采煤塌陷地的复垦模式

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1、采煤沉陷是严重影响人民生活和生产建设的主要地质灾害之一，采煤沉陷形成的塌陷地有严重的危害，对在全面分析文献及前人研究的基础上，通过理论分析，提出了采煤塌陷地复垦模式的概念、分类体系和确定的理论方法，最后总结了采煤塌陷地复垦模式的特点。对矿区采煤塌陷地复垦模式的合理选择，实现矿区的可持续发展具有一定的指导意义。关键字：采煤塌陷地；土地复垦；复垦模式；分类ABSTRACTTheminingsubsidenceisoneofthemostpopulargeologichazardthatinfluencesourlivesandconstructionsinthecountry,thesubside

2、dlandbycoalmininghasseriousharm.basedontheoverallanalysisofdocumentsandthepredecessorstudy,throughthetheoreticalanalysis,theconception、theclassificationandtheabstractmethodofdefinitionaboutthereclamationmodelofthesubsidedlandbycoalminingareputforward,finallycharacteristicsofthereclamationmodelofthes

3、ubsidedlandbycoalminingaresummarized.Thechoiceforthemodelofthesubsidedlandbycoalmininghasacertainguidingsignificancetotheminessustainabledevelopment.Keywords:thesubsidedlandbycoalmining;landreclamation；reclamationmodel;classification釆煤塌陷地的复垦模式1引言目前，煤炭开采方式主要有两种：露天开采和井工开采。井工开采会导致地下采空区上部的岩石在重力、应力作用下发生冒

4、落，使地面出现裂缝、塌陷等土地破坏，即采煤塌陷地。中国煤炭开采大约96%为井工开采，4%为露天开采。据统计，到2005年底，全国采煤塌陷面积累计已超过70万hm2,其中耕地占30%；并且以每年2万hm2的速度持续增加。采煤塌陷地的出现一方面造成煤矿区的建设和农业用地紧张，人地矛盾突出，另一方面由于土地塌陷引发相应的生态环境问题，如环境严重污染、水土流失、土地盐渍化等，这些问题严重制约了矿区的可持续发展。因此，对采煤塌陷地进行土地复垦是煤矿区实现可持续发展的必由之路。本文在阅读相关文献和前人研究的基础上，对采煤塌陷地土地复垦模式进行理论分析总结。2釆煤塌陷地的危害采煤塌陷地的出现一方面造成煤矿区

5、的建设和农业用地紧张，人地矛盾突出，另一方面由于土地塌陷引发相应的生态环境问题，如环境严重污染、水土流失、土地盐渍化等，这些问题严重制约了矿区的可持续发展。采煤塌陷地的危害具体分为：（一）农业生产环境方面采煤塌陷引起地表裂缝、台阶、塌陷坑及滑坡破坏，同时降低了地表标高，形成低洼积水坑或沼泽地，破坏了原有的地形地貌；对地表生态植被破坏严重，易导致水土流失、土地荒漠化，打破了原有的生态平衡。主要表现为土壤水渍（积水）、土壤盐渍化和土壤侵蚀三个方面：1水渍。水渍是由于地下采煤造成的地表沉陷引起的地表积水，致土壤含水量长时间超过正常范围，从而使土壤生产力丧失或降低。因为塌陷深，地下水慢慢渗出地面，使良

6、田变成了大片水面，造成农作物绝产，给农民造成巨大的经济损失。2盐渍。当地下潜水位较高时，土地塌陷后，使得塌陷区水体增加，潜水位相对提高，因毛细现象使土壤盐分上升，并滞留在堤坝土壤中。土壤盐渍化使得农田减产或绝收。3.土壤侵蚀。由于沉陷地呈盆地状，原先平整的地表大部分成为坡地，径流挟带土壤颗粒及溶解物质向沉陷地中心转移，从而产生土壤侵蚀问题，使土壤中固体物质和其中养分大量流失，生产力降低。总之，煤矿资源开发导致地表大范围下沉，土地塌陷导致生态环境发生逆向剧变，系统中生物失去生存条件，造成作物不能生长，动物消亡或迁移,微生物流失，人们迁居。系统内能流、物流与外界循环阻断，生态平衡破坏,农田生态系统

7、瓦解。（二）生产生活方面1.毁坏基础设施。煤矿开采塌陷致使矿区内基础设施和公益设施遭到不同程度的破坏，给人们的生产、生活带来极大的不便。塌陷造成道路的路基、路面受到破坏，也使道路纵向坡度发生变化使车辆运行的阻力增大或减少，导致交通事故的增加；地表移动变形致使采矿区影响范围内的建筑物、构筑物产生倾斜，尤其是类似水塔、烟囱等这样面积小而高度大的构筑物受倾斜变形的危害更大；采煤塌陷范围内供电、输电线路将随着地表的塌陷受到不同程度的影响，绝大多数输电线路将遭受严重破坏，高压输电线路等被迫改线重建；部分河流被迫改道。由此带来的征地拆迁费，房屋租赁费，沟、塘、路、渠、坝等设施的维修、加固、重建费用，给企业

8、造成了很大的经济负担。2诱发山体滑坡、塌陷型地震。在丘陵山区，开采塌陷引起的地表塌陷和裂缝有可能诱发山体滑坡甚至是塌陷型地震。19561980年间，山西大同煤矿因塌陷而诱发有感地震40多次，最大震级Ms3.4级。1993年，原大同矿务局晋华宫矿发生大面积采空区塌陷造成3.8级塌落地震，影响半径达15km，相邻的煤矿生产矿井遭受严重破坏。3危及人民安全。严重的采煤塌陷会损坏地面建筑物，使居民的住宅变成危房，直接影响居民的生活甚至危及生命。仅1997年大同市就发生采空区塌陷37起，其中村庄塌陷面积4000多平方米。（三）经济和社会发展方面1加剧土地利用矛盾。煤炭的开采使耕地大面积塌陷，加上人口增长

9、和建设占地等原因，塌陷区人均耕地日益减少。随着矿区经济的发展，对土地的需求量进一步加大，因此采煤塌陷势必会造成矿区用地矛盾突出，同时大量农民失地又会加剧矿区人地之间的矛盾。2.影响社会安定。失去了农业发展的支撑，地方经济必然会受到很大的影响。同时，失地农民另谋生路，由于受教育程度较低、没有专项技术，很可能与市场需求脱节。当失业的农民达到一定数量时，就容易产生不安定的因素。此外，采煤塌陷损房毁地。而采煤塌陷带来的搬迁、安置、补偿等问题，也使矿区工农关系普遍紧张。实际中，群众和采矿企业之间对损失赔偿的争议时有发生。由此激发的当地农民和煤炭企业、政府之间的矛盾已十分严重，人民群众到矿区闹事、到政府部

10、门上访的事件频频发生，严重影响了农村稳定，制约了社会经济的发展。3制约矿区发展建设。煤炭开采引起地表的塌陷使得很多建设项目难以正常进行。即使进行建设，为解决工程稳固的问题需增加很多建设费用。这种状况使得矿区建设在人力、物力上都大大增加了投资，加重了地方财政的负担，也制约了矿区的进一步发展。3我国煤矿地表塌陷区治理现状根据资料显示，我国矿区塌陷土地的复土造田工作开始于50年代末期，如1957年辽宁桓仁铅锌矿就开始用废弃的尾矿复土造田。1964年广东坂潭锡矿利用剥离废土边采边填，开创了当年征地当年造地还田的先例。1970年河北唐山马兰庄铁矿利用剥离物和尾矿平坑造田和充填河滩地造田总量超过该矿征地面

11、积。但是70年以前的土地复垦总的来说仍是处于自发状态，没有统一的管理和领导，也没有相应的法规，从事这方面的研究机构和人员也很少。80年代后，土地复垦工作取得了很大的进展。1986年颁布了国家土地管理法，明确规定了土地复垦的任务。1988年国务院又颁布了土地复垦规定明确了“谁破坏，谁治理”的原则，并且对复垦规划、综合治理、资金来源等也做了相应的规定。与此同时，土地Z复垦研究试点工作也逐渐开展起来。1985年在淮北召开了第1次全国土地复垦学术讨论会，1987年成立了土地复垦研究会，有关行业的科研部门都设立或指定专门机构对土地复垦中的塌陷盆地预测，矸石弃填造地的承载力、矸引与粉煤灰充填复地作业系统与

12、操作方法、粉煤灰本体种植技术以及粉煤灰充填采空区等课题进行了研究5。80年代后期的土地复垦工作已经逐渐变为有关行业有计划有组织的自觉行动，各地区都相继草拟了本地区和本部门的土地复垦方面的实施办法，一些地区和部门在土地复垦方面已取得了一定的成绩，但是总体来看，煤矿塌陷区的治理和土地复垦成效还不是很大。据全国重点煤矿调查资料统计测算到目前为止全国累计塌陷地300万hm2。4煤田塌陷区土地复垦的国内外研究状况我国的土地复垦工作在80年代以前非常落后，在全国26.7万hm2的废弃土地中，复垦率仅仅占到2%,复垦方法也是很简单的“一挖二平三改造”的工程处理。1988年土地复垦规定颁布以来，土地复垦已经从

13、简单的埋压充填发展到基塘复垦、疏排降非充填复垦、矸石和粉煤灰等充填复垦、生态工程复垦和生物复垦等多种形式、多种途径、多种方法相结合的综合技术体系。其中研究最多的是复垦的规划技术和复垦的生物技术，研究较为成熟的有泥浆泵复垦技术和煤矸石充填压实技术。近10年来，我国的土地复垦研究有了重大进展。煤科总院唐山分院研究出的沉陷预测理论与抗变形建构筑物设计建造技术，在我国许多煤矿区土地复垦规划、设计与实践中得到广泛应用，他们的“煤矿塌陷地造地复田综合治理研究”提出了适合于我国东部矿区特点的矸石充填、粉煤灰充填和挖深垫浅工程复垦技术。中国矿业大学、南京农业大学、山西农业大学、煤科总院唐山分院等院校和科研单位

14、，对开采沉陷耕地破坏的机理及其复垦对策提出了一些新技术创新，如：在沉陷盆地上设计农业定位试验点，并进行了不同的沉陷时间、不同沉陷部位连续3年的土壤和产量监测，揭示了开采沉陷对土壤物理、化学、生物特性的影响规律和时空变化规律，初步探明了采煤沉陷耕地生产力的下降机理，为沉陷耕地的农业生产和复垦再利用奠定了理论基础；揭示了开采沉陷对耕地景观的破坏特征和规律性及其与地表沉陷与变形的相关关系，界定了沉陷耕地土壤侵蚀较严重的位置。运用模糊数学方法，建立了以主导因子评价与模糊综合评价相结合的沉陷耕地破坏程度评价和分类模型，提出了耕地破坏边界和耕地影响角，并给出了其界定方法；从开采沉陷引起的地表裂缝的室内模拟

15、试验系统，发现的地表裂缝发育和分布规律，特别是地表裂缝分布规律的动态计算模型和地表裂缝发育的极限深度和宽度的预计模型，分析了地表裂缝对土壤生产力的影响；提出了从沉陷土地资源合理利用和复垦管理到复垦工程技术诸多方面的对策。提出的采煤沉陷地的土地资源合理配置模式和复垦管理模式、“分层剥离，交错回填”的土壤重构原理和方法，并用公式描述。对于我国常用的泥浆泵挖深垫浅的复垦方法，提示了其复垦土壤的特征及存在的问题，并依据土壤学理论和土壤重构原理提出了新的泥浆泵复田的工艺流程和技术模式，提出了泥浆泵复垦工程的成本、效益的计算公式和经济评价方法6。中国矿业大学、煤科总院唐山分院、河南平顶山市土地管理局在编制

16、土地复垦调查、评价、规划时，引入了模糊综合评判、灰色聚类分析等数量化分析方法；开采沉陷理论和环境系统工程理论复垦用地结构和工程措施的选择、层次分析法，线性规划、灰色决策理论已成功地应用到规划设计的实践中。生物复垦技术中的生态工程和生态农业复垦技术、土壤改良的生物技术和矸引快速熟化技术的研究目前还处于试验阶段。在复垦材料筛选、植被品种的优选及养分比；先锋植物的种属结构及群落特点、根系分布及生长规律;重金属元素及盐分迁移规律；废弃物回填的造地特征、不同乔灌草的种植条件；生物链工程和生态重建中的平面、垂直等时空结构布局等方面的实验研究取得了一些成果。国外，在矿产资源丰富且工业较发达的国家，都制定了土

17、地复垦的各种法规，土地复垦的研究与实践十分活跃，一些主要国家在此领域的研究情况如下：(1) 美国。对生物复垦和复垦区的生态环境问题给予了高度重视。为了推动土地复垦的研究和技术革新，美国专门成立了“国家土地复垦研究中心”并由国会每年拨140万美元作为土地复垦研究的专项经费，组织多学科专家攻关。(2) 加拿大。与美国一样也广泛而活跃地开展复垦研究。除了与美国一样在多个领域研究之外，最近在油页岩复垦以及由于石油和各种有毒有害物质造成污染的土地复垦问题给予了高度重视。加拿大政府也每年出资支持土地复垦研究以保护环境。此外，英国、澳大利亚、波兰、南非等国家对土地复垦的研究也十分深入，复垦技术也较先进。5采

18、煤塌陷地土地复垦模式的概念和分类5.1采煤塌陷地土地复垦模式煤塌陷地复垦模式实质是以采煤塌陷地为复垦对象的土地复垦模式。模式是指某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样式。土地复垦是指对在生产建设过程中，因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。从这个概念可以看出，土地复垦的形式主要包括三个方面：复垦对象，复垦措施，复垦目标。土地复垦的实质是人类有目的地改造自然的一种活动；土地复垦对象是：由于人类活动导致受破坏的土地；土地复垦手段是：技术措施；土地复垦目标是：通过恢复或改善受破坏土地的使用功能，使其成为能满足区域可持续发展要求的单一或综合土地利用类型。土

19、地复垦模式是指适合特定复垦对象、复垦技术措施及复垦目标的标准形式。采煤塌陷地复垦模式是指适合于特征相似的某种采煤塌陷地、特定复垦技术措施或特定复垦土地用途的标准形式。如从采煤塌陷地破坏特征看有：较深的塌陷地复垦模式、稳定的塌陷地复垦模式、常年积水塌陷地复垦模式等等；从复垦措施看有：充填式复垦模式、非充填式复垦模式；从复垦土地用途看有：种植业、林业、渔业等单一复垦模式和农、林、牧、渔等综合复垦模式。根据以上分析，采煤塌陷地复垦模式以塌陷地破坏特征、塌陷地复垦技术和塌陷地复垦土地用途作为分类依据。采煤塌陷地的破坏特征主要包括三个方面：塌陷稳沉性（动态和静态）、塌陷深度（较深和较浅）、积水状况（无积

20、水、季节性积水和常年积水），从目前复垦技术水平看，塌陷地的稳沉性特征是无法改造的，因此把稳沉性作为塌陷地破坏特征的代表性特征；复垦技术分为两大类：工程技术和生物技术，本文主要讨论工程技术，采煤塌陷复垦的工程技术主要有：充填式复垦和非充填式复垦。充填式复垦是使用填充材料填充塌陷地，改变地形标高，常用的材料是粉煤灰和煤矸石。近几年，通过研究和实践又增加了一些新型材料如湖泥、有机-无机复合材料等。非充填式复垦是指复垦过程中不使用充填材料而是直接采用工程措施和机械复垦技术，对土地进行复垦利用。从目前来看常见的方法有：挖深垫浅法、直接利用法、就地平整法及疏干法等。复垦土地用途，可分为农业用地和非农业用地

21、，农业用地主要用于发展种植业、林业、牧业、渔业；非农业用地主要用于生产和生活的基建用地、旅游业等。5.2分类体系塌陷地复垦模式根据塌陷地复垦模式的内容分为两大类型：单一型和综合型。单一型是指分别以塌陷地特征、复垦技术和复垦土地用途为内容的复垦模式。单一型有三大类：基于塌陷地特征的复垦模式、塌陷地复垦技术模式和塌陷地复垦土地用途模式。根据采煤塌陷地的主要特征-稳定性；具体的复垦技术（这里主要指工程技术）及复垦土地用途进一步分为六种类型。综合型是指综合上述三个方面的复垦模式。综合型是基于单一型六种类型的基础上，结合实际情况，综合而成的六种类型。分类体系如图1所示。采煤塌陷地复垦模基于塌陷地破坏特征

22、复垦模式塌陷地复垦技术模式塌陷地用途复垦模式两大类型综六合种型类型稳定塌陷地填充式非农业用地复垦模式稳定塌陷地非填充式非农业用地复垦模式动态塌陷地非填充式非农业用地复垦模式图1采煤塌陷地复垦模式分类体系5.3采煤塌陷地复垦模式确定的理论方法理论基础主要有：1）恢复生态学理论恢复生态学是一门研究那些在自然灾害和人类活动压力下受到破坏的自然生态景观恢复和重建的问题学科。它涉及了大量在自然生态系统过程中未曾涉及的方法学问题，已广泛应用于陆地生态系统、淡水生态系统、海洋生态系统等，成为人类对由于经济社会活动导致的退化生态系统进行生态的科学技术基础。土地复垦的对象从广义上来说是以受破坏土地为核心的自然-

23、社会-经济复合系统。因此矿区土地复垦是生态学中典型的极端条件下的恢复和重建。恢复生态学理论为土地复垦研究及土地复垦模式的确定提供了研究方法。2）可持续发展理论可持续发展是这样的发展，它既满足当代人的需求，而又不损害后代人满足其需求的能力。其内涵主要包括三点：生态持续发展、经济持续发展和社会持续发展。生态、经济、社会的持续发展相互联系、相互制约，共同组成了一个复合系统。从土地复垦目标来看土地复垦模式是满足地区可持续发展要求的单一土地利用类型或综合土地利用类型。可持续发展理论为土地复垦模式的确定提供了理论指导。5.4采煤塌陷地土地复垦模式确定的方法原贝U三方面的原则：因地制宜，持续性，综合效益。坚

24、持“因地制宜”的原则：根据塌陷地的破坏特征及所在地区的自然、社会、经济条件，按照土地适宜性评价的结果，合理安排各类用地，使复垦土地发挥最大效益10。坚持“持续性”原则：可持续发展思想对于塌陷地复垦模式的选择特别重要，因为塌陷地的产生正是源于资源开发利用的不可持续性，只有以可持续发展为基础，立足于土地资源的持续利用和生态环境的改善，才有利于保证社会经济的可持续利发展，变“废弃”为可利用，达到永续利用。坚持“综合效益”的原则：土地复垦追求的目标是融社会、经济和生态效益为一体的综合效益最优，即使土地复垦寓于社会经济发展和维持生态系统平衡之中，谋求社会、经济、生态效益的统一。依据从采煤塌陷地复垦模式的

25、内容看主要包括三方面：采煤塌陷地（破坏）特征、复垦技术水平和区域可持续发展的需求，其中采煤塌陷地的破坏特征及复垦技术水平决定了塌陷地复垦的可能性和可能模式，是确定土地复垦模式的基础，区域可持续发展需求在土地复垦技术可能性的基础上，确定采煤塌陷地土地最合适的单一或综合土地利用类型。5.5般步骤通过上述分析认为采煤塌陷地土地复垦模式确定其一般步骤是：首先在认识采煤塌陷地（破坏）特征的基础上，确定基于采煤塌陷地（破坏）特征的土地复垦模式，其次根据目前的采煤塌陷地复垦技术水平，确定采煤塌陷地复垦技术模式，最后从区域可持续发展需求出发，确定基于复垦目标的合适的土地利用类型复垦模式，如图2所示。图2采煤塌

26、陷地复垦模式确定的一般模式56综合型采煤塌陷地复垦模式的特点经过多年的实践和研究，已形成了一些代表性的采煤塌陷地复垦模式，对这些模式进行总结和归纳，对煤矿区的土地复垦模式的合理选择具有一定的借鉴意义。稳定塌陷地充填式农业用地复垦模式这种模式主要适合于较浅、无积水或有季节性积水的稳定塌陷地或深度较大的稳定塌陷地的边坡地带。复垦过程是使用充填材料如粉煤灰、煤矸石等，充填恢复地表标高，覆土造田发展农业生产，对有积水的可先采用“疏干法”排除。技术关键是对填充材料进行有害元素分析，并进行一定的处理,以防止二次污染的发生。如粉煤灰充填覆土造林模式、塌陷地农林牧渔综合开发模式等。562稳定塌陷地非充填式农业

27、用地复垦模式主要适合于由多煤层开采或煤层较厚而形成的已稳定的，水体深的深层塌陷区。复垦时充分利用了塌陷积水优势，发展水产养殖。一般情况下，平原地区塌陷地，深度超过2m的积水区即可辟为养渔场,对于面积较大的，可直接作为渔场；对于面积较小的，可采用“挖深垫浅法”在塌陷区深处进行水产养殖，发展农-渔-禽-畜-加工综合经营的生态农业。这种模式具有投资少，见效快的特点。动态塌陷地非充填式农业用地复垦模式主要适合于动态塌陷地。由于煤炭开采正在进行，地层尚不稳定，地表形态在不断的变化中，目前不适宜大量投资，应以因势利导的自然利用为主,对于常年积水的塌陷地，宜采取鱼鸭混养粗放式经营的短期复垦模式；对季节性积水

28、的塌陷地，以发展浅水种植为主，开挖简易鱼塘；对于无积水的塌陷地，可通过简单平整，种植季节性农作物或建设蔬菜大棚模式。稳定塌陷地充填式非农业用地复垦模式主要适合于塌陷较浅、有季节性或非积水的稳定塌陷地。通过使用充填材料充填，恢复地表标高，对于有积水的可先采用疏排法排除积水，复垦为基建用地供矿区或城镇生活及生产。其技术关键是采取合理的充填方式和地基加固处理措施。稳定型塌陷地非充填式非农业用地复垦模式这种模式主要适合于塌陷较深、有常年积水或塌陷较浅、无积水的稳定塌陷地。主要采用“直接利用法”发展旅游业或通过简单平整，修建居民休闲娱乐所。6结论总所周知，土地是人类赖以生存和发展的物质基础，采煤塌陷地复

29、垦是实现煤矿区可持续发展的必然选择，确定合适的塌陷地复垦模式是土地复垦的重要组成部分，而对塌陷地土地复垦模式的研究还很不充分，有很多的问题值得继续探讨和研究，以促进矿区的可持续发展。参考文献：1 朱家云四川省矿山土地复垦评价及生态重建对策研究D.成都理工大学,2005.2 张立海刘海青,张业成.采煤区土地复垦产业化管理建议J中国矿业,2007,16(6):4042.3 朱伟推进采煤塌陷地复垦，保护矿区生态环境J.煤,2008,17(6):5052.4 王巧妮采煤塌陷地复垦模式综合效益评价与对策研究D.南京林业大学,2008:16.胡振琪,魏忠义煤矿区采动与复垦土壤存在的问题与对策J.能源环境保护,2003,(3):37.7 宝力特,方彪,王健采煤塌陷区土地复垦技术与模式研究J.内蒙古水利,2006,(6):4546中国社会科学院语言研究所.现代汉语词典M.北京：商务印书馆,1998.8 焦华富，陆林采煤塌陷地土地复垦研究以淮北为例J.经济地理,1999,19(4):9094.9 李月林，查良松采煤塌陷地复垦模式的理论探讨J.能源环境保护,2008,22:14.10 胡振琪，毛勇.关于土地复垦工程基本模式的探讨J.矿山测量,1993,(3):4245.