采煤塌陷区治理与生态融合分区分析

王兴达 向恭梁

（山东科技大学能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590）

济宁是我国重点建设规划的煤炭基地之一。截至2015 年底，济宁境内已探明的煤炭储备量为150亿吨，占山东省已探明储量的50%以上。济宁采煤塌陷区呈现出范围广、积水深、积水严重的显著区域特点，传统塌陷地的治理模式修整法、疏排法和挖深垫浅法等对济宁煤田大范围的塌陷地治理适用性不强。为此，笔者根据济宁煤田开采引起的损害影响，提出了塌陷地的分区治理模式，为济宁乃至我国采煤塌陷地的有效治理提供了借鉴作用。

1 济宁煤田开采引起的损害影响

1.1 对地形地貌的影响

济宁煤田地处我国东部平原地区，受高潜水位影响，地表塌陷后形成大面积的积水，大量土地被淹，地表原结构受损。受地面塌陷的影响，塌陷区及其周边出现坡地和裂缝（图1），导致土壤松动、水土流失加快、微量元素含量下降[1]，地表植物因根系无法固定，吸取不到水和养料，干枯萎蔫甚至死亡，小范围生态环境和生物多样性受损。截至2018 年底，济宁全市采煤塌陷地为490.73 km2，其中，常年积水区约占28%、季节性积水区约占9%，严重破坏了区域性的地形地貌完整结构，造成与周围地理环境的不协调。济宁采煤塌陷区面积变化情况预测如图2 所示。

图1 采煤塌陷区地形地貌演变图

1.2 对农业生产活动的影响

地下煤炭大规模的开采，导致土地资源大面积塌陷，农业用地受影响最为严重[2-3]。沉陷后土壤的导水率增大，保水率降低，土壤中的养分也随之流失，导致农田干旱、肥力下降，庄稼和农作物减产绝产，农民经济收入减少，甚至出现大量人员失业的现象。据不完全统计，2018 年底济宁市因采煤塌陷导致减产地83.87 km2，绝产地79 km2，严重制约了农业生产的发展。预计2020 年济宁采煤塌陷损毁地类情况如图3 所示。

图2 济宁市采煤塌陷区面积预测

图3 2020 年济宁市采煤塌陷损毁地类预测

1.3 对地面基础设施的影响

采煤塌陷使地表的建筑（构）受损，房屋、墙体开裂甚至倒塌，路面高低不平，出现裂缝，公路、铁路交通畅通受阻[4]；水利、电力等生活设施出现不同程度的破坏，给村民的正常生活带来不便，不利于社会的和谐稳定。

1.4 对水资源与水平衡的影响

采煤塌陷导致的导水裂缝带使原地表水、河流、水道水位下降，水资源逐渐枯竭，严重破坏了地下水的平衡。煤层开采破坏了地下水的过滤系统，有毒有害物质得不到净化[5]。导水裂隙的存在，造成含水层串层污染，加之采煤废水的随意外排，水质进一步恶化，居民饮用水得不到安全保障，诱发人体多种疾病（图4）。据统计，到2018 年底，济宁受采煤塌陷地影响的河流长度约78.39 km，占山东省的河流长度比例为67.55%。

图4 水资源与水平衡破坏表象

2 塌陷区治理与生态融合模式分析

根据济宁煤田开采的地理位置、自然条件、塌陷特点及治理方式，以“集中连片，分区规划，科学治理”为原则，综合土地资源利用情况和城镇区域建设规划及相关政策，目前将全市塌陷区划分为东部矿区生态景观治理区、中部矿区城市功能开发治理区、西北部矿区农业综合治理区和南部矿区湿地保护与特色产业治理区。不同分区包含的区域范围见表1。

表1 不同治理分区的适用条件和范围

2.1 治理模式

（1）东部矿区生态景观治理区。该区域位于济、兖、曲、邹城市之间，煤炭已大规模开采，生产进入了萎缩期。离城市比较远的大面积积水区，利用水库渔业、人工湿地、生态景观等治理模式，以湿地建设为核心，开发城市生态“绿肺”功能（图5）。城镇周围的中度采煤塌陷区，采取土地重整、植物绿化等措施，开发城市生态服务功能，提升城市宜居度和舒适度。

图5 人工湿地与生态景观搭建治理

（2）中部矿区城市功能开发治理区。该矿区位于济宁市主城区周边，是济宁市未来城市发展重要用地。依据济宁构建生态型城市的规划，城区周围的轻度采煤塌陷区，可以通过土地平整之后成为新的城市发展空间，用于住宅小区、新型产业园等，如何岗煤矿、唐口煤矿东部、济宁二号煤矿西部的塌陷区等。对于重度采煤塌陷区，通过围湖造岸、挖深垫浅、生态治理等措施，重点建设城市湿地和水库堤坝，发挥城市湿地功能，蓄水调洪，净化水体。

（3）西北部矿区农业综合治理区。该区域位于远离城市的农业种植区，属于农业生产和生态乡村建设用地。对于较轻的非积水区域，采取土地复垦、复耕的方式，重点发展农畜产品生产和加工产业，如金乡县大蒜产业、梁山县畜牧养殖产业等。积水区域发展渔业养殖和水禽养殖等生态农业，吸引游客来此休闲娱乐、观光游玩。

（4）南部矿区湿地保护与特色产业治理区。该区域临近微山湖，周围水系发达。对于南四湖周边的采煤塌陷区，依托丰富水资源发展高效的水培植物种植、渔业养殖和湖产加工等特色农副产品产业，同时依托南四湖旅游的优势，开展生态旅游、农家乐等特色旅游业。对于部分积水区，发展光伏产业，最大程度地提高湿地和河流利用率。

2.2 治理效果分析

（1）生态效益方面。人工湿地和生态农业的构建，极大地提高了矿区地表植被的覆盖率，增强了生态环境抵抗自然灾害的能力，削弱了水土流失严重的现象，区域生态系统得到改善和调节，良好的生态环境还可用于科学研究、科普教育等。

（2）社会效益方面。土地修复措施的实施，提高了农业用地的质量和利用率，农业产出值增加，农民收入得到恢复，减轻了社会经济负担。科学治理与城镇发展的融合，有利于提升城镇发展空间，解决用地紧缺带来的城市发展滞后问题。

（3）经济效益方面。采煤塌陷区治理使原来贫瘠的土地恢复使用价值，适用于农作物的耕种。据测算，每恢复一平方米土地，农民收入将增加2.68 元。水库养殖治理，不仅有效利用了重度积水区，也增加了农民收入，同时游客的观光旅游又会带动当地一部分农民收入。

图6 渔业养殖与水生植物种植特色产业治理

3 存在问题及建议

3.1 存在的问题

（1）监管督查力度有待完善。在塌陷地治理施工过程中，存在监管不到位的现象，造成施工地点车辆排放尾气和道路扬尘，空气质量降低，同时施工产生的废水、废气乱排，对环境造成了二次污染。由于监管督查不到位，采煤塌陷区治理项目不能及时实施，拖延治理期限，加大治理难度。

（2）缺乏专业技术的指导。目前济宁采煤塌陷区总治理率为49.82%，历史遗留地治理率63.10%，预见今后济宁的塌陷地损毁程度会更加严重复杂，需要大量的专业技术人才支撑。济宁目前塌陷地治理方面的人才较少，导致环境修复速率延缓，治理效果不明显。

（3）治理资金落实困难。按照“谁损毁，谁修复”的原则，治理资金全部由矿山企业来承担，缺乏治理基金和环境修复费用的监管体系，即使采煤塌陷地治理得到了专项资金支持，由于各种原因落实不到位，造成资金流失严重，利用不充分。

3.2 对策建议

（1）济宁在矿山塌陷地治理过程中应加大监管督查力度，做好治理过程中的环境保护问题，健全监管体系，保证治理资金得到有效落实。

（2）加大科技创新力度，吸引科技人才，加强与高校、科研院所等沟通合作，制定奖励资金机制，鼓励科研人员积极参与到济宁煤田塌陷地的治理过程中。

（3）强化政府主导和政策支持，统筹规划，做好塌陷区的提前预测，完善法律法规。

（4）塌陷地治理需要多方力量的支持，人民群众是坚实力量。在城镇乡村做好宣传工作，引导大家参与进来，共同监督治理效果，进一步加快美丽济宁的建设。

4 结论

（1）基于济宁煤田开采现状，分析了煤炭开采对地形地貌、农业生产活动、地面基础设施和水资源与水平衡方面的影响。

（2）根据济宁煤田开采的地理位置、自然条件、塌陷特点及治理方式，将全市塌陷区划分为东部矿区生态景观治理区、中部矿区城市功能开发治理区、西北部矿区农业综合治理区和南部矿区湿地保护与特色产业治理区。

（3）针对济宁煤田治理过程中存在的问题，提出了健全监管体系、加大监管督查力度、提高科技创新力度、强化政府主导和政策支持等措施，保障了采煤塌陷区的加速修复建设。