葛沭锋，王晓辉，耿宜佳

(1.淮南矿业(集团)有限责任公司，煤炭开采国家工程技术研究院，安徽淮南 232001；2.安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230061；3.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥 230009)



淮南矿区沉陷地生态治理研究

葛沭锋1，王晓辉2，耿宜佳3*

(1.淮南矿业(集团)有限责任公司，煤炭开采国家工程技术研究院，安徽淮南 232001；2.安徽省环境科学研究院，安徽合肥 230061；3.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥 230009)

淮南矿区为国家大型煤电基地，由于开采历史悠久，矿业开发区域生态影响及历史欠账问题突出。煤炭开采沉陷区治理需根据现有治理经验，统筹考虑区域水资源量缺乏、水环境污染加剧以及土地资源短缺和城市建设用地紧张的局面进行综合治理。在淮南矿区采煤沉陷地治理分区和采煤沉陷预测的基础上，充分总结矿区沉陷地治理的实践经验，并分不同类型矿井区的沉陷特点，提出规划期内切实可行的沉陷地治理目标和对策，对于淮南矿区沉陷地的生态恢复与治理具有现实指导意义。

淮南矿区；沉陷地；生态治理

淮南矿区地处安徽省中北部，淮河中游，位于116°21′21″～117°11′59″ E，32°32′45″～ 33°00′24″ N；海拔16.5～240.0 m，地形标高18～27m；自西北向东南，坡降1/10 000。矿区地跨淮河两岸，东西长约70 km，南北倾斜宽约25 km，总面积约1 571 km2。整个矿区位于江淮丘陵与黄淮平原的交界处，地貌类型兼有平原和丘陵的特点，地形较为复杂，山丘、岗地、平原、湖洼、河流湖库兼而有之。淮河由西向东横穿矿区，淮河北岸为地势平坦的淮北平原，淮河南岸为丘陵地区。

淮南矿区是以煤、电及其相关产业为主的矿区，为国家经济建设做出了重大贡献，但矿业开发区域生态影响(大面积采煤沉陷地形成、大量煤矸石和粉煤灰的堆置等)及历史欠帐问题突出。由于煤炭开采必然会造成生态环境影响，虽然在矿区规划中已经统筹考虑并进行了综合治理，但由于淮南是煤层群开采，可采煤层9～18层，可采煤层总厚度25～34 m，稳沉时间较长。因此，淮南矿区主要采取因地制宜的原则，分阶段、有条件地进行沉陷地综合治理及利用。

淮南矿区位于淮河两岸，现有13对矿井的开采与淮河干流及其支流(西淝河、港河、济河、永幸河、泥河、架河等河流)水系息息相关，矿区采煤沉陷范围内主要水系、水利设施下的压煤量达到25.24亿t。预测表明，随着矿区开采规模的扩大，在规划期所形成的采煤沉陷地也不断增加，其中积水区域在2020年可达到195.40 km2，占到矿区面积的12.44%。水域连绵不绝，在淮河流域内出现由采煤沉陷地形成的大型湖泊，这对该区域的生态环境将产生重要影响。

21世纪以来，国家的宏观形势、淮南市和淮南矿区的发展条件均发生了较大的变化。一方面社会经济发展对防洪、除涝及水资源供给提出了更高的要求；第二是煤炭的大规模开采、采煤沉陷对主要水系造成的影响明显加剧；第三是淮河流域水环境污染加剧，尤其是枯水期的水质安全不容乐观，存在水污染事故的风险，在一定程度上制约了社会、经济的可持续发展。为了既要能确保淮河水系防洪安全，又能保证淮南矿区(国家大型煤电基地)可持续开发建设，最大限度地解放淮河及其支流下的煤炭资源，改善区域水资源量缺乏和水环境污染加剧的局面，保证国家水利资金和煤炭开采沉陷区治理资金的有效利用，有必要根据采煤沉陷情况，统筹考虑矿区河流、水系治理与煤炭资源开采沉陷的关系，进行淮河凤台洼地蓄洪与水源工程建设。由此可见，矿区采煤沉陷地治理与淮河凤台洼地蓄洪与水源工程建设是紧密联系在一起的，两者是相辅相成的，在不同规划时期的侧重点不同。目前，由于矿区沉陷地面积不是很大，积水区域有限，矿区将主要以沉陷地治理为主；规划期(2020年)，由于沉陷积水区域不断扩大和河流水系下采煤的陆续展开与深入，矿区逐渐过渡到对采煤沉陷影响的主要水系进行综合治理与利用(淮河凤台洼地蓄洪与水源工程建设)上来。

1 淮南矿区采煤沉陷地治理分区

根据淮南矿区开采的历史可分为三大区域：一是淮南矿区东端的大通、九龙岗区，开采历史已有一个世纪，区内矿井已报废；二是谢家集、八公山区，区内矿井建于20世纪50～60年代，开采历史已有半个多世纪；三是潘集区、凤台县和颍上县部分区域，区内矿井建于80年代以后，开采历史30年左右，还包括一些新建成的矿井。

1.1 报废型矿井区该区位于矿区东南部，合阜铁路以南、舜耕山沿山路以北。区内有已经报废的大通矿和九龙岗矿，是淮南最早的矿区，已有百年开采历史，开采形成泉大沉陷区，为稳沉区。行政上，泉大沉陷区属于大通区的大通镇和九龙岗镇，包括部分城建区、经济技术开发区和大部分农业区。

根据新一轮《淮南城市总体规划》，该区域是城市“东进、南拓”发展战略的重点地区，将成为连接新老城区的中心区域。区内有合徐高速公路连接线和合阜铁路运输线贯穿其间，交通便利，随着城市东扩规划的实施及(洛河)经济技术开发区的快速发展，将成为城市建设的重要区域。但该区范围内采煤沉陷区面积达13.52 km2，生态环境破坏严重，已严重影响周边区域环境和城市形象，是淮南中心城区面积最大的“城市荒地”，急待综合治理与环境修复。

1.2 衰退型矿井区该区位于矿区的中南部，现为仍在开采的淮南老矿区(通称新谢矿区)，开采历史已逾半个世纪，开采规模逐渐减少。区内现有新庄孜、李咀孜、谢一、李一4对矿井。区内已形成新谢沉陷区，为非稳定沉陷区。该区行政上属于谢家集和八公山区，城市化程度较高，区内有工业、农业和三产，规划期内随着煤炭资源枯竭，产业结构和经济结构转型调整势在必行。

该区靠近淮河，地势低，沉陷深度大，积水面积大，土地破坏严重。区内虽然还在继续下沉，但下沉缓慢，部分地区属基本稳沉区。在沉陷浅的块段，土地潜水位低，并因有人工排水系统，土地状况虽有变化，但仍可耕种；而沉陷深的块段，土地沉至潜水位以下，或因濒临淮河，受淮河水补给，无法人工排干，形成大面积的沉陷塘，个别地段沉陷深达21 m。

1.3 兴盛型矿井区该区位于矿区西北部，淮河以北的平原地带。区内煤炭储量大，开采服务年限150年左右，通称潘谢矿区，是淮南矿业集团煤炭开发重点矿井区，区内现有潘一、潘二、潘三、张集、谢桥、顾桥、顾北、丁集、潘北9对矿井。伴随煤电企业建设，该区将有大面积新增采煤沉陷地和大量煤电工业固体废物产生。在行政上，该区分属淮南市潘集区、凤台县、阜阳市颍上县。

目前，区内已形成潘集、谢(桥)张(集)、丁(集)顾(桥)三大沉陷区，为不稳定沉陷区。地表沉陷破坏了局部的地表水系，目前影响河堤长度15.1 km，灌溉渠道5.9 km，影响铁路线长度为7.41 km。由于区内为平原，地势平坦，潜水位埋深浅，地表径流及地下水汇集沉陷盆地，已经形成大面积沉陷水域，并且在沉陷区内连绵沟通。随着时间的推移，潘谢矿区沉陷面积逐步扩大，矿区生态环境和土地利用类型也将随着煤炭开采发生很大变化。另外，规划期内潘谢矿区将产生大量煤电工业固体废物(煤矸石、粉煤灰等)需要处置利用[1]。

2 淮南矿区采煤沉陷现状及其发展预测

根据《淮南潘谢矿区开采沉陷预计报告》，淮南矿区现有13个矿井，经常规采煤所形成的沉陷盆地共划分为4个采煤沉陷区，分别为新谢沉陷区、谢张沉陷区、丁顾沉陷区和潘集沉陷区。以上4个沉陷区的现状沉陷面积及其预计沉陷面积详见表1，淮南矿区现状(2012年)沉陷面积达到184.45 km2，其中积水面积达到112.65 km2，积水量为6.16亿m3；规划期末(2020年)沉陷面积达到314.10 km2，其中积水面积达到195.40 km2，积水量13.48亿m3。

表1 各沉陷区沉陷面积统计

3 淮南矿区沉陷地生态治理实践

数十年来，淮南矿区采煤沉陷区综合治理取得了一定成就，对治理及修复进行了积极探索和实践，将为采煤沉陷区治理工程设计和实践提供宝贵经验。

3.1 充分利用采煤沉陷水面，发展水产养殖业淮南的采煤沉陷区水域是相对封闭性水体，水质大都属于中等营养类型，水体中有一定天然饵料，水位较稳定。根据采煤沉陷水域水质监测数据，pH范围7.16～8.13，溶解氧(DO)1.1～4.8 mg/L，总氮(TN)1.1～4.8 mg/L，氰化物0.001 6～0.034 0 mg/L，浮游植物203种，浮游动物16种，底栖动物15种，水生植物10种[2]。同时，采煤沉陷区湖岸、滩涂宽阔，是发展鱼、禽、畜、草综合养殖的天然场所。矿区内山王镇、八公山镇、田集乡和望峰岗镇等都不同程度地在采煤沉陷水域及其岸边发展养殖猪、鸡、鸭、鹅、鱼、虾、蟹等。目前，矿区开发利用采煤沉陷区岸滩与水域面积已超过1 000 hm2。

3.2 煤矸石填充沉陷区复垦还地，开发生产、生活用地淮南矿区利用矸石填充沉陷地已有几十年历史，主要集中在李郢孜矿区、新庄孜矿区和孔集矿区等。李郢孜矿将矿井提升的煤矸石修筑该地段采煤沉陷区铁路、公路的路基，近40年来，该矿利用煤矸石修筑铁路、公路超过1 500万t，保证了矿区交通的畅通；新庄孜矿年利用煤矸石60万t，采用煤矸石、粘土组合堤方式修筑采煤沉陷的淮河老应堤，年节约土石方50万m3以上；新庄孜矿新淮工业广场治理面积15.02 hm2，采用填矸压实，治理后的土地作为煤矿生产建设用地；孔集矿利用煤矸石充填已采空的沉陷区，30多年来，该矿充填煤矸石300多万吨，充填采煤沉陷区面积3.21 hm2，煤矸石得到了有效的综合利用[3]。

2005年以来，集团公司实施了新庄孜矿、潘一矿、张集矿3个矿山地质环境治理工程，采用剥离表土，回填矸石，上覆粘土工艺，新庄孜矿治理沉陷地22.87 hm2，完成土石方55.17 万m3；张集矿治理沉陷地24.88 hm2，完成土石方61.07万m3；潘一矿治理沉陷地37.96 hm2，完成土石方85.90万m3，目前均已通过安徽省国土资源厅组织的专家评审。

淮南矿业集团对矿区内因煤炭开采与加工利用形成的废弃土地，尤其是浅层采煤沉陷区土地，有计划、有步骤地复土还田，发展种植、养殖、加工利用为一体的农工商综合产业，建设仓储设施和居民住宅，恢复矿区生态环境[4]。

3.3 疏干排水治理沉陷地即对塌陷不深或积水不多的地块，采取平整土地，修缮排灌系统的办法，改善种植条件。李一矿淮西张国铁高路堤下两侧、新庄孜谢李隔堤南侧大面积采煤沉陷地即采用疏干排水，目前仍在耕植。疏干排水治理沉陷地具有投资少、易复垦、见效快、不改变土地原有用途的优点。

3.4 开发采煤沉陷区环境综合治理新途径从2003年开始，淮南矿业集团开展泉大资源枯竭矿区采煤沉陷地综合治理与开发工作，目标使“城市荒地”变成以山、水、林、居为特征的城市生态区和最佳宜居社区[5]。截至2010年上半年，累计完成投资2.3亿元，完成山体修复30万m2，湿地修复16万m2，房屋开发9.27万m2。老龙眼水库生态区、洞山生态区和大通湿地生态区环境修复初具规模。

淮南矿业集团已报废的谢三矿利用采煤沉陷区开发生物氧化塘，塘内养殖水葫芦，净化矿井水；塘内水质达到《渔业水质标准》后，放养鱼苗；收获的水葫芦喂养鸡、鸭、鹅、猪，塘边广植荆条搞编织，取得了良好的环境和经济效益。

4 淮南矿区沉陷地生态治理

4.1 报废型矿井区九龙岗～大通矿是淮南矿区已报废矿井的典型代表，矿井沉陷区面积为6.6 km2。该区治理已纳入城市建设发展规划，以环境治理与修复为主要方向，建成以山、水、林、居为特征，植被覆盖率高、景观丰富多样、生态系统稳定的城市生态区。在包括沉陷地和煤矿其他开采迹地总共22 km2的环境整治区内，用于山、水、林修复与治理的面积占70%，城市公共设施建设和房屋开发约占30%。

4.1.1技术路线。不超越发展阶段，从城市和煤矿企业的实力出发，立足于营造宜居环境，不用外科手术式，而是中医调理式的治理修复理念，充分利用环境自恢复能力；沿山脉、水脉修复环境，宜水则水、宜林则林，体现自然美；在环境治理的同时，城市基础设施建设、棚户区及居民住宅区改造建设同步到位。

4.1.2环境治理重点。

(1)恢复水脉。着重从“留住地表水、停采地下水、沟通坑塘水、处理生活污水”着手，为生态治理与修复奠定基础。留住地表水：首先要关闭区内小煤井，停抽地下水，地下水位上升，将有利于生态环境的恢复；在合适的地方修筑水坝，控制和蓄积地表水，预计要筑水坝13处；同时要多植树造林，保持水土不流失。沟通坑塘水：目前环境治理与修复区坑塘30多处，水面零星而且大量被垃圾填埋，在治理的同时首先要疏通水沟、水渠，整理坑塘，扩大蓄水面积，使区内水系得到有效沟通。处理生活污水：在市政配套设施和房屋设计建设时，要考虑建设中水系统，对生活污水进行处理，以满足景观与生态用水、卫生清洁用水和农田灌溉用水的需要。

(2)生物恢复。成片的树木、果园要认真加以保护，古树一棵都不能动。补植大量植物，在植物选择上要多种树木少种草，灌木和乔木，以乔木为主，乔木中以阔叶树为主，树种以当地种类为主，预计治理与修复时需种植树木50多万棵，使治理区与舜耕山体形成一个整体。区内动物会随着水系和植被的恢复而自然恢复，不需刻意引入。

(3)保护农田。沉陷区内成片的农田尽量不动，保持其自然状态，既不围田蓄水，也不毁田造林、建房。

4.1.3治理措施。该区沉陷已稳定，结合土地利用状况和地理位置，实施以下治理措施：①对沉陷较浅区域采用剥离表土、回填矸石、上覆粘土的治理工艺对沉陷区域进行覆土造地；新造地可作为蔬菜基地、宅基地置换用地、建设预留地等，提升土地利用价值。②对于积水较浅沉陷地，做好疏排水系统，降低地下水位，恢复耕地；对于高潜水位沉陷区，采取挖深垫浅、边坡整治的方式进行综合治理，治理后可形成水面养殖基地，或者开发为水上公园发展生态旅游。③ 对工业广场附近、主干道路两侧沉陷区域，采取回填矸石、上覆粘土、植被绿化的方式进行生态综合治理。④治理后的土地在主干道路两侧各30 m范围内种植密集性乔木、灌木或经济林；在两侧100 m范围内以植草为主，修建为草坪绿地，配套相应的健身、娱乐器材，作为休闲用地。⑤治理后土地理化性质较好的地块，作为花卉养殖基地，既美化周边环境，又充分利用土地价值；在积水区边坡治理的基础上，种植垂柳，修建长廊，水域内修建若干个水榭凉亭。治理后土地将建成以中央广场为主体，果林区、水面区、休闲区、游乐区相呼应的矿区生态公园，大幅度改善矿区生态环境，取得了积极的社会效益。

4.2 衰退型矿井区该区位于淮南矿区的中南部，基本属于城市建设区，属于煤炭开采在前，城市建设在后。由于大部分矿井建于20世纪50、60年代，煤炭开发处于“衰退期”。该区采煤沉陷地治理是淮南矿区和城市建设的重点任务之一。重点开展以城市建设用地、生态水域(生态养殖、生态旅游、结构湿地等)、农工商综合产业基地等为核心内容的沉陷地治理与环境修复工程。区内治理规划应科学进行复垦适宜性分析，因地制宜，确定复垦利用方向，“宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜建则建”，以充分发挥土地资源潜力[6]。

4.2.1当前治理。该区煤炭开采沉陷地的下沉量大，积水较深，但还没有达到稳沉。因此，区内沉陷地形成的水域主要应以推挖渔塘，发展水产养殖为主要方向；同时，可适当考虑采用挖深垫浅的方法，将沉陷坡地和中低产田复垦为高产粮田；此外，利用生态学原理，在发展水产业的同时，发展畜禽养殖及加工，在沉陷区上创建农-林-渔-禽-畜生态立体高效农业园区，以提高土地的经济效益和复垦土地的利用效率[7]。

由于该区矿井开采历史久远，沉陷区面积较大，积水深，且区内煤矸石大量堆存。因此，可考虑应用煤矸石回填沉陷区进行土地复垦[8]，进而修造人工湖和游乐园，既能消除矸石堆场对自然环境的污染和危害，又能充分利用荒废的煤矿沉陷区，创建游乐场所和城市水上公园，从而化害为利，一举多得。因此，该区采煤沉陷地综合治理利用率应达到80%以上。

4.2.2规划期末(2020年)。根据预测，至规划期末，该区沉陷地面积将达到约68 km2，其中积水区面积也将达到近30 km2，大的沉陷水域将进一步沟通并连成片，将为该区域的防洪除涝、生态湿地建设和补充水资源利用等发挥重要作用。因此，规划期内沉陷地的治理主要是建立沉陷地自维持生态系统，逐步建设矿区稳定的社会～经济～自然复合生态系统。规划期末，区内采煤沉陷地的综合治理利用率达到90%以上，并保持矿区复合生态系统正向演替过程的形成。

4.3 兴盛型矿井区该区主要为淮河以北矿区，由于服务年限长，地面沉陷也将持续很长时间。目前，区内沉陷范围大，但下沉较浅，沉陷不稳定；至开采服务年限终结时，该区将形成大面积的沉陷湖。至该规划期末，区内沉陷地积水面积超过150 km2。规划建设期内，该区采煤沉陷地治理是淮南生态矿区建设的重点，应以“大型生态化湖库湿地”为沉陷地治理的战略目标，结合矿区内水系治理和淮河凤台洼地蓄洪与水源工程建设，重点发展与生态水域、相关的生态农业、生态小城镇及煤电工业固体废物综合利用为核心的矿区产业。

4.3.1当前治理。当前，根据矿区的生态环境特点，因地制宜，建设多层次、多形式的生态循环系统。在矿区范围内把农林牧副渔、农产品加工、商业经济服务村镇建设等作为一个完整的生态系统，发展矿区生态经济，实现煤矿沉陷土地可持续利用和矿区可持续发展。因此，采煤沉陷地综合治理利用率应达到80%以上。

4.3.2规划期末(2020年)。持续推进沉陷地治理，采煤沉陷地综合治理利用率达到90%以上。实施沉陷地综合整治和动态充填土地复垦相结合，建设区内大型生态农业基地，着力实施沉陷水域资源化、生态化利用工程(生态旅游、洼地蓄洪与水源工程)，建设淮南矿区生态示范区。

(1)发展立体综合种植、养殖业，建设大型生态农场。对区内不同类型沉陷水体进行立体开发，岸边土地与水域联合开发，建立陆域种植和水域水产养殖生态系统。通过建设大型生态农场，发展高效生态农林牧渔业，实现由单一种植业为主的县区经济向具有多种经营特征的矿区型农业过渡。

(2)发展生态旅游，建设大型生态旅游湖库湿地。该区未来沉陷水域将占主要部分，应保护水域环境，充分发挥其生态功能，把生态矿区建设与未来湖库湿地建设有机结合起来，有序建设淮南以大型湖库湿地为特色的生态旅游服务基地[9]。

(3)发展生态化技术，建设矿区生态自维持系统。利用现代生态修复技术和生态经济工程优化方案，选择某些深水沉陷塘水体，实施矿区生态环境综合治理和生态自维持系统建设工程，建立矿区人～地和谐生态系统，发展循环经济，加快生态矿区建设。

[1] 史永红.淮南粉煤灰环境影响及沉陷地生态修复模式初探[D].淮南：安徽理工大学，2005.

[2] 刘劲松，严家平，徐良骥，等.淮南矿区不同塌陷年龄积水区环境效应分析[J].环境科学与技术，2009，32(9)：140-143.

[3] 李垚，黄向红.淮南矿区采空塌陷的环境影响与防治[J].淮南职业技术学院学报，2002，2(3)：42-46.

[4] 王国强，赵华宏，吴道样，等.两淮矿区煤矸石的卫生填埋与生态恢复[J].煤炭学报，2001，26(4)：428-431.

[5] 夏玉明.淮南市煤矿开采塌陷区生态恢复的措施研究[J].淮南职业技术学院学报，2008，26(8)：4-7.

[6] 李树志，高均海.采煤塌陷区景观生态再造技术[J].选煤技术，2006(9)：62-65.

[7] 赵喜江，杨承杰.关于矿区土地复垦的新认识[J].煤炭技术，2008，27(3)：5-7.

[8] 陈永春，李守勤，周春财，等.淮南矿区煤矸石的物质组成特征及资源评价[J].中国煤炭地质，2011，23(11)：20-23.

[9] 宗云峰.淮南煤矿沉陷治理工程研究与实践[J].煤炭工程，2010(7)：47-49.

Investigation on the Subsidence Land Ecological Management of Huainan Coal Mining

GE Shu-feng1, WANG Xiao-hui2, GENG Yi-jia3*

(1. Huainan Mining Industry Group Co. Ltd., Huainan， Anhui 232001; 2. Anhui Institute of Environmental Science, Hefei, Anhui 230061; 3. School of Nature Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui 230009)

Huainan mining area is a large coal power base in China. Because of the long history of exploitation, the ecological problems of the mining area and historical debet problems become prominent. The management of coal mining subsidence land should be according to the existing management experience. We need to consider all the cases including the lack of the water resources in this area, the anabatic water environment pollution, the shortage of land sources and the tense situation of the urban constructive land as a whole by the comprehensive control. Based on the separately administening and prediction of the coal exploiting of the Huainan mining coal exploitation, this essay summarizes the practical experience of coal subsidence land, points out the characteristics of subsidence for different types of coal mine and also come up with some available management targets and solutions for the area in planning period. All of these have realistic guiding significance with regard to the restoring and managing the ecology of Huainan coal subsidence land.

Huainan mining area; Subsidence land; Ecological management

淮南矿业集团科学技术项目(HNKY JT JS(2013)31)。

葛沭锋(1981- )，男，福建建瓯人，工程师，硕士，从事环境保护工作。*通讯作者，硕士研究生，研究方向：环境工程与生态。

2014-11-27

S181.3

A

0517-6611(2015)04-271-04