胡友彪，張治國，鄭永紅，陳結(jié)平

(1.安徽理工大學地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232001； 2.安徽省礦山地質(zhì)災害防治重點實驗室，安徽 淮南 232001)

0 引言

煤炭資源，我國重要的能源礦產(chǎn)資源之一[1]。煤炭資源的開采高速的推動了我國的經(jīng)濟發(fā)展，為社會發(fā)展做出了重大貢獻，不僅改善了了人民的生活質(zhì)量，也提高了我國的就業(yè)率；但同時煤炭開采也荒廢了大量的土地資源，損壞了綠色植被，尤其是煤炭開采后導致的采煤沉陷，嚴重威脅到國土安全以及人民群眾的生命財產(chǎn)安全[2]。

安徽兩淮礦區(qū)是全國重要的煤炭生產(chǎn)基地，也是全國十三個大型煤電基地之一，范圍涉及安徽省淮北煤田的濉蕭、宿縣、臨渙、渦陽和淮南煤田的淮南定遠、潘謝、新集七個礦區(qū)。兩淮礦區(qū)已累計查明煤炭資源272.48億t，其中保有煤炭資源總量250.74億t[3]。但安徽兩淮礦區(qū)的煤炭資源經(jīng)過多年大規(guī)模的開采，也伴隨著大面積采煤沉陷區(qū)的形成，其范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重的破壞。因此，采煤沉陷區(qū)的綜合治理是近年來礦山工作者與相關(guān)科研人員的重要研究課題之一，依據(jù)沉陷區(qū)本土的自然條件和我國現(xiàn)有的資源條件，重新開發(fā)利用沉陷地，使采煤沉陷地在生態(tài)修復以后能達到較好的生態(tài)效益，有效解決采煤沉陷地可持續(xù)發(fā)展問題[4]。

1 兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀

1.1 沉陷面積

煤炭是淮南市最具優(yōu)勢的礦產(chǎn)資源，淮南煤炭遠景儲量444億t，探明儲量153億t，現(xiàn)有礦井總數(shù)為41個，其中大中型礦井18 個，小型礦井23個。截止2012年底，淮南市沉陷面積約20 454hm2，涉及27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，占全市面積的7.9%，涉及居民31.1萬人，占全市總?cè)丝诘?2.8%。具體沉陷面積見表1。

表1 淮南市采煤沉陷區(qū)面積情況

淮北市轄區(qū)內(nèi)共探明煤炭礦產(chǎn)地50處，累計探明儲量為80億t，境內(nèi)有淮北礦業(yè)集團、皖北煤礦集團所轄煤礦以及地方煤礦礦井42對。據(jù)統(tǒng)計，淮北市因采煤已累計沉陷土地約34.9萬畝，耕性良好的耕地資源占80%以上，沉陷區(qū)范圍人口達到約31.5萬人，需搬遷村莊360余個。其中，2016年截止，引發(fā)沉陷最嚴重的5家煤礦企業(yè)情況，見表2。

表2 淮北市5大煤礦企業(yè)引發(fā)沉陷面積情況表

1.2 沉陷危害

煤礦開采導致的采煤沉陷區(qū)經(jīng)常發(fā)生地表沉陷以及地裂縫等問題，形成機理見圖1。對土地、水資源、建筑物以及當?shù)丨h(huán)境造成巨大的破壞[5]。具體有以下幾點：

圖1 采空區(qū)沉陷形成機理示意圖Figure 1 Schematic diagram of formation mechanism of goaf subsidence

(1)土地資源被迫荒棄。煤礦開采往往會造成大面積地表沉陷和地表裂縫。平坦的土地變得高低不平，破壞了其原本的結(jié)構(gòu)，不能進行正常的農(nóng)林耕種；水濕地變成了缺水的旱地，對地表土地的破壞十分嚴重，無法再利用；

(2)生態(tài)環(huán)境和地下水資源遭受破壞。兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)改變了區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件，使得礦區(qū)內(nèi)污水橫流、雜草叢生，不僅破壞了原有的生態(tài)平衡，還導致沉陷區(qū)范圍內(nèi)水資源均受到不同程度的污染。另外由于兩淮礦區(qū)煤炭埋藏淺、煤層厚等巖性條件，一旦發(fā)生采煤沉陷，就極易破壞該礦區(qū)的地下水層，使其地下水均衡系統(tǒng)受到破壞。

(3)地面構(gòu)筑物損壞。采煤沉陷能導致地表土地的損壞，地面建筑物等基礎(chǔ)設施也不能避免，房屋開裂甚至倒塌；公路路面凹陷甚至斷裂；橋梁橋臺下沉；供電、通訊和給排水等管線路等基礎(chǔ)設施下沉、桿路移位。

據(jù)調(diào)查，淮北市現(xiàn)有受損建筑物總建筑面積1 313.2萬m2，其中：受損城鎮(zhèn)住宅(不含棚戶區(qū))6 630戶，建筑面積80萬m2；受損農(nóng)村住宅79 084戶，建筑面積1 176萬m2；受損企業(yè)及學校、醫(yī)院、機關(guān)單位等公共設施358戶，建筑面積27.2萬m2；基礎(chǔ)設施也受到嚴重的損壞，其中：受損各類道路總里程730km；受損水電氣暖等市政及農(nóng)村公共基礎(chǔ)管網(wǎng)總程度1 937km；受損水電氣暖等市政及農(nóng)村公共基礎(chǔ)設施282處。

淮南市僅在2008～2012年間，采煤沉陷區(qū)涉及居民達4萬多戶，約16萬人。受損中小學和大小醫(yī)院達110所，受損橋梁1 110座、道路約51.7km，受損供電線路長約710km、通訊線路長約294km。

2 兩淮礦區(qū)沉陷區(qū)綜合治理現(xiàn)狀

2.1 采煤沉陷區(qū)綜合治理概況

自2008年以來，淮南市采煤沉陷區(qū)綜合治理累計完成投資99.7億元，其中村莊搬遷投資77.2億元，規(guī)劃建設村莊搬遷項目71個，建設安置房695萬m2，組織入住4.67萬戶、14.1萬人；生態(tài)修復投資22.5億元，治理沉陷區(qū)達24km2。

淮北市采煤沉陷區(qū)綜合治理累計投入資金42.85億元，截止目前，已累計治理采煤沉陷區(qū)121.4km2，約占沉陷區(qū)總面積(232.67km2)的52%，新增耕地60km2，新增建設用地20km2，新增養(yǎng)殖水面20km2，搬遷壓煤村莊275個，成功解決了近20萬失地農(nóng)民的生產(chǎn)生活問題。

2.2 采煤沉陷區(qū)綜合治理模式

采煤沉陷區(qū)的綜合治理不是一步能夠完成，其需要三個過程的聯(lián)合作用，來達到沉陷區(qū)綜合治理利用的目的[6]：

第一步是土地的重新利用，通過挖深墊淺和固體廢物填充等方法將坑坑洼洼的塌陷區(qū)土地挖深造塘或者重新變得平整，達到能夠初步利用的目的；第二步是生態(tài)修復，通過生物改良技術(shù)改造已經(jīng)初步治理的土地，使其恢復漁業(yè)養(yǎng)殖或者農(nóng)林耕種能力，恢復沉陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境；接下來是產(chǎn)業(yè)治理，即在生態(tài)修復的基礎(chǔ)上，引進新能源產(chǎn)業(yè)以及發(fā)展兩淮礦區(qū)特色產(chǎn)業(yè)，提高沉陷區(qū)荒廢土地的利用率，緩解人地矛盾等采煤沉陷導致的社會問題。具體流程如圖2所示。

圖2 采煤沉陷區(qū)綜合治理流程圖Figure 2 Flow chart of comprehensive treatment of coal mining subsidence area

兩淮礦區(qū)對采煤沉陷區(qū)的綜合治理做了大量的探索和實踐[7]，采取因地制宜原則，“宜農(nóng)則農(nóng)、宜漁則漁、宜建則建”。逐步形成了目前具有兩淮特色的五大采煤沉陷區(qū)綜合治理模式。

(1)水產(chǎn)養(yǎng)殖和水庫蓄水模式。采煤沉陷區(qū)內(nèi)地表凹陷，會形成一個封閉型水域，水域積水深且水質(zhì)良好，可發(fā)展養(yǎng)魚、鴨等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。這種模式的開展不僅改善了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，還拓寬了當?shù)鼐用竦氖杖雭碓?，生態(tài)和經(jīng)濟效益顯著。1987年開始治理的淮北市烈山區(qū)洪莊沉陷區(qū)由于積水深且面積廣，政府因地制宜，在淺層沉陷區(qū)發(fā)展養(yǎng)殖和果蔬種植，在深層沉陷區(qū)發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖，到目前已取得十分良好的效果。

淮南礦區(qū)的一些沉陷區(qū)塌陷嚴重，地表積水較深，采用建設地表沉陷區(qū)水庫的治理方法不僅能使得荒棄的沉陷區(qū)域得到再次利用，還能進行蓄水調(diào)節(jié)，提升區(qū)域防洪、供水能力[8]。

(2)農(nóng)林復墾模式。兩淮礦區(qū)大部分的采煤沉陷區(qū)域的地表部分是農(nóng)民的耕地和農(nóng)田，由于地表塌陷，耕地和農(nóng)田荒廢不可利用，農(nóng)民失去收入來源。因此其綜合治理首要考慮的是恢復耕地和農(nóng)田的農(nóng)業(yè)種植?，F(xiàn)有有效的土地復墾方法[9]有覆土法和固體廢物充填法[10]等，其中固體廢物充填法主要是利用采煤過程中伴隨的煤矸石進行回填，表面覆上一定厚度的可耕種土壤后進行農(nóng)業(yè)種植，這樣既避免了煤矸石的堆棄，也可有效治理采煤沉陷。而在依靠目前修復技術(shù)無法正常復墾的地段發(fā)展林業(yè)種植，最大化的發(fā)揮農(nóng)林復墾效用。

任圩林場位于淮北市礦山公園中心地帶，林木茂密，風景秀麗。原為相城煤礦沉陷區(qū)，于1988年前后開始建設，任圩林場的綜合治理就是農(nóng)林復墾模式成功的典型，在沉陷區(qū)充填粉煤灰和煤矸石，然后往上覆蓋一層可耕種土壤，然后植樹造林，不僅改善了沉陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境，而且為當?shù)厝〉昧肆己玫慕?jīng)濟效益，現(xiàn)是農(nóng)業(yè)部與淮北礦業(yè)集團合作的科研成果，已在全國推廣。

(3)城鎮(zhèn)建設模式。這種模式是將采煤伴隨的煤矸石用于沉陷區(qū)的治理，利用堆棄廢置的煤矸石作填料，直接填充沉陷區(qū)造地，以用作城市建設用地。如淮北市自2002年開始，充分利用煤矸石充填荒廢的成片沉陷區(qū)，用于工業(yè)項目的建設。

(4)生態(tài)建設模式。隨著時代的發(fā)展，人民在追求物質(zhì)生活的同時，對生態(tài)環(huán)境保護問題越來越重視，兩淮礦區(qū)也已經(jīng)采用許多生態(tài)建設技術(shù)應用到采煤沉陷區(qū)的綜合治理中，如景觀生態(tài)再造技術(shù)[11-12]，努力彌補沉陷區(qū)的危害，將兩淮礦區(qū)打造成具有山水特色的生態(tài)城市。

淮北市因過度的煤礦開采導致了大面積的土表沉陷，經(jīng)過人為干預后，造就了如東湖、南湖等濕地景觀，成為當?shù)氐囊坏赖懒聋惖娘L景。安徽鳳臺縣把沉陷區(qū)的治理與生態(tài)修復結(jié)合起來進行綜合治理，形成林業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)為一體的濕地生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了采煤沉陷區(qū)的經(jīng)濟和社會效益的全面提高。

(5)新能源產(chǎn)業(yè)模式。隨著國家能源局鼓勵新能源產(chǎn)業(yè)建設，兩淮礦區(qū)開始推行采煤沉陷區(qū)光伏發(fā)電和農(nóng)光互補等多種新能源綜合產(chǎn)業(yè)模式，對塌陷區(qū)進行治理開發(fā)。例如淮南礦區(qū)就采用農(nóng)光互補模式，建設了300MW水面漂浮式光伏電站，治理了沉陷區(qū)的同時，也促進了淮南經(jīng)濟的發(fā)展。

3 兩淮礦區(qū)綜合治理面臨的問題

(1)社會不穩(wěn)定因素增大。首先，采煤導致的大面積耕地被迫拋棄，造成眾多農(nóng)民失去了基本的收入來源；其次，沉陷區(qū)地表塌陷導致房屋倒塌而引起的人員安置等問題不斷增加[13]；還有失去土地的農(nóng)民的失業(yè)問題使得兩淮礦區(qū)貧困人群數(shù)快速增長，已成為兩淮礦區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的不穩(wěn)定因素。

(2)塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境治理艱巨。兩淮礦區(qū)的礦產(chǎn)資源儲量豐富，分布范圍廣，但經(jīng)過多年的無限制的開采導致區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，土壤中的養(yǎng)分和有機物等因地表形態(tài)的變化加速流失，肥力大幅大降，已基本失去了耕種的能力。依據(jù)我國目前的技術(shù)，還不足以在短時間內(nèi)改造其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

(3)采煤塌陷區(qū)未妥善利用。由于兩淮礦區(qū)的采煤沉陷區(qū)大部分是未穩(wěn)沉塌陷地，導致綜合治理后效果一般。只能在塌陷區(qū)內(nèi)從事養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)林業(yè)，而據(jù)統(tǒng)計，未穩(wěn)沉塌陷地無論是農(nóng)作業(yè)還是養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量都遠遠不及塌陷前，農(nóng)民收入大幅下降。

(4)偏遠地區(qū)沉陷地治理資金不足。兩淮礦區(qū)沉陷區(qū)的綜合治理與全國大多數(shù)煤礦城市的情況相似，主要集中對城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的沉陷區(qū)進行綜合治理。但遠離城市的偏遠地區(qū)還有很大面積的沉陷區(qū)域，由于治理資金等方面因素，綜合治理的步伐一直停滯不前，不同程度的影響到沉陷區(qū)當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活水平。

4 兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理建議

(1)完善沉陷區(qū)居民安置問題。為維護采煤沉陷搬遷村莊居民不穩(wěn)定因素，保證社會因素的安定，應妥善解決采煤沉陷區(qū)內(nèi)居民的安置問題，不能因小失大。政府應充分考慮兩淮礦區(qū)礦產(chǎn)能源分布的特點，設立沉陷區(qū)村民搬遷專用地，下達專項用地計劃。

(2)豐富綜合治理新模式。建立專項計劃開發(fā)研究有效的生態(tài)保護和修復技術(shù)，加快沉陷區(qū)治理的步伐，使沉陷區(qū)土地恢復利用最大化、最有效化，結(jié)合市場運作，在尋求經(jīng)濟效益的同時，提高塌陷區(qū)的社會效益，解決沉陷區(qū)內(nèi)失地居民的就業(yè)問題。

(3)統(tǒng)籌市郊協(xié)調(diào)發(fā)展。城市規(guī)劃內(nèi)和偏遠礦區(qū)的沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境等問題應同步處理，不能顧此失彼；以人民群眾利益為核心，加快沉陷區(qū)周圍基礎(chǔ)設施的建設工作，提高沉陷區(qū)當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活水平。

(4)調(diào)整煤炭開發(fā)布局。兩淮礦區(qū)煤炭產(chǎn)量高，能積極帶動地方經(jīng)濟發(fā)展，但位于人口稠密，與耕地重疊范圍大的兩淮礦區(qū)，導致采煤沉陷問題更加突出。建議淮南、淮北市政府繼續(xù)推進煤炭開發(fā)重心政策，調(diào)整煤炭開發(fā)布局，規(guī)劃重點開采區(qū)、鼓勵開采區(qū)、限制開采區(qū)和禁止開采區(qū)等開發(fā)布局?？刂频V產(chǎn)資源開采總量，將其與社會經(jīng)濟發(fā)展水平相適應。

5 兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理前景及展望

兩淮礦區(qū)作為全國重要的煤炭生產(chǎn)基地，依托“立足煤、延伸煤、不唯煤、超越煤”的“四煤”發(fā)展路徑，以生態(tài)優(yōu)先、可持續(xù)發(fā)展為理念，實現(xiàn)沉陷區(qū)有效的治理和合理的利用，努力將其打造成為集循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)、旅游產(chǎn)業(yè)、文化及創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等為一體的我國采煤沉陷區(qū)綜合治理示范區(qū)生態(tài)經(jīng)濟樣板。

(1)依托《安徽省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的重要契機，將安徽省兩淮礦區(qū)新興產(chǎn)業(yè)與沉陷區(qū)綜合治理相結(jié)合，挖掘沉陷區(qū)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢，重點發(fā)展節(jié)能環(huán)保、以潔凈煤為重點的新能源產(chǎn)業(yè)、以新型建材為重點的新材料產(chǎn)業(yè)等三大新興產(chǎn)業(yè)。

(2)依靠兩淮礦區(qū)農(nóng)業(yè)雄厚的基礎(chǔ)條件，結(jié)合沉陷區(qū)水域治理、土地復墾等工作，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)種養(yǎng)業(yè)，推進休閑觀光農(nóng)業(yè)，加快沉陷區(qū)優(yōu)質(zhì)糧、特色蔬菜、特種水產(chǎn)、特種養(yǎng)殖、花卉苗木等農(nóng)業(yè)示范園區(qū)建設，延長現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條。