
煤炭的开采使耕地大面积塌陷,加上人口增长和建设占地等原因,塌陷区人均耕地日益减少。随着矿区经济的发展,对土地的需求量进一步加大,因此采煤塌陷势必会造成矿区用地矛盾突出,同时大量农民失地又会加剧矿区人地之间的矛盾。
即使进行建设,为解决工程基础稳固问题需额外增加建设成本投入。这种情况下,必须在人力、物力上都大大增加了投资,加重了地方财政的负担,也制约了矿区的进一步发展。或临时修改规划,使得前期投入毁于一旦。
采煤塌陷区综合治理是一个长期和艰巨的过程。随着塌陷地治理经验的积累,针对传统治理模式的不足,迎合经济发展和社会进步,以发挥塌陷区最大效益为根本目的,对各类采煤塌陷区进行有针对性的治理,资源的开发和利用,解决当前沉陷地区的复垦问题,以优化整个地区的经济结构,促进可持续发展。