安徽省大通采煤塌陷区矿山地质环境问题及治理措施研究

靳清增

摘要：安徽省淮南市大通采煤塌陷区，系为淮南市大通煤矿与九龙岗煤矿开采遗留的集中连片的采空塌陷区之西部一部分。其主要问题表现为农田被毁，农作物大幅度减产，造成地表起伏不平，难以耕种和灌溉，部分地段下沉积水，含水层严重受损。矿山通过对采煤塌陷区环境治理成效分析，希望为周边矿山环境治理提供参考。

关键词：采煤塌陷区；环境问题；治理措施

1.引言

大通煤矿历史悠久，在我国煤炭建设史上起到了十分重要的作用，为我国煤炭建设作出了突出贡献，虽然矿井已报废30年，但形成的塌陷区尚未进行治理，该项目一旦治理完成，将为国内煤炭城市资源枯竭矿区环境治理探索出一条新路，为国内资源型城市转型提供出一种模式，对资源枯竭矿区地质环境治理具有一定的示范作用。

项目完成后，可以使垃圾遍地、污水横流的“城市荒地”，改造成为绿树成行，芳草如茵，水碧天蓝，空气清新的城市生态园林，塌陷区及周边的人居环境将极大地改善，城市品位将得到大幅提升。结合正在进行的大通国家矿山公园建设，融人文景观与自然景观为一体，采用环境更新、生态恢复和文化重现等为手段，将达到生态效益、经济效益和社会效益的有机统一。

2.矿区概况

大通煤矿地层分区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区，徐淮地层分区淮南地层小区。北部基岩被第四系覆盖，南部低山残丘区出露前震旦系、寒武系、奥陶系等地层。大地构造为中朝准地台南缘，分属淮河台坳的淮南陷褶断带，处于淮南复向斜的东南翼。井田煤系地层为舜耕山逆掩断层上盘，属单斜构造。塌陷区地层主要为古生界奥陶系、石炭系、二叠系和新生界第四系。

大通煤矿是淮南煤矿的发源地，可远溯到明万历年间，当时就有民窑开采，到清末共建土窑120多处。1966年以后，随着开采深度的增加，大通煤矿资源逐年枯竭，产量开始减少，于1978年闭矿。大通煤矿矿井已报废30年，是因历史原因灭失的废弃、闭坑矿山。原大通矿遗留的环境地质问题十分突出。采空区地面纷纷塌陷，形成5个积水坑，5000多亩良田被毁；采煤塌陷不仅造成了地形地貌景观的改变、生态环境的破坏，而且对当地的社会、经济也产生了巨大的负面影响。

3.地质环境问题及危害

3.1采空地面塌陷

采煤地面塌陷是指缓慢的大范围不均匀沉陷，无声无震，地表呈现椭圆形盆地状，局部有地面塌陷坑。大通煤矿在长达67年的开采过程中，形成了东西向长条形塌陷区，总面积达356.5hm2，区内分布5个大小不等的塌陷坑（K1-K5），基本上长年积水，K1：面积82.0hm2，椭圆形盆地状，深度2.3m；K2：面积53.1hm2，椭圆形盆地状，深度1.9m；K3：面积62.5hm2，椭圆形盆地状，深度2.25m；K4：面积59.3hm2，椭圆形盆地状，深度1.7m；K5：面积99.7hm2，椭圆形盆地状，深度3.0m。

塌陷造成5233亩（348.87公顷）良田被毁，1000多户居民先后搬迁。据调查，目前塌陷区内仍有矿南村、两淮村等8个村庄和社区分布，民房普遍出现裂缝、变形，有的墙体已明显滑移，326户1528人受灾，受损房屋建筑面积3.3m2×104m2。

3.2固体废弃物堆放

塌陷区固体废弃物随处可见，垃圾遍地，具统计固体废弃物压占土地321亩。固体废弃物堆放不仅压占了大量土地，而且严重破坏了地形地貌景观，淋滤液下渗还造成了严重的水土污染。部分煤矸石堆和渣石堆堆高坡陡，存在滑坡隐患，对过往等人构成严重威胁。

（1）矸石及废弃渣石堆场：塌陷区内現有9处煤矸石堆场及3处废弃渣石堆场，分别占地4625m2～46536m2，堆高3m～6m。矸石及废弃渣石总面积19.08hm2，总体积 82.14m3×104m3。

（2）垃圾堆场：大通采煤塌陷区塌陷坑内倾倒垃圾现象严重，规模较大的是大通机厂垃圾堆场，垃圾堆存总量约2.3m3×104m3。近年来随着淮南建设大发展，有建筑垃圾向塌陷区内倾倒，主要地点在大通水泥厂北侧湿地，另外该处宿舍区搬迁遗留有一定量建筑垃圾。

大通机厂垃圾堆场位于塌陷区东部，占地5625m2，堆高3m～5m，堆存量约2.3×104m3。从上世纪90年代至今在使用，其中工业垃圾和生活垃圾混杂堆放。因缺少沼气（LFG）导排系统，场区臭气熏天，存在严重安全隐患；垃圾渗滤液未经任何处理直接渗入地下，不可避免地造成严重污染。

3.3水土污染

塌陷坑积水均为死水，汇集塌陷区及周边地区的生产、生活污水，依靠蒸发排放，水体自净能力有限，水生生态系统脆弱，水中亚硝酸盐、氟化物、镉以及总硬度均严重超标达Ⅴ类水标准，硫酸盐和锰含量超标达Ⅳ类水标准，粪大肠菌数严重超标。地下水总硬度、溶解性总固体、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类均超标达Ⅳ类、Ⅴ类水标准，细菌总数和大肠杆菌菌群数也严重超标。

4.矿山地质环境恢复治理

4.1治理目标

在科学发展观的指导下，按照构建和谐社会和建设资源节约型、环境友好型的社会要求，重点处理好煤炭生产与生态环境可持续发展的关系，继续发展煤炭资源优势，建设能源科技城市，建设宜居生态城市和文化旅游名城。根据淮南市城市发展规划，大通塌陷区规划为现有城市建成区与山南新区的过渡地带。大通塌陷区规划为生态绿地。

根据一系列规划，作为未来淮南市的中心部位，大通塌陷区恢复治理以建设国家矿山公园和城市生态绿地相结合。因此，本次治理项目的总体目标是：通过对迫在眉睫的历史遗留的矿山环境地质问题的综合治理，彻底消除塌陷区地质灾害隐患，确保塌陷区及周边人民生命财产安全及社会稳定。结合治理项目，恢复塌陷区水土资源，充分开展土地整理和植被重建，把大通塌陷区治理恢复成为风景秀丽的国家矿山公园和城市生态绿地，为实现资源枯竭的城市转型起到试点和示范作用。

4.2技术路线

大通煤矿闭坑已有30多年，塌陷区大部已稳定。考虑到治理资金缺口太大，本次治理总体思路是：宜水则水、宜林则林、依坡就势、适度开发，治理后的塌陷区将主要体现大自然的秀美。

本着这一指导原则，区内积水塌陷坑将采取挖深、垫浅、回填、修坡等措施，恢复治理为绿地景区；废石渣土堆将作为塌陷坑回填材料，残留部分就地整平、覆土绿化；垃圾场进行沼气导排、表面平整，然后覆土绿化；废弃矿井将进行回填整平，覆土绿化；剩余广大塌陷区因地表坑洼不平，将依坡就势，适当整理，部分覆土，植树种草，绿化为园林。为提升公园的功能，园区内将根据坡形、地势，结合排水，修建步行道和排水沟；通过对积水塌陷坑改造、固体废弃物的合理处置以及植树种草等生物工程措施的实施，大通塌陷区将变成风景秀丽的生态园区，社会效益、经济效益及环境效益将协同发展。

4.3技术方法

根据周边矿山治理经验及本矿山实际情况，技术步骤主要如下：专项工程地质、环境地质、地质灾害测量→土石方铲挖与运装、管沟挖掘、管道敷设、道路施工→塌陷坑的回填→垃圾堆场处理→废弃矿井回填、灌浆→生物工程措施

5.治理措施-生物工程措施

5.1人工湿地技术

在水深1.5m以下种深水植物带，水深1.0m以下种浮叶植物带，水深0.5m以下种挺水植物带，岸缘水陆交接带种植沼生植物带。见图2。

5.2坡面绿化方法

塌陷区广大坡地主要种植常绿针叶林、落叶阔叶林混交林、落叶针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶混交林和低地灌草带及湿地植物类型。见图3。

植被组成以淮南本土物种为主，使治理区恢复后，植被生态系统能够自我维持，在一定程度上能忍受环境的干扰，良性的演化并逐渐形成稳定的顶级生物群落。

6.结论

本文通过对安徽省淮南市大通采煤塌陷区进行连片综合治理，主要通过专项工程地质、环境地质、地质灾害测量→土石方铲挖与运装、管沟挖掘、管道敷设、道路施工→塌陷坑的回填→垃圾堆场处理→废弃矿井回填、灌浆→生物工程措施等一系列措施，达到了理想的效果，在完成预期目标之余，也为周边矿山开采集中区环境治理提供了治理依据及参考。

参考文献：

[1]安徽省煤田地质勘探公司， 1∶5万安徽省淮南煤田地质图说明书[R]. 1978年.

[2]安徽省地矿局第一水文地质工程地质队， 1∶10万安徽省淮南市水工环地质综合勘察初步评价報告[R]. 1989年.

[3]安徽省地质环境监测总站、安徽省地矿局第二水文地质工程地质队，安徽省1∶50万区域环境地质调查报告[R]. 2000年12月.

[4]安徽省地质矿产勘查局第一水文地质工程地质队，安徽省矿山地质环境现状调查报告[R]. 2003年12月.

[5]安徽省水文地质工程地质公司.安徽省淮南市九大万向生态园工程地质灾害危险性评估报告[R]， 2005年2月.

[6]安徽水文地质工程地质公司，淮南市大通水泥厂宿舍区及大通一小岩溶塌陷灾害勘查报告[R]， 2007年3月.