礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境治理與生態(tài)修復路徑探索

李冰倩 董起廣

摘要：為了滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展對礦產(chǎn)資源的使用需求，礦產(chǎn)企業(yè)逐漸加大對礦山資源的開采力度。但是，開采力度過大，對礦區(qū)的地質生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，甚至形成大量的塌陷區(qū)。我國持續(xù)提高對礦山開采生態(tài)效應，就必須對礦山塌陷區(qū)的治理與恢復予以高度重視，借助科學合理的生態(tài)修復措施減少各種地質災害?；诖?，本文重點以張家峁煤礦為研究對象，對礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境治理與生態(tài)修復路徑進行分析，以供參考。

關鍵詞：礦山；塌陷區(qū)；地質；生態(tài)修復

項目名稱：《基于礦山動態(tài)監(jiān)測體系的陜北礦區(qū)生態(tài)環(huán)境評價方法研究》

項目編號：2022SMHKJ-B-J-54

煤炭資源是一種非常重要的能源資源，社會需求量較大。張家峁煤礦位于陜西省神木市濱河新區(qū)，礦區(qū)面積51.9798平方千米。在不斷擴大煤炭資源的開采規(guī)模形勢下，當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境發(fā)生了較大的變化。塌陷區(qū)的形成，讓礦區(qū)及其周圍面臨較大的地質災害和生態(tài)環(huán)境隱患。在這種情況下，為了實現(xiàn)張家峁煤礦的持續(xù)開采，有必要加強礦山塌陷區(qū)的地質環(huán)境管理，做好塌陷區(qū)的生態(tài)修復工作。

一、礦山塌陷區(qū)對地質環(huán)境的影響

（一）礦山塌陷區(qū)面臨的地質災害威脅

1.泥石流

相關部門對張家峁煤礦的塌陷區(qū)進行分析，發(fā)現(xiàn)存在大量的廢渣和建筑垃圾等物質。這些物質堆積在一起，形成了松散狀堆積體。如果當?shù)爻霈F(xiàn)暴雨等極端惡劣天氣，就可能引發(fā)泥石流災害，并對周圍的生態(tài)自然環(huán)境產(chǎn)生破壞，對居民的生命財產(chǎn)安全和身體健康產(chǎn)生威脅。

2.不穩(wěn)定邊坡

煤炭資源大多深埋在地層300m以下。針對煤炭資源的開采，一般以豎井地下開采和露天開采方法為主。煤層底板以黏土巖和砂巖為主。在豎井的影響下，部分塌陷區(qū)周圍存在很多的邊坡。這些邊坡屬于巖質邊坡，以砂巖和泥巖為主要巖質。另外，這些邊坡非常陡峭，存在不同程度的風化和裂縫，穩(wěn)定性較低。一旦遭遇暴風、暴雨等惡劣天氣，塌陷區(qū)邊坡的地質環(huán)境就會發(fā)生較大的變化，甚至出現(xiàn)邊坡崩滑。

3.滑坡

目前，煤礦塌陷區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)滑坡地質災害，并對塌陷區(qū)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重的影響。煤礦塌陷區(qū)的常見滑坡類型主要楔形體巖質滑坡、巖質滑坡、黃土滑坡三種。

（二）礦山塌陷區(qū)對生態(tài)環(huán)境的影響

1.對地面建筑物的影響

煤礦塌陷區(qū)會引起不同形式的地表變形問題。對附近建筑工程的地基穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使地面建筑物出現(xiàn)不同程度的變形或破壞。另外，如果某些煤礦城市出現(xiàn)塌陷災害，不僅會引起地面建筑物的倒塌，還有可能對通信系統(tǒng)、交通系統(tǒng)及供水系統(tǒng)等產(chǎn)生破壞，對當?shù)鼐用竦恼Ｉ钆c生產(chǎn)帶來諸多不便。

2.對地表水體的影響

在引起地表變形問題后，還有可能對地下管線產(chǎn)生影響，使城市中的積水無法正常排出，甚至出現(xiàn)飲用水、污水與塌陷區(qū)地表水混合在一起的問題。這不僅會對當?shù)鼐用竦恼Ｓ盟a(chǎn)生影響，還有可能引發(fā)城市倒灌，對水體環(huán)境產(chǎn)生破壞。另外，煤礦在開采過程中產(chǎn)生的污水存在大量污染物質。如果不能妥善處理這些污水，使其直接與地表水混合在一起，將會污染水體環(huán)境。

3.對地面氣體的影響

煤礦塌陷區(qū)的存在，已經(jīng)使當?shù)爻霈F(xiàn)嚴重的水體污染問題。長時間會產(chǎn)生大量污染氣體，對空氣質量造成影響。例如，煤礦在開采過程中，會產(chǎn)生大量的煤矸石，煤矸石堆積在一起，容易發(fā)生自燃現(xiàn)象，生成大量的二氧化硫、氮氧化物和硫化氫氣體等氣體，對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染。另外，煤礦塌陷區(qū)出現(xiàn)的道路破壞與建筑物倒塌等問題，會產(chǎn)生大量灰塵，引起揚塵污染，對居民的日常生活產(chǎn)生不利影響。

二、礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境治理與生態(tài)修復的基本原則

在明確煤礦塌陷區(qū)對地質與環(huán)境的不利影響后，塌陷區(qū)的地質環(huán)境治理與生態(tài)修復是一項迫在眉睫的工作。為了保證社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，針對塌陷區(qū)的治理與修復，需要遵循以下幾項原則。

（一）以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的原則

張家峁煤礦位于陜西省神木市濱河新區(qū)，當?shù)夭粌H擁有極為豐富的煤礦資源，還擁有170萬畝的耕地面積，其中，農(nóng)作物播種面積約102萬畝，果蔬種植面積約2.2萬畝。煤礦資源的開采，會對耕地面積產(chǎn)生影響，減少居民的人均耕地面積，激發(fā)矛盾。鑒于此，在對煤礦塌陷區(qū)進行地質環(huán)境治理與生態(tài)修復時，必須堅持以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的原則，維持農(nóng)業(yè)資源生產(chǎn)與耕地面積之間的平衡。

（二）因地制宜原則

在地質環(huán)境治理與生態(tài)修復的過程中，應當遵循因地制宜原則，即結合塌陷區(qū)的具體地質條件，選擇發(fā)展對象。如果塌陷區(qū)的地質條件適合發(fā)展農(nóng)業(yè)，就采取發(fā)展農(nóng)業(yè)的治理措施；如果塌陷區(qū)的地質條件適合種植樹木，則采取發(fā)展林業(yè)的措施。另外，可以同時發(fā)展農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和旅游業(yè)，在改善塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境的同時，對環(huán)境資源進行合理利用。

（三）經(jīng)濟效益與生態(tài)效益相結合原則

需要遵循經(jīng)濟效益與生態(tài)效益相結合原則，即對塌陷區(qū)的地質條件、復墾土地適宜性等進行分析，并在此基礎上選擇相應的發(fā)展模式，協(xié)調塌陷區(qū)的治理與煤礦資源開采之間的關系，將塌陷區(qū)打造為集休閑、娛樂、生產(chǎn)于一體的現(xiàn)代化生態(tài)模式，兼顧經(jīng)濟效益與生態(tài)效益。例如，針對張家峁煤礦塌陷區(qū)的治理與修復，相關部門需要對煤炭開采引起的礦山地質環(huán)境破壞、土地損毀、礦山地質環(huán)境治理恢復、生態(tài)修復、生態(tài)功能提升等方面進行監(jiān)測，對礦山土地利用、土地損毀和生態(tài)環(huán)境狀況進行全面了解，對礦區(qū)復墾土地和生態(tài)環(huán)境修復情況進行評價，并以此為基礎選擇與應用相關的發(fā)展模式。

三、礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境治理措施

（一）植樹造林

針對大規(guī)模的塌陷盆地環(huán)境，植樹造林不僅可以防風固沙，解決水土流失問題，還可以推動當?shù)亓謽I(yè)發(fā)展，提高城市綠化工程建設質量。大規(guī)模的塌陷盆地環(huán)境，并不代表礦區(qū)地表出現(xiàn)積水。如果采用傳統(tǒng)的回填治理方法，就會產(chǎn)生巨大的工程量。植樹造林不僅可以有效改善塌陷區(qū)的地質環(huán)境，還可以提高當?shù)貙﹂e置土地的利用率。需要注意的是，部分塌陷區(qū)的水資源并不豐富，在植樹造林的過程中，為了滿足樹木生長對水分的需求，可以采用滴灌技術進行灌溉，以此提高樹木的種植成活率。

這種治理模式適用于地表沒有大量積水且塌陷規(guī)模不大的塌陷區(qū)。在正式開始植樹造林之前，施工單位需要先對塌陷區(qū)進行回填處理。

（二）發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)

部分塌陷區(qū)存在極為嚴重的積水現(xiàn)象。相關部門要對這一區(qū)域進行養(yǎng)殖業(yè)的開發(fā)。例如，如果塌陷坑內存在積水，根據(jù)現(xiàn)場情況，在積水較多的區(qū)域設立魚塘；在積水較少的區(qū)域播種水產(chǎn)作物；在積水區(qū)域周邊種植蔬菜瓜果。

需要注意的是，這種治理方式適用于氣候條件相對濕潤、降雨量偏大、長期存在積水的塌陷盆地區(qū)域。這樣的塌陷區(qū)域存在的塌陷量差異較大，塌陷區(qū)地表積水比較明顯，再加上地表特征的影響，形成的地表彎曲帶非常典型。另外，這種塌陷區(qū)域中的地層土壤以黏性土壤為主，不具有較強的滲透性。相關部門需要對積水區(qū)域形狀、積水厚度、塌陷量特征等重點分析，并根據(jù)分析結果進行個性化產(chǎn)業(yè)模式的設計。

（三）打造礦山地質公園

如果塌陷面積相對較小，或者與主城區(qū)距離不遠，則可以結合塌陷區(qū)的形態(tài)特征、變化規(guī)律和城市的建設規(guī)劃方向，在不改變原有地形多樣化特點的基礎上進行礦山地質公園的建設。這樣不僅可以改善塌陷區(qū)的地質環(huán)境，而且可以發(fā)展旅游業(yè)。例如，如果塌陷區(qū)域的面積相對較大且存在積水，則可以打造湖泊或濕地景觀，將當?shù)貧v史、文化與景色結合在一起，形成個性化的旅游資源。

在應用這種治理方式時，需要注意以下幾個方面。首先，塌陷區(qū)應當臨近城市，且塌陷面積不大，塌陷區(qū)域的地表具有多樣化特點。其次，在建設礦山地質公園時，需要將現(xiàn)場比較典型且具有代表性的塌陷景觀保留下來，并以此為基礎加大旅游事業(yè)的發(fā)展力度。

（四）打造農(nóng)業(yè)生態(tài)園

針對淺塌陷坑、塌陷槽、地裂縫和波狀地形等情況，建議采用回填治理方法，通過大面積恢復耕地將塌陷區(qū)轉變?yōu)檗r(nóng)業(yè)生態(tài)園。這樣不僅可以有效改善塌陷區(qū)的地質環(huán)境，還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。需要注意的是，這種治理方式僅適用于塌陷區(qū)地表塌陷坑相對較小的情況。因為塌陷量較小，所以在回填施工方面的工程量不大。

四、礦山塌陷區(qū)生態(tài)修復措施

（一）樹立科學的發(fā)展觀念

要加強礦山塌陷區(qū)的生態(tài)修復，需要樹立科學的發(fā)展觀念，設立專門的生態(tài)修復組織機構，構建完善的生態(tài)修復法規(guī)與標準體系，以此實現(xiàn)礦山塌陷區(qū)生態(tài)修復工作的統(tǒng)一安排、協(xié)調與實施。

一方面，要對生態(tài)修復組織機構中工作人員的工作職責加以明確，對礦山企業(yè)各部門的責任與義務加以明確，確保在塌陷區(qū)生態(tài)修復出現(xiàn)問題時，不會相互推諉扯皮。

另一方面，在“誰開發(fā)誰保護、誰污染誰治理、誰破壞誰恢復”的原則下，進行礦山塌陷區(qū)的生態(tài)修復，并根據(jù)礦山塌陷區(qū)的實際情況建立專門的水土保護機制、土地復墾機制和生態(tài)恢復機制等。

（二）積極籌備資金

在對礦山塌陷區(qū)進行生態(tài)修復時，只有積極主動籌集資金，才能夠保證各項生態(tài)修復工作的全面實施與有效落實。在傳統(tǒng)的發(fā)展理念下，我國很多煤礦企業(yè)沒有意識到生態(tài)環(huán)保的重要性。煤礦的過度開采使礦區(qū)生態(tài)遭到嚴重的破壞。只有通過多種不同渠道，向社會各界力量進行公共資金的籌集，才能夠從整體上提高受損土地的修復工作質量。

（三）加強科學技術的應用

生態(tài)修復時還需要加強科學技術的應用。首先，對塌陷區(qū)的水體、土壤、空氣等特點進行研究，了解塌陷區(qū)的演化趨勢，制訂科學合理的煤炭資源開采方案，減少煤炭資源開采對生態(tài)環(huán)境的影響。其次，加強對塌陷區(qū)各類動植物資源的保護，在模擬自然群落的基礎上，積極引進成活率較高的植物品種，加快塌陷區(qū)的生態(tài)修復速度。

（四）加強市場經(jīng)濟手段的運用

最后，需要加強市場經(jīng)濟手段的運用。一方面，對現(xiàn)有的土地修復法律法規(guī)進行分析，然后明確礦山企業(yè)應當履行的責任與義務，通過繳納稅款、上繳土地修復保證金等方式，實現(xiàn)礦山水土保持的可持續(xù)性。另一方面，將土地復墾制度、排污收費制度等落到實際的塌陷區(qū)生態(tài)修復工作中，加強土地生態(tài)修復工作的質量。

五、結語

綜上所述，提高礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境的恢復與綜合治理效率，不僅可以改善當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，還可以為區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供保障。要加強礦山塌陷區(qū)地質環(huán)境的治理，可以采用植樹造林、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、打造礦山地質公園和農(nóng)業(yè)生態(tài)園的方式。加強礦山塌陷區(qū)的生態(tài)修復，不僅要樹立科學的發(fā)展觀念，還要積極籌備資金，加強科學技術與市場經(jīng)濟手段的應用。只有結合礦山塌陷區(qū)的實際情況，制訂科學合理的治理與修復措施，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益與生態(tài)效益的協(xié)調發(fā)展，才能將塌陷區(qū)地質環(huán)境的治理價值充分發(fā)揮出來。

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