安徽两淮矿区采煤沉陷区综合治理现状与展望

胡友彪，张治国，郑永红，陈结平

(1.安徽理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 232001； 2.安徽省矿山地质灾害防治重点实验室，安徽 淮南 232001)

0 引言

煤炭资源，我国重要的能源矿产资源之一[1]。煤炭资源的开采高速的推动了我国的经济发展，为社会发展做出了重大贡献，不仅改善了了人民的生活质量，也提高了我国的就业率；但同时煤炭开采也荒废了大量的土地资源，损坏了绿色植被，尤其是煤炭开采后导致的采煤沉陷，严重威胁到国土安全以及人民群众的生命财产安全[2]。

安徽两淮矿区是全国重要的煤炭生产基地，也是全国十三个大型煤电基地之一，范围涉及安徽省淮北煤田的濉萧、宿县、临涣、涡阳和淮南煤田的淮南定远、潘谢、新集七个矿区。两淮矿区已累计查明煤炭资源272.48亿t，其中保有煤炭资源总量250.74亿t[3]。但安徽两淮矿区的煤炭资源经过多年大规模的开采，也伴随着大面积采煤沉陷区的形成，其范围内的生态环境遭到严重的破坏。因此，采煤沉陷区的综合治理是近年来矿山工作者与相关科研人员的重要研究课题之一，依据沉陷区本土的自然条件和我国现有的资源条件，重新开发利用沉陷地，使采煤沉陷地在生态修复以后能达到较好的生态效益，有效解决采煤沉陷地可持续发展问题[4]。

1 两淮矿区采煤沉陷区现状

1.1 沉陷面积

煤炭是淮南市最具优势的矿产资源，淮南煤炭远景储量444亿t，探明储量153亿t，现有矿井总数为41个，其中大中型矿井18 个，小型矿井23个。截止2012年底，淮南市沉陷面积约20 454hm2，涉及27个乡镇，占全市面积的7.9%，涉及居民31.1万人，占全市总人口的12.8%。具体沉陷面积见表1。

表1 淮南市采煤沉陷区面积情况

淮北市辖区内共探明煤炭矿产地50处，累计探明储量为80亿t，境内有淮北矿业集团、皖北煤矿集团所辖煤矿以及地方煤矿矿井42对。据统计，淮北市因采煤已累计沉陷土地约34.9万亩，耕性良好的耕地资源占80%以上，沉陷区范围人口达到约31.5万人，需搬迁村庄360余个。其中，2016年截止，引发沉陷最严重的5家煤矿企业情况，见表2。

表2 淮北市5大煤矿企业引发沉陷面积情况表

1.2 沉陷危害

煤矿开采导致的采煤沉陷区经常发生地表沉陷以及地裂缝等问题，形成机理见图1。对土地、水资源、建筑物以及当地环境造成巨大的破坏[5]。具体有以下几点：

图1 采空区沉陷形成机理示意图Figure 1 Schematic diagram of formation mechanism of goaf subsidence

(1)土地资源被迫荒弃。煤矿开采往往会造成大面积地表沉陷和地表裂缝。平坦的土地变得高低不平，破坏了其原本的结构，不能进行正常的农林耕种；水湿地变成了缺水的旱地，对地表土地的破坏十分严重，无法再利用；

(2)生态环境和地下水资源遭受破坏。两淮矿区采煤沉陷区改变了区域内的水文地质条件，使得矿区内污水横流、杂草丛生，不仅破坏了原有的生态平衡，还导致沉陷区范围内水资源均受到不同程度的污染。另外由于两淮矿区煤炭埋藏浅、煤层厚等岩性条件，一旦发生采煤沉陷，就极易破坏该矿区的地下水层，使其地下水均衡系统受到破坏。

(3)地面构筑物损坏。采煤沉陷能导致地表土地的损坏，地面建筑物等基础设施也不能避免，房屋开裂甚至倒塌；公路路面凹陷甚至断裂；桥梁桥台下沉；供电、通讯和给排水等管线路等基础设施下沉、杆路移位。

据调查，淮北市现有受损建筑物总建筑面积1 313.2万m2，其中：受损城镇住宅(不含棚户区)6 630户，建筑面积80万m2；受损农村住宅79 084户，建筑面积1 176万m2；受损企业及学校、医院、机关单位等公共设施358户，建筑面积27.2万m2；基础设施也受到严重的损坏，其中：受损各类道路总里程730km；受损水电气暖等市政及农村公共基础管网总程度1 937km；受损水电气暖等市政及农村公共基础设施282处。

淮南市仅在2008～2012年间，采煤沉陷区涉及居民达4万多户，约16万人。受损中小学和大小医院达110所，受损桥梁1 110座、道路约51.7km，受损供电线路长约710km、通讯线路长约294km。

2 两淮矿区沉陷区综合治理现状

2.1 采煤沉陷区综合治理概况

自2008年以来，淮南市采煤沉陷区综合治理累计完成投资99.7亿元，其中村庄搬迁投资77.2亿元，规划建设村庄搬迁项目71个，建设安置房695万m2，组织入住4.67万户、14.1万人；生态修复投资22.5亿元，治理沉陷区达24km2。

淮北市采煤沉陷区综合治理累计投入资金42.85亿元，截止目前，已累计治理采煤沉陷区121.4km2，约占沉陷区总面积(232.67km2)的52%，新增耕地60km2，新增建设用地20km2，新增养殖水面20km2，搬迁压煤村庄275个，成功解决了近20万失地农民的生产生活问题。

2.2 采煤沉陷区综合治理模式

采煤沉陷区的综合治理不是一步能够完成，其需要三个过程的联合作用，来达到沉陷区综合治理利用的目的[6]：

第一步是土地的重新利用，通过挖深垫浅和固体废物填充等方法将坑坑洼洼的塌陷区土地挖深造塘或者重新变得平整，达到能够初步利用的目的；第二步是生态修复，通过生物改良技术改造已经初步治理的土地，使其恢复渔业养殖或者农林耕种能力，恢复沉陷区的生态环境；接下来是产业治理，即在生态修复的基础上，引进新能源产业以及发展两淮矿区特色产业，提高沉陷区荒废土地的利用率，缓解人地矛盾等采煤沉陷导致的社会问题。具体流程如图2所示。

图2 采煤沉陷区综合治理流程图Figure 2 Flow chart of comprehensive treatment of coal mining subsidence area

两淮矿区对采煤沉陷区的综合治理做了大量的探索和实践[7]，采取因地制宜原则，“宜农则农、宜渔则渔、宜建则建”。逐步形成了目前具有两淮特色的五大采煤沉陷区综合治理模式。

(1)水产养殖和水库蓄水模式。采煤沉陷区内地表凹陷，会形成一个封闭型水域，水域积水深且水质良好，可发展养鱼、鸭等水产养殖业。这种模式的开展不仅改善了矿区生态环境，还拓宽了当地居民的收入来源，生态和经济效益显著。1987年开始治理的淮北市烈山区洪庄沉陷区由于积水深且面积广，政府因地制宜，在浅层沉陷区发展养殖和果蔬种植，在深层沉陷区发展水产养殖，到目前已取得十分良好的效果。

淮南矿区的一些沉陷区塌陷严重，地表积水较深，采用建设地表沉陷区水库的治理方法不仅能使得荒弃的沉陷区域得到再次利用，还能进行蓄水调节，提升区域防洪、供水能力[8]。

(2)农林复垦模式。两淮矿区大部分的采煤沉陷区域的地表部分是农民的耕地和农田，由于地表塌陷，耕地和农田荒废不可利用，农民失去收入来源。因此其综合治理首要考虑的是恢复耕地和农田的农业种植。现有有效的土地复垦方法[9]有覆土法和固体废物充填法[10]等，其中固体废物充填法主要是利用采煤过程中伴随的煤矸石进行回填，表面覆上一定厚度的可耕种土壤后进行农业种植，这样既避免了煤矸石的堆弃，也可有效治理采煤沉陷。而在依靠目前修复技术无法正常复垦的地段发展林业种植，最大化的发挥农林复垦效用。

任圩林场位于淮北市矿山公园中心地带，林木茂密，风景秀丽。原为相城煤矿沉陷区，于1988年前后开始建设，任圩林场的综合治理就是农林复垦模式成功的典型，在沉陷区充填粉煤灰和煤矸石，然后往上覆盖一层可耕种土壤，然后植树造林，不仅改善了沉陷区的生态环境，而且为当地取得了良好的经济效益，现是农业部与淮北矿业集团合作的科研成果，已在全国推广。

(3)城镇建设模式。这种模式是将采煤伴随的煤矸石用于沉陷区的治理，利用堆弃废置的煤矸石作填料，直接填充沉陷区造地，以用作城市建设用地。如淮北市自2002年开始，充分利用煤矸石充填荒废的成片沉陷区，用于工业项目的建设。

(4)生态建设模式。随着时代的发展，人民在追求物质生活的同时，对生态环境保护问题越来越重视，两淮矿区也已经采用许多生态建设技术应用到采煤沉陷区的综合治理中，如景观生态再造技术[11-12]，努力弥补沉陷区的危害，将两淮矿区打造成具有山水特色的生态城市。

淮北市因过度的煤矿开采导致了大面积的土表沉陷，经过人为干预后，造就了如东湖、南湖等湿地景观，成为当地的一道道亮丽的风景。安徽凤台县把沉陷区的治理与生态修复结合起来进行综合治理，形成林业、养殖业为一体的湿地生态系统，实现了采煤沉陷区的经济和社会效益的全面提高。

(5)新能源产业模式。随着国家能源局鼓励新能源产业建设，两淮矿区开始推行采煤沉陷区光伏发电和农光互补等多种新能源综合产业模式，对塌陷区进行治理开发。例如淮南矿区就采用农光互补模式，建设了300MW水面漂浮式光伏电站，治理了沉陷区的同时，也促进了淮南经济的发展。

3 两淮矿区综合治理面临的问题

(1)社会不稳定因素增大。首先，采煤导致的大面积耕地被迫抛弃，造成众多农民失去了基本的收入来源；其次，沉陷区地表塌陷导致房屋倒塌而引起的人员安置等问题不断增加[13]；还有失去土地的农民的失业问题使得两淮矿区贫困人群数快速增长，已成为两淮矿区经济社会可持续发展的不稳定因素。

(2)塌陷区生态环境治理艰巨。两淮矿区的矿产资源储量丰富，分布范围广，但经过多年的无限制的开采导致区域内生态环境破坏严重，土壤中的养分和有机物等因地表形态的变化加速流失，肥力大幅大降，已基本失去了耕种的能力。依据我国目前的技术，还不足以在短时间内改造其农业生产环境。

(3)采煤塌陷区未妥善利用。由于两淮矿区的采煤沉陷区大部分是未稳沉塌陷地，导致综合治理后效果一般。只能在塌陷区内从事养殖业和农林业，而据统计，未稳沉塌陷地无论是农作业还是养殖业产量都远远不及塌陷前，农民收入大幅下降。

(4)偏远地区沉陷地治理资金不足。两淮矿区沉陷区的综合治理与全国大多数煤矿城市的情况相似，主要集中对城市规划区内的沉陷区进行综合治理。但远离城市的偏远地区还有很大面积的沉陷区域，由于治理资金等方面因素，综合治理的步伐一直停滞不前，不同程度的影响到沉陷区当地群众的生产生活水平。

4 两淮矿区采煤沉陷区综合治理建议

(1)完善沉陷区居民安置问题。为维护采煤沉陷搬迁村庄居民不稳定因素，保证社会因素的安定，应妥善解决采煤沉陷区内居民的安置问题，不能因小失大。政府应充分考虑两淮矿区矿产能源分布的特点，设立沉陷区村民搬迁专用地，下达专项用地计划。

(2)丰富综合治理新模式。建立专项计划开发研究有效的生态保护和修复技术，加快沉陷区治理的步伐，使沉陷区土地恢复利用最大化、最有效化，结合市场运作，在寻求经济效益的同时，提高塌陷区的社会效益，解决沉陷区内失地居民的就业问题。

(3)统筹市郊协调发展。城市规划内和偏远矿区的沉陷区生态环境等问题应同步处理，不能顾此失彼；以人民群众利益为核心，加快沉陷区周围基础设施的建设工作，提高沉陷区当地居民的生产生活水平。

(4)调整煤炭开发布局。两淮矿区煤炭产量高，能积极带动地方经济发展，但位于人口稠密，与耕地重叠范围大的两淮矿区，导致采煤沉陷问题更加突出。建议淮南、淮北市政府继续推进煤炭开发重心政策，调整煤炭开发布局，规划重点开采区、鼓励开采区、限制开采区和禁止开采区等开发布局。控制矿产资源开采总量，将其与社会经济发展水平相适应。

5 两淮矿区采煤沉陷区综合治理前景及展望

两淮矿区作为全国重要的煤炭生产基地，依托“立足煤、延伸煤、不唯煤、超越煤”的“四煤”发展路径，以生态优先、可持续发展为理念，实现沉陷区有效的治理和合理的利用，努力将其打造成为集循环经济产业、生态产业、旅游产业、文化及创意产业、现代农业等为一体的我国采煤沉陷区综合治理示范区生态经济样板。

(1)依托《安徽省战略性新兴产业“十三五”发展规划》的重要契机，将安徽省两淮矿区新兴产业与沉陷区综合治理相结合，挖掘沉陷区新兴产业发展潜力和优势，重点发展节能环保、以洁净煤为重点的新能源产业、以新型建材为重点的新材料产业等三大新兴产业。

(2)依靠两淮矿区农业雄厚的基础条件，结合沉陷区水域治理、土地复垦等工作，大力发展优质种养业，推进休闲观光农业，加快沉陷区优质粮、特色蔬菜、特种水产、特种养殖、花卉苗木等农业示范园区建设，延长现代农业产业链条。