地下开采煤矿区新增补充耕地与煤矿开采相互影响分析：以龙岩市某地下开采煤矿为例

梁宏伟

（福建省 121 地质大队，福建 龙岩 364021）

0 引言

福建省人均耕地面积不足半亩①1 亩≈666.67 m2，长期低于联合国粮食及农业组织所规定的人均耕地警戒线，粮食安全问题形势严峻[1]。福建省新增耕地主要来自土地开发、整理复垦[2]，矿区土地复垦后耕地社会价值大幅提升，社会效益显著，恢复了土地的使用价值，是矿业城市补充耕地的重要途径[3]。盘活开发区低效用地是未来耕地保护的一个重要方向[4]，地下开采煤矿区土地综合整治利用就是将矿山生态修复与土地整理等项目结合，以达到保护耕地的目的。我国耕地占补平衡政策已由最初的数量平衡发展，到数量质量双重平衡的层面[5-6]，再到现在已进入“数量-质量-生态”多重平衡的崭新阶段，在加强“补充耕地”质量建设、管理与监督的基础上，由鼓励耕地开发逐步向土地整理、复垦与综合整治转化[7]。如何保证经过土地整治项目后新增的补充耕地不仅在数量上达标，更要在质量上达标，是当前需要面对的关键问题。而耕地质量包括构成耕地的土壤、地形、水文等自然要素，以及农业小气候、农田灌排条件等环境状况两部分[8]，地下开采煤矿区新增补充耕地项目要做到数量和质量双达标，就要从多角度对项目的可行性进行分析评价。

为科学利用土地资源、平衡土地利用结构，拟在龙岩市某地下开采煤矿区地表适宜位置开展土地整治项目，新增数量和质量均有保证的补充耕地，对该煤矿局部地表区域新增补充耕地的可行性进行论证，分析补充耕地开发利用与煤矿生产之间的相互影响关系，确保新增补充耕地项目顺利落地。

分析评价范围主要为补充耕地与煤矿矿区重叠区域及周边可能影响的区域。评价区属于低山丘陵地貌单元，山峦起伏，山岭走势南高北低，延绵长约3.5 km。区内出露地层主要为二叠系文笔山组（P2w）、童子岩组（P2t）及翠屏山组（P3cp），其中文笔山组岩性主要为深灰-灰黑色泥质岩、粉砂岩夹少量石英细砂岩，童子岩组岩性主要为泥岩、粉砂岩，翠屏山组岩性主要为泥岩、砂岩及砂砾岩。井田内南北构造有差异，北部褶皱断裂均发育，以断层为主；中部断裂发育，褶皱较弱；南部褶皱较强烈，断裂亦发育，断层众多。土地整治项目规模面积为0.083 7 km2，新增耕地面积0.070 2 km2，拟新增补充耕地位于煤矿矿区范围内，占矿区面积的0.75%。补充耕地主要用途为水田及旱地，灌溉水源为补充耕地西侧及北侧5～110 m 外自南向北再向东流经的小溪，土地整治区域坡度为9°～13°，土地利用现状为有林地和其他林地，通过土地整治后，将提高原有的地类等级。

1 补充耕地开发利用对煤矿生产影响分析

在补充耕地开发利用过程中，由于人为裂隙、水田渗漏、沟渠溢流等因素，可能导致沟通各种水源造成矿井充水，影响煤矿安全生产；由于政策因素，可能导致煤矿无法到期续证。因此，需要摸清补充耕地区域现状，并从矿区资源储量、矿井采掘工程、矿区水文地质条件以及划定补充耕地后煤矿续证相关现行政策等方面分析补充耕地开发利用对煤矿生产的影响关系。

1.1 补充耕地区域土地利用现状及周边环境条件

补充耕地区域土地利用现状为有林地和其他林地，土地利用结构单一。其中，有林地面积为0.002 4 km2，占补充耕地规模面积的2.87%；其他林地面积为0.081 3 km2，占补充耕地规模面积的97.13%。矿区采矿权范围内基本农田主要集中在矿区东南角，多为水田，大部分田块面积小，耕作层较薄，耕地等别较低。煤矿区开采方式为地下开采，地表构筑物主要包括工业场地、排矸场、硐口区及矿山道路。该煤矿的主井、工业场地、煤台、行政生活区、炸药库、矿山公路等占用地类主要为采矿用地，整个煤矿生产项目区土地权属清楚，无土地权属纠纷。

补充耕地周边地表水体主要为流经西北部的小溪，自南向北流经井田西侧、北侧；井田东南部存在三处水库，距离补充耕地均较远。补充耕地区域植被茂密，未发现较大的地质灾害体。周边的主要居民区为补充耕地西南侧的自然村，距离补充耕地范围约1.2 km。补充耕地西北侧外围有县道经过，交通便利。补充耕地周边无自然保护区、人文景观、风景旅游区等敏感区。

1.2 补充耕地区域与矿区资源储量估算范围叠合分析

矿区含煤地层为童子岩组第三段（P2t3），可采煤层主要包含5 层，为1下号煤层、2 号煤层、4 号煤层、5 号煤层、6 号煤层，其中，1下号煤层为不稳定部分可采煤层，2 号煤层、4 号煤层、5 号煤层为较稳定大部分可采煤层，6 号煤层为极不稳定零星可采煤层。依据该矿山2012 年资源储量核实报告，通过将补充耕地范围、矿区范围及资源储量估算范围叠合（图1）可知：补充耕地在平面上未与煤矿资源储量估算范围重叠且距离较远，深部无可采煤层赋存。其中，1下号煤层顶板主要为粗粉砂岩，底板为粗粉砂岩和中薄层细砂岩，1下号煤层平均厚度0.65 m，补充耕地范围与1下号煤层无重叠，补充耕地范围在平面上距离1下号煤层最近为798 m；2 号煤层顶板为粗粉砂岩、细砂岩及中薄层细砂岩，底板为泥岩、细粉砂岩，2号煤层平均厚度0.72 m，补充耕地范围与2 号煤层无重叠，补充耕地范围在平面上距离2 号煤层最近为147 m，最近点煤层开采标高+150 m，地面标高+355 m；4 号煤层顶板为细粉砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩，4号煤层平均厚度0.69 m，补充耕地范围与4 号煤层无重叠，补充耕地范围在平面上距离4 号煤层最近为742 m；5 号煤层顶板为厚层状泥岩、砂质泥岩，底板为细粉砂岩，5 号煤层平均厚度1.29 m，补充耕地范围与5 号煤层无重叠，补充耕地范围在平面上距离5号煤层最近为163 m，最近点煤层开采标高+100 m，地面标高+352 m；6 号煤层顶板为薄层状细粉砂岩或粗粉砂岩，底板为薄层状细粉砂岩，6 号煤层平均厚度0.80 m，6 号煤层位于煤矿东南角，与补充耕地范围无重叠，相距约4 km，基本无影响。补充耕地区域处于矿区煤矿资源储量开采范围之外的地块。

图1 补充耕地与矿区、煤矿资源量估算范围叠合图Fig.1 Overlay diagram of supplementary cultivated land and estimated range of mining area and coal mine resources

1.3 补充耕地开发利用对矿井采掘工程影响分析

井田设计采用斜井开拓，投产时井口5 个，分别是+385 m 主斜井、+410 m 排矸平硐、+375 m 进风平硐、+395 m 副斜井和+447 m 风井，后两个为出风井。其中，+385 m 主斜井已配备φ2.0 的绞车，担负井田的出煤任务；+395 m 副斜井担负井田的排水、运人兼作一采区回风；+410 m 排矸平硐担负井田的排矸、进风、下料、敷设管线等任务；+447 m 风井担负井田的回风井；+375 m 进风平硐担负井田的辅助进风任务。根据现场调查及相关资料，补充耕地下无煤矿巷道不在煤矿开采岩移错动影响范围之内（图2）。

图2 补充耕地与煤矿采掘工程平面叠合图Fig.2 Overlay diagram of supplementary cultivated land range and coal mining project plane range

1.4 补充耕地开发利用对矿区水文地质条件影响分析

补充耕地区域为第四系孔隙含水岩组、二叠系上统翠屏山组裂隙含水岩组、二叠系中统童子岩组第三段裂隙含水岩组及二叠系中统文笔山组隔水岩组，补充耕地下无采空区（图3）。其中，第四系孔隙含水岩组主要由基岩风化的残积、坡积物及沟谷中洪积、冲积物组成，分布于山坡及沟谷中，厚度一般不超过10 m，含季节性孔隙型潜水，富水性弱-中等；二叠系上统翠屏山组裂隙含水岩组厚度大于200 m，分布于矿区东部和中部，由砂岩、砂质泥岩等组成，属不均匀裂隙承压含水岩组，含水性不均匀，除在岩层风化裂隙带、断层破碎带及底部砂砾岩中等富水外，通常岩层弱富水；二叠系中统童子岩组第三段裂隙含水岩组厚度267 m，由砂质泥岩、细砂岩及煤层等组成，含裂隙承压水，含水不均匀，富水性弱；二叠系中统文笔山组和童子岩组第二段及第一段为隔水岩组，二叠系中统文笔山厚度大于420 m，童子岩组第一段（P2t1）厚度为85 m，童子岩组第二段（P2t2）厚度为90 m，岩性主要由细粉砂岩、砂质泥岩及泥岩等组成，通常裂隙不发育，为相对稳定隔水岩组。

图3 补充耕地区域水文地质图Fig.3 Hydrogeological of supplementary cultivated land area

补充耕地内及周边主要有F0断层、F5断层、F27断层。其中，F0断层为逆断层，东西走向4 200 m 以上，贯穿整个井田，控制含煤地层在整合区北部的展布；F5断层为正断层，南北延伸长达3 600 m 以上，贯穿北部井田，倾角浅部较陡，中部、下部平缓在15°～25°之间，对北部井田内的含煤地层的空间分布起到巨大的控制作用；F27断层为正断层，走向NE，倾向SE，倾角77°，落差60 m，对井田内主要煤层无破坏。评价区内断层主要为导水性弱-不导水断层（图4），但由于受多条断层的切割，煤层的连续性受到一定程度的破坏，而且为地下水的运移和储存创造了条件，使一些本来隔水或富水性弱的岩层局部变成不均匀裂隙含水带。巷道内滴水、淋水等现象的发生大都出现在断层破碎带中，出水量初见时大，以后逐渐变小，雨季大，旱季小。评价区内断层主要受大气降水的影响，虽然部分含水但导水性较差补给来源有限，一般不会有大的突水危害。

图4 I-I’线剖面图Fig.4 Sectional drawing of I-I’ line

该煤矿矿区水文地质类型属岩溶裂隙类中等型。矿区童子岩第三段地层中裂隙含水层是矿井的直接充水含水层，但其含水层厚度小，补给条件较差，静储水资源量十分有限，富水性弱-极弱。矿井巷道揭露含水层或含水断层时，地下水可直接或间接进入井下巷道。局部裂隙含水层直接接受大气降水的补给，对上山开采的矿井充水影响具有明显的季节性动态变化，枯季矿井涌水量显著减少，巷道基本呈现干燥现象。此外，矿区东部存在栖霞组灰岩，但该岩溶含水层距离当前矿井生产系统较远，对矿井生产的影响较小。通过调查分析，主要可采煤层顶、底板的涌水量较小，井下巷道主要表现在顶板滴水或渗水，底板突水的可能性小，未来矿坑主要充水因素有大气降水、含水岩层、地表水和采空区积水。补充耕地开发利用过程中应切实采取有关措施，避免灌溉水渗漏对煤矿安全生产造成影响，煤矿企业也应该按照规范要求做好矿井地表水及地下水防治的相关防范措施。

补充耕地地势整体西南高东北低，补充耕地范围内最高海拔位于西南侧，标高+428 m；最低海拔位于东北侧，标高+339 m。补充耕地范围边界距离矿山+385 m 主斜井最近处为直线距离157 m，补充耕地范围边界距离矿山+395 m 副斜井最近处为直线距离81 m。煤矿矿井工业场地及地面建（构）筑物均已设排水系统，但在补充耕地开发利用过程中仍要注意按照补充耕地范围内分水岭，区别开发用途，建议在补充耕地范围分水岭东南靠近矿山主副斜井一侧，开发用途为旱地，其余区域为水田；引水灌溉工程、排水工程的布置应考虑到强降雨等极端情况，在后续土地开发整理设计中要严格按照相关规范要求确定沟渠尺寸，并做好水田保水、田埂沟渠防渗等处理，切实避免对煤矿主副斜井井口造成威胁。同时，建议在补充耕地开发利用过程中应防止形成人为裂隙或使地面产生裂缝，进而导致沟通各种水源成为矿井充水的通道，为安全起见建议可沿补充耕地影响范围外围10 m 按70°的塌陷角留设保安煤（岩）柱，保安煤（岩）柱内列为禁采区，严禁越界开采。

1.5 补充耕地范围与生产煤矿矿区范围重叠现行相关政策分析

依据《自然资源部 农业农村部关于加强和改进永久基本农田保护工作的通知》（自然资规﹝2019﹞1 号）中“严控建设占用永久基本农田”“处理好涉及永久基本农田的矿业权设置”，规定“煤炭等非油气战略性矿产，矿业权人申请采矿权涉及永久基本农田的，根据露天开采、井下开采方式实行差别化管理。对于露天开采方式，开采项目应符合占用永久基本农田重大建设项目用地要求；对于井下开采方式，矿产资源开发利用与生态保护修复方案应落实保护性开发措施。井下开采方式所配套建设的地面工业广场等设施，要符合占用永久基本农田重大建设项目用地要求。已设矿业权与永久基本农田空间重叠的，各级地方自然资源主管部门要加强永久基本农田保护、土地复垦等日常监管，允许在原矿业权范围内办理延续变更等登记手续”。按照现行的国家政策，补充耕地划定后，煤矿企业仍可在原采矿权范围内办理延续变更等登记手续。

2 煤矿开采对补充耕地开发利用影响分析

煤炭采空后对矿区生态系统产生强烈干扰性，原有生态系统结构和功能遭到破坏[9]。经过长期地下开采扰动，土壤参数、地裂缝[10-11]、地下水位、植被覆盖与生物多样性[11]等生态环境要素相应发生改变，如土壤含水量下降、岩层结构破坏、地下水位下降，植被受损、景观生态系统发生变化等[9]。若出现此类问题，将会使补充耕地质量变差，耕作成本激增，甚至可能无法耕作。因此，需要从地形地貌、塌陷灾害、土地利用结构、灌溉水源等方面分析煤矿开采对补充耕地开发利用的影响关系。

2.1 煤矿开采对补充耕地地形地貌、塌陷灾害影响分析

补充耕地范围在煤矿平面矿区范围上部，用途为水田及旱地，补充耕地下无煤矿巷道及采空区，无可采煤层赋存，经过现场调查补充耕地区域现状未发生地面塌陷变形。地下开采引起的矿区土地景观类型的改变在不同区域显现出的生态服务价值改变不像露天矿山那样明显[9]。根据煤矿矿山开发利用方案，可采煤层顶底板岩体完整性、稳固性较好，同时已在近地表段留设防相应的隔水岩煤柱，参照福建省内同类型井田的实际开采状况，实际塌陷变形值一般在2 m 以内，由于井田所在地大部分为丘陵山体，局部的小塌陷对地形地貌的影响较小。矿山开采多年至今，尚未发现因采矿导致下沉盆地、塌陷坑、地裂缝等变形破坏土地、植被资源现象；另外区域降水丰富，同时矿区内有溪沟流过，矿山开采导致的地下水疏干对地形地貌、植被及农业生产等影响较小。矿山企业按照开发利用方案规范开采，一般不会发生地表农田塌陷等现象。

2.2 煤矿开采对补充耕地周边区域土地利用结构影响分析

该煤矿矿区主要由工业场地、排矸场、硐口区、矿山道路组成，属于地下开采，矿山地面设施已基本可以满足矿井生产需要，未新增损废面积。补充耕地区域东北侧距离现有煤台、煤矸石场较近，矿山企业按照2013 年评审通过的《矿山生态环境恢复治理方案》、2018 年评审通过的《矿山地质环境保护与恢复治理方案（修编）》等的要求，落实相关措施后，补充耕地周边区域内整体土地利用格局不会发生明显改变。

2.3 煤矿开采排水对补充耕地区域灌溉水源影响分析

矿区地下水主要接受大气降水的补给，补给通道为基岩风化带及地表断裂带等，由于区内地表地形切割强烈，大气降水多顺沟谷排泄出矿区，仅部分下渗补给地下水，浅部地下水迳流路程短，循环条件好。矿山企业遵守有关环保规定，按照方案复垦，采取有效措施，使矿山各矿硐排出的地下水经沉淀处理达标后排放，则不会对补充耕地区域灌溉水源造成影响。为了避免煤矿开采对补充耕地开发利用产生相关间接影响，建议实施必要的监测措施，主要包括地面塌陷监测、水土保持监测、水质监测等方面。

3 补充耕地农用地土壤污染风险评价

矿区土地同样具有连续维持生物生产力、提高空气和水环境质量和保障动植物与人畜健康的能力，但在各种废石、尾矿堆置的过程中，一些重金属会在矿区土地上累积、迁移和转化，当土地中的重金属累积到一定程度时，就会对土地-作物系统产生毒害[12]。因此需要在补充耕地范围内采取土壤样进行化验测试，评价农用地土壤污染风险，保证耕地安全质量。

在补充耕地内北部采取一个土壤样，取样日期为2021 年8 月22 日，样品编号TY1，取样点性质为评价点（表层），检测项目包括PH、砷、汞、镉、铜、铅、铬、锌、镍共九项。样品采集与制备按照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166—2004）[13]、《建设用地土壤污染状况调查技术导则》（HJ 25.1—2019）[14]和《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》（HJ 25.2—2019）[15]中的原则和方法进行，并送至具备相应资质的部门由专门人员进行处理保存，开展化验工作。

土壤质量评估参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）[16]中的相关要求执行，选取标准中的基本项目来确定土壤评价因子，具体包括镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍（表1 和表2）。根据土壤化验测试结果（表3），在补充耕地内所采取的土壤样品，各基本污染物项目检测值均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）中的筛选值和管制值，没有出现超标现象，农用地土壤污染风险低，一般情况下可以忽略。

表1 农用地土壤污染风险筛选值Table 1 Screening value of soil pollution risk in agricultural land单位：mg/kg

表2 农用地土壤污染风险管制值Table 2 Control value of soil pollution risk in agricultural land单位：mg/kg

表3 TY1 农用地土壤污染物基本项目检测值对照Table 3 Comparison of the measured values of basic items of soil pollutants in agricultural land单位：mg/kg

4 地下开采矿山新增补充耕地模式分析

通过从补充耕地开发利用对地下开采矿山资源储量、矿井采掘工程、矿区水文地质条件及相关政策影响等方面，分析补充耕地开发利用对地下开采矿山的影响关系；从矿山开采对补充耕地地形地貌及塌陷灾害、周边土地利用结构、灌溉水源影响等方面，分析地下开采矿山生产开采对补充耕地的影响关系；同时，进行采样测试工作评价农用地的土壤污染风险，进而论证在地下开采矿山地表适宜位置开展土地整治新增补充耕地项目的可行性，通过多角度分析促进项目落地实施，缓解矿地矛盾，有效保障粮食安全和能源资源安全。

5 结语

补充耕地区域处于矿区资源储量开采范围之外的地块，补充耕地下无煤矿巷道、不在煤矿开采岩移错动影响范围之内，补充耕地下无采空区、断层多为导水性弱-不导水断层，补充耕地按照相关建议开发对矿区水文地质条件影响有限，补充耕地划定后，按照现行的国家政策，煤矿企业仍可在原采矿权范围内办理延续变更等登记手续。矿山企业按照开发利用方案、环境保护与恢复治理方案、土地复垦方案等的要求及其他有关环保规定，落实相关措施，规范开采，一般不会发生地表农田塌陷等现象，不会使补充耕地周边区域内整体土地利用格局发生明显改变，不会对补充耕地区域灌溉水源造成影响。补充耕地内土壤样经化验测试，各基本污染物项目检测值均低于相关标准的筛选值和管制值，无超标现象，农用地土壤污染风险低。

经过对补充耕地开发利用与煤矿开采生产之间多角度关系影响分析以及补充耕地内农用地土壤污染风险评价结果可知，在该地下开采煤矿区内地表适宜位置进行土地整治、新增补充耕地是可行的，增加了耕地面积，提高了地类等级，有利于科学利用土地资源，为矿产资源开采利用与耕地开发保护统筹、协调发展提供了借鉴意义。