孙协龙 毕勇超
摘 要：两淮地区采煤塌陷地分布广泛，大量土地受损，导致一系列生态环境问题。该文分析了淮北市中湖采煤塌陷地的现状，指出了中湖采煤塌陷地存在的问题，对残余塌陷量进行了分区预测，并提出了相应的治理复垦对策。
关键词：采煤塌陷地;治理;复垦;中湖地区
中图分类号 TD88文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）15-0119-02
两淮地区是我国重要的煤炭生产基地，是华东地区电力的主要供应地，同时也是全国14个国家亿吨级大型煤炭基地和 6 个煤电基地之一。长期以来，煤炭开采为国家经济发展和能源安全做出重大贡献，但大规模、持续的煤炭开采活动也给兩淮地区带来了严重的采煤塌陷问题，制约了当地经济社会的可持续发展。中湖采煤塌陷地地处淮北平原中部，区内地势平坦，土地肥沃，村庄人口密集，大量优质耕地沉陷，房屋开裂倒塌，水系、道路遭到破坏，矿区生态环境急剧恶化，给当地居民的生产和生活造成严重的负面影响。工农业生产用地矛盾日益尖锐，制约了当地经济与社会的发展。淮北市中湖采煤塌陷地为朱庄、杨庄矿采煤塌陷区范围，紧邻城市建成区。中湖塌陷地位于淮北资源枯竭城市矿山地质环境治理重点项目的核心区，还承担着淮水北调的蓄水重任。
1 现状及问题
1.1 地面塌陷 自20世纪50年代开始，中湖地区采煤塌陷就已产生并初具规模，受当时开采能力限制，塌陷范围增长缓慢;80年代开始，随着矿区技改扩能的完成，煤矿开采进入鼎盛期，煤炭开采量逐年增加，塌陷地范围增长迅速。目前，中湖区域累计采煤沉陷土地约996.47hm2，塌陷坑深度一般为0.30～5.00m。其中：塌陷深度>1m的面积为126.80hm2，>3m的面积为37.15hm2，>4m的面积为12.56hm2，>5m的面积为1.25hm2。塌陷区已积水成湖，与周边塌陷水域衔接成片。采煤塌陷改变了土地的用途，使其失去了原有的利用价值，大量农民失去土地，房屋开裂，生活和生产条件恶化。矿山企业为解决这些矛盾也花费了大量的人力、物力和财力，付出了巨大的经济代价。
1.2 地下水均衡破坏 煤炭开采大量抽排地下水，改变了区内地下水流向和地下水均衡，使地下水位频繁升降，水力坡度变陡，形成开采或疏干漏斗区。受矿山所在区域的水文地质条件限制，由于覆岩结构、胶结程度和裂隙发育程度存在差异，地下水降落漏斗影响范围的含水性在水平和垂向分布上不均匀，造成水位下降幅度、影响范围差别较大。在以覆岩塌陷、裂缝造成地下水均衡系统破坏的煤矿区，地下水降落漏斗影响范围均大于地表塌陷范围。
1.3 生态环境破坏 采煤塌陷形成低洼积水坑或沼泽地，对地表植被和生态系统破坏严重，打破了原有的生态平衡。同时，煤矸石、粉煤灰的大面积无序堆放，压占了大量土地和植被，雨水冲刷淋滤后未经有效处理直接排放，污染了地表水、地下水和周围农田、土地，影响农作物和植被生长，破坏生态环境。
1.4 影响防洪安全 采煤塌陷导致天然河流堤顶降低、河道变迁。位于中湖塌陷区东侧的岱河在进入塌陷区后，堤顶标高普遍损失2～3m，河堤的防洪能力下降，防洪安全形势严峻。
2 下沉量预测
根据往期监测数据，淮北矿区稳沉时间为5年，但塌陷区的稳沉并不等于不沉，其自然压实将在很长一段时间持续缓慢地进行。历经长时间的自然压实后，其残余沉陷量已很小。采空区及其上覆岩体中一般依然存在残留空间，因此地表沉降仍会持续很长时间，而且在一定条件下还会发生老采空区“活化”，只有残余沉降完全沉实，沉陷地才能完全稳定。
杨庄煤矿未来规划开采的资源储量主要在5、6煤层，集中在5煤层的Ⅳ51采区、6煤层的Ⅳ61采区和Ⅲ63采区。朱庄煤矿未来规划开采的资源储量主要集中在4煤层的Ⅲ2采区和Ⅲ4采区、5煤层的Ⅲ4采区、6煤层的Ⅲ64采区。根据模型预测，未来治理区最大下沉量为3500m，下沉区域主要集中在北部朱庄煤矿和中部、南部杨庄煤矿局部区域。
Ⅰ区：位于杨庄煤矿范围内，大部分地段煤层已回采，地面塌陷已基本稳沉，局部地段煤层待回采，将引发地面塌陷。预测地面塌陷下沉量200～800mm，塌陷区域分布于沿长山南路沿线。
Ⅱ区：北部为朱庄煤矿采区，中部、南部为杨庄煤矿采区。区内中部、南部部分地段煤层已回采，地面塌陷已基本稳沉，北部朱庄煤矿大部分地段煤层待回采，将引发地面塌陷。预测地面塌陷下沉量200～3500mm，预测待塌陷区域主要分布于区块北部和南部局部区域。
Ⅲ区：北部为朱庄煤矿采区，中部、南部为杨庄煤矿采区。地面塌陷已基本稳沉，局部地段煤层待回采，将引发地面塌陷。预测地面塌陷下沉量60～2000mm，待塌陷区域主要分布于区块北部和南部局部区域。
3 治理复垦对策
3.1 高程控制 由于中湖地区局部地段尚存在残余下沉，少数地段煤层待回采，地面仍然会出现新的塌陷。而塌陷地的治理，整体推进才最为经济合理。为此，徐淮地区首创“超前式治理模式”，用“补偿设计”解决了难题，付诸实践并取得成功。中湖采煤塌陷地治理复垦即在采煤塌陷预测基础上，采用“超前式治理模式”进行治理复垦高程控制。
3.1.1 水面、湖底标高 根据淮水北调东湖中湖蓄水需要，结合附近河流的常年水位、洪水位标高，确定水面、湖底、岸坡等治理标高参数如下：中湖近期蓄水水位标高为29m，中远期蓄水标高为30.5m;湖底最低标高为24.0m，局部湿地浅滩区湖底标高为27.0m;中湖水陆分界线标高为30.5m，岸线标高为32.0m。
水面达到最大高度31.96m（水面设计标高+波浪爬高+安全超高），岸边地面标高32.0m，地面标高>水面达到最大高度，中湖的水面标高设计安全。鉴于中湖的风程最长，波浪爬高最大，由此推断其他水域的水面高程设计也是安全的。
中湖的水源有淮水北调水源、雨雪、季节性浅层地下水和滨湖地带雨水径流等，其中淮水北调水源是其主要水源。治理区周边自然水系龙河、岱河、龙岱河等水流方向主要自东北向西南;淮水北调水源取自淮河，其水流方向主要自西南向东北。
3.1.2 复垦林地标高 治理复垦的林地主要沿开挖的水域四周展开。中湖区域需大面积开挖水域以保证淮水北调蓄水库容，最大开挖深度达8m，开挖形成的大量土方主要用于回填本区治理复垦的建设用地和林地。根据采煤塌陷预测结果，未来沉陷区域主要分布于拟开挖的水域区，局部分布于建设用地和林地区。按“塌陷多少回填多少”的原则，项目区开挖的土方量远远大于回填的土方，因此为达到土方开挖平衡，需对绿化用地采取整体堆高、局部微地貌造景的模式来消耗多余土方。通过对项目区土方开挖回填计算，确定绿化用地标高在32～35m，局部达40m，沱河路以北、铁路以西用多余土方微地造景回填标高33～38.5m。
3.1.3 建设用地标高 中湖区域拟治理恢复的建设用地主要位于西侧沿长山路和龙山路两侧布置，包括住宅用地、商业用地和道路等，建设用地的回填标高按方便排水并與附近道路标高相协调来确定，原则上略高于附近道路路面标高0.2～0.5m。由此确定跃进沟以西、西流河以北区域建设用地设计标高为31.5m，其他区域建设用地设计标高为32.0m。
3.2 治理复垦措施 中湖采煤塌陷地治理复垦的主要目的是消除采煤塌陷地质灾害隐患，重新利用损毁土地，为淮水北调提供蓄水库容，为未来打造“城市绿肺”提供场地空间。因此采用挖深垫浅、造湖和造地相结合的手段进行综合整治和修复、复垦。
Ⅰ区：位于治理区沱河路以北、长山路以西、相山路以东区域，面积共127.83hm2，主要通过拆除场地构筑物、排水、挖方、填方、场地平整、边坡复绿等治理工程恢复为建设用地、商业用地、林地和水域。最终恢复场地标高31.5m、水域湖底标高24m。
Ⅱ区：位于治理区沱河路以北、长山路以东、龙山路以南、铁路专用线以西区域，面积共690.64hm2。该区西南部自跃进沟至西流河段最终恢复为城镇住宅、商业、道路及其他用地，地面标高为31.5m;西北侧最终恢复为商业用地，标高为32m;水域湖底标高24m。最终复垦林地标高32～35m;沱河路以北、铁路线以西复垦林地进行微地造景，标高33～38.5m。
Ⅲ区：位于治理区铁路专用线以东、沱河路以北、龙岱河以西区域，面积共320.78hm2。最终治理复垦林地标高为32～35m，道路及其他用地标高为32.0m，水域湖底标高27m。
3.3 高程监测 监测填方区回填土固结沉降和塌陷稳沉情况，主要监测施工完成后地表的垂直位移（高程变化值）。通过监测，及时掌握治理复垦后的残余塌陷、沉降与边坡稳定情况。拟在中湖区域周边原有的监测网基础上新增监测点，优化区域监测网。监测点布置在塌陷未稳沉区可利用地，采用方格网状和直线性布置，点间距150～500m。
4 结语
随着人们对采煤塌陷规律的持续深入研究，以及经济社会发展对土地资源的迫切需要，采用“超前式治理模式”，利用“补偿设计”对塌陷地进行回填整治和土地复垦，恢复土地功能的治理方法经实践证明切实有效。淮北市中湖采煤塌陷地治理复垦后可形成大量可利用的林地、建设用地和水域，为人居生活和动植物的生存提供良好的生态环境，将从根本上改善中湖塌陷区生态环境和人居环境。
参考文献
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[2]孙协龙，方鑫. 超前式治理模式在采煤塌陷区综合治理中的应用——以淮北矿区为例[J].区域治理，2018（47）：14.
[3]梁海林. 采煤塌陷区综合治理的有效措施[J].煤炭工程，2015， 47（12）：71-73.
（责编：徐世红）