李姝蕊

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西太原 030001)

1 概述

礦區(qū)開發(fā)的生態(tài)影響主要產(chǎn)生于兩個方面規(guī)劃內(nèi)容，一方面是工程占地，另一方面是采煤區(qū)塌陷，其他生態(tài)影響主要是由這兩個影響因素誘發(fā)產(chǎn)生的。

工程占地會直接導致自然系統(tǒng)生物量降低，影響自然系統(tǒng)的穩(wěn)定狀況，使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性受損。煤礦運行后，這些影響持續(xù)時間較短，在采取必要的生態(tài)保護和水土保持措施后，影響會比較有限。

煤礦生產(chǎn)過程中將出現(xiàn)地表塌陷，這不僅會改變評價區(qū)的土地利用格局，導致塌陷區(qū)上方村莊被迫搬遷，還影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這些影響是長期的，伴隨著礦井整個生產(chǎn)期間，甚至在礦井服務(wù)期滿關(guān)閉后仍然存在。對此，應(yīng)實施塌陷地煤矸石填充土地復墾，可根據(jù)土地利用需要直接復墾，或利用該區(qū)煤矸石填充復墾為原有生態(tài)用地。對于廢棄的工業(yè)場地和矸石場應(yīng)及時進行復墾和生態(tài)恢復。

2 礦區(qū)地表沉陷特征及規(guī)律

煤礦井下采煤采用長壁式綜采或者綜采放頂采煤法，全部垮落式管理頂板，不可避免的造成地表塌陷現(xiàn)象，而地表移動變形在黃土高原的山區(qū)不易覺察，通過儀器觀測才能觀察到地表移動變形情況。本礦區(qū)的地表移動變形顯現(xiàn)的主要破壞特征有地表裂縫，次要的破壞特征為塌陷坑、塌方及滑坡，這些都是可以直接觀察到的。

地表裂縫一般分布在開采邊界附近，這是由于各種地表變形在開采邊界上方變化較大，且煤柱上方地表巖層受較大拉伸力作用，產(chǎn)生張口裂縫，而采空地表巖層受壓縮力作用，產(chǎn)生壓密裂縫。所以，在開采邊界邊緣常可以看到有裂縫，而在采空區(qū)范圍看不見裂縫或裂縫較少。此外，地表黃土層較薄的地方裂縫也較易顯現(xiàn)，反之則不易顯現(xiàn)。地表裂縫深度一般為幾米至十幾米。

塌方及小滑坡，主要發(fā)生在黃土較厚、地表坡度較大或陡峭的地方，受地表移動變形影響“未穩(wěn)”造成，原有的古滑坡受采動影響有再次滑坡的可能。

3 礦區(qū)地表沉陷影響

煤礦生產(chǎn)過程中由于井下采煤破壞了地層中原有的應(yīng)力平衡而引起地表塌陷，可能產(chǎn)生如下影響:

1)開采產(chǎn)生的即時型突發(fā)性切冒塌陷，在地表產(chǎn)生裂縫，破壞原始地貌的完整性，局部小區(qū)域內(nèi)造成與周圍自然景觀的不協(xié)調(diào);2)塌陷區(qū)邊緣，特別是地表下沉引起的傾斜和原始地形本身傾斜方向一致時，該區(qū)域內(nèi)較高大的樹木會產(chǎn)生歪斜甚至倒伏，耕地生產(chǎn)力有所降低;3)由于本礦原地貌植被覆蓋率相對較低，塌陷后造成了一定程度的景觀破碎化，但礦區(qū)開采對區(qū)域自然體系中組分自身的異質(zhì)化程度影響不大。

礦區(qū)的地表沉陷變形預測方法采用概率積分法進行地表移動變形的預測。該方法在國內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，獲得了較成熟的經(jīng)驗和參數(shù)。

以大同礦區(qū)為例，大同礦區(qū)為老礦區(qū)，地表移動參數(shù)的選取類比過去調(diào)查研究的已有參數(shù)，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》(以下簡稱《開采規(guī)程》)，再根據(jù)礦區(qū)的詳細地質(zhì)資料和覆巖巖層的巖性測試資料，各煤層的頂板屬于堅硬～中硬頂板。大同礦區(qū)長壁綜采沉陷區(qū)地表移動計算參數(shù)選取如下:

下沉系數(shù)(q):0.3～0.69之間;水平移動系數(shù):b=0.30。

主要影響角正切:tgβ取值在1.6～2.0之間。

開采影響傳播角:θ=90°-0.8α;拐點偏距:S在(0.2～0.18)H之間。

石炭二疊系主采煤層開采后地表最大移動變形值預測見表1。

結(jié)合大同礦區(qū)的地質(zhì)條件及石炭二疊系的煤層覆存條件，采用概率積分法對整個大同礦區(qū)的地表沉陷趨勢進行了預測，石炭二疊系的可采煤層全部開采后引起的地表最大下沉值為10 924 mm，疊加上侏羅紀的下沉影響值7 889 mm，最后整個礦區(qū)的最大下沉值為18 813 mm，最大水平移動變形值28.34 mm/m，最大傾斜值為62.15 mm/m，最大曲率為0.32×10-3/m，最大水平移動值為5 644 mm，本礦區(qū)內(nèi)根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，局部煤層埋深為1 020 m，最大影響半徑為510 m。

表1 石炭二疊系主采煤層最大移動變形值

4 生態(tài)恢復治理

煤礦生產(chǎn)過程中將出現(xiàn)地表塌陷，這不僅會改變評價區(qū)的土地利用格局，導致塌陷區(qū)上方村莊被迫搬遷，還影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這些影響是長期的，伴隨著礦井整個生產(chǎn)期間，甚至在礦井服務(wù)期滿后仍然存在。對此，必須給予嚴格控制和治理。礦區(qū)開發(fā)潛在的主要生態(tài)影響及特征見表2。

采取的生態(tài)恢復治理如下:

按照“堅持‘不欠新賬，漸還舊賬’的原則;堅持突出重點，統(tǒng)籌兼顧，分步實施的原則;堅持前瞻性與可操作性有機統(tǒng)一的原則”，各建設(shè)單位應(yīng)組織專門隊伍，結(jié)合開采進度，對采區(qū)上方出現(xiàn)的地表裂縫或其他現(xiàn)象及時平整、填充、復墾;

堅決執(zhí)行“誰開發(fā)誰保護、誰破壞誰治理”的政策，做到邊采礦、邊整治、邊復墾。各大礦井在制定采礦計劃的同時，同步做好塌陷區(qū)治理規(guī)劃設(shè)計。建設(shè)單位應(yīng)組織專門隊伍，掌握不同開采時段采區(qū)地表出現(xiàn)的裂縫情況或塌陷臺階、井田地表移動變形規(guī)律和巖層移動參數(shù)，按照塌陷區(qū)整治原則，及時對裂縫、塌陷區(qū)進行整平、填充，為制定地表塌陷綜合防治措施提供科學依據(jù)，指導礦方采取相應(yīng)的保護措施，實現(xiàn)礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

表2 礦區(qū)開發(fā)潛在的主要生態(tài)影響及特征表

對采煤過程中造成的耕地損失應(yīng)采取措施進行復墾，破壞嚴重無法復墾的耕地應(yīng)進行必要補償，根據(jù)耕地破壞的程度進行經(jīng)濟補償，補償金額按照山西省國土資源局制定的補償標準進行，保證受損農(nóng)民的生活質(zhì)量不會降低。經(jīng)濟補償?shù)臅r間從受到破壞的當年起到土地復墾后恢復有生產(chǎn)能力為止。

對林地，以封谷、禁牧為主，人工造林為輔，充分利用植被的自我修復能力，基本恢復自然植被景觀;對于農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜草則草，適宜耕作的地區(qū)，通過土地平整恢復土地功能，合理調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，求得最大的生態(tài)效益和社會效益。本區(qū)應(yīng)按照“退耕還林”等有關(guān)要求，針對區(qū)內(nèi)宜林地的分布情況，對于宜自然恢復的區(qū)段封禁保護，促進植被自然恢復。

對草地，采取填補裂縫、修筑梯田等措施，土地整理后，選擇優(yōu)良草種，改良草地，發(fā)展畜牧業(yè)。

結(jié)合當?shù)厣鷳B(tài)功能區(qū)劃對該地區(qū)的要求，從礦區(qū)開發(fā)、地表塌陷實際情況、生態(tài)環(huán)境以及人口分布特點，全方位對塌陷區(qū)進行合理規(guī)劃，根據(jù)所在的縣土地利用規(guī)劃，確定封山育林區(qū)、退耕還林區(qū)、植樹造林區(qū)和復墾恢復區(qū)。

永久占地區(qū)、矸石場地及新建公路、鐵路等區(qū)域?qū)嵤┚G化，以補償項目建設(shè)的植被損失。工業(yè)場地、公路建設(shè)等工程的建設(shè)，將直接造成施工區(qū)域地表植被的完全破壞，施工區(qū)域一定范圍內(nèi)的植被也會遭到不同程度的破壞。為了補償項目建設(shè)的植被損失，在建設(shè)初期將綠化設(shè)計與工業(yè)場地美化相結(jié)合，選擇適應(yīng)本區(qū)氣候特點的耐干旱、防風能力強的樹種，采用草灌喬植物相搭配的方式對各類型占地區(qū)域進行綠化美化。

5 結(jié)論與建議

礦區(qū)的地表沉陷影響和生態(tài)恢復治理是一項涉及面廣、覆蓋范圍廣、部門協(xié)調(diào)工作量大的復雜工程，因此礦區(qū)開發(fā)應(yīng)加強礦區(qū)開發(fā)的環(huán)境管理工作。

成立專門礦區(qū)開發(fā)環(huán)境管理機構(gòu)，負責礦區(qū)跟蹤評價與監(jiān)測任務(wù)，制訂礦區(qū)環(huán)境目標;協(xié)調(diào)環(huán)境保護與生產(chǎn)的各種關(guān)系，如生態(tài)補償、移民搬遷、土地征用等，將各項工作落實、完善。

［1］ 屠世浩，陳宜先.煤礦開采對環(huán)境的影響及其對策研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2003，22(4):123-124.

［2］ 環(huán)境保護影響評價公司.戰(zhàn)略環(huán)境影響評價案例環(huán)評［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2006:11.