论煤矸石在近海填海造陆中的几个应用实例

王 冬，王宇航

（1.东港市大顶中学，辽宁 丹东 118304；2.成都理工大学工程技术学院，四川 乐山 614000）

中国现存煤矸石大约50 亿t，假设这些煤矸石在矿区堆积高度为10 m，将占用土地500 km2。且每年还会不断产生2 亿t 煤矸石。这些煤矸石占用了大量的土地，影响生态环境，煤矸石淋溶水污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下还会发生自燃，排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体会污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。

基于以上原因，综合考虑发现，对于煤矸石，最有效、最经济的利用方式是封闭填海造地。

1 方案

1.1 方案一：外圆钢筒＋内水泥圆筒方案

外圆钢筒+内水泥圆筒方案如图1 所示。

图1 外圆钢筒+内水泥圆筒方案

具体施工说明如下。

在沿海深度为15～30 m 以内的浅滩上，设定水深为H1，m。利用类似于港珠澳大桥的圆钢筒3，打入泥沙深度H2=水深H1，圆钢筒露出水面的高度H3 为3～5 m。钢圆筒总高H0=H1+H2+H3。

在钢筒内放置同高度、小一号的水泥圆筒1，利用挖泥船设备将水泥圆筒1 内部泥沙逐渐抽出，并逐渐下沉，并将水泥圆筒1 下探到与外钢圆筒同深度处停止作业（圆钢筒直径为R，水泥圆筒1 直径为r1，R=r1＋1）。

在圆钢筒3 与水泥圆筒1 间放置钢筋笼，钢筋笼高度H6=H0－3。抽出圆钢筒与水泥圆筒1 间内部海水（如何封堵内外套管底环是一个大问题），以钢筋笼为骨架灌注商业混凝土。

在水泥圆筒1 内部抛投煤矸石，每抛投2 m 高度煤矸石，耙平、压实，再充填半米高度陆上淡水区河流所抽取的泥沙，耙平、压实，依次重复操作至管口，将管口最顶层耙平、压实。吹填陆上淡水区河流所抽取的泥沙至管口。4—10 月间，静止2 个月（11 月—翌年3 月间，静止5 个月）。扒出上层沙土，沙土表层距离管口平面0.5 m，覆盖防渗布，水泥圆筒1 内顶部扎钢笼，灌注商业混凝土。这样雨水就不会从上部渗透，也就不会有煤矸石淋溶水析出，从海底流出。

相邻两钢筒中心间距L=2×R+5 m，相邻两钢筒缝隙插入隔板封闭并注沙，再以此圆钢筒围成的区域为基础吹填造地。

本方案用于相对较深的海滩，吹填区域小，并且吹填区域边界以外即为水面，比如人工岛的施工。

1.2 方案二：双层水泥圆筒方案

将方案一的外层圆钢桶替换成水泥圆筒，操作程序不变。

本方案用于较浅的海滩，吹填区域大，并且吹填区域边界以外泥沙还在淤积，沙洲还在生长。施工目的是固定泥沙，提前使天然沙洲获得使用价值。

可以认为上述两种方法都将煤矸石封闭在一个密闭空间里。此设计杜绝了煤矸石有可能潜在的危害：以最低廉环保的方式生产出新土地，不会使雨水渗透就不会有淋溶水外流，煤矸石不再有机会自燃以及污染大气，置换出煤矸石堆积所占用的土地。

商品煤也具有煤矸石的缺点吗？毫无疑问，煤矸石的每一个缺点，商品煤都存在。商品煤燃烧后所有的污染都必将进入大气、水体循环中。煤矿中的煤没有被开采之前难道就没有这些缺点，不污染地下水？挖出来后露天存放就污染地下水了？商品煤如果不燃烧是不是就不存在燃烧后排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境这一缺点？因此，没有燃烧的煤矸石污染一定比商品煤燃烧后的污染要小。除此之外，露天存放的煤矸石唯一的缺点就是占地，其次可能带来堆积区滑坡、粉尘污染。

因此，将煤矸石封闭填埋在近海浅滩填海造陆是处理煤矸石最经济最有效的手段。但不加管理的填海造陆也不可避免地带来很多危害，比如影响潮汐引起赤潮、破坏近海生物生态平衡、破坏红树林……

因此避开以上危害因素，本文设计了几个填海实例，供大家讨论。

2 填海造陆实例

2.1 深圳南澳镇海域填海造陆（葫芦湾岛）实例

深圳葫芦湾岛区域吹填如图2 所示。

图2 深圳葫芦湾岛区域吹填示意图

图2 中实线为采用方案一由外圆钢筒+水泥圆筒+内充填煤矸石所构成的封闭区域，网格线面积大约为160 km2，实线长度为92 km。如果图2 中实线按照水泥圆筒内部煤矸石填埋高度40 m 计算，需要煤矸石10 m×10 m×3.14×40 m×40/1 km×92 km=46 220 800 m3，按照这些煤矸石在矿区堆积高度为10 m 计算，将可以整理出土地4.6 km2。网格线区域，可抽取附近的泥沙进行吹填，或者可以抽取珠江口的泥沙进行吹填。如果条件允许，网格线区域也可以部分或全部采用煤矸石填埋，这将处理更多的煤矸石，在矿区得到更多的土地。

葫芦湾西④～⑤间预留去往香港的输水隧道出口。

对于深圳葫芦湾岛填海所需资金，在深圳绝对不成问题。仅仅将填海土地采用预售制，就可以收到大量的预付款。政府只需要拿出规划和环评报告，其他的一切由市场决定。

2.2 江苏盐城东沙岛、高泥岛围垦造陆实例

盐城东沙岛、高泥岛围垦如图3 所示。

图3 盐城东沙岛、高泥岛围垦示意图

两椭圆虚实线内面积大约为1 254.43 km2，虚实线长度为189.58 km。

东沙岛、高泥岛围垦边界以上，图3 虚实线为基准施工。虚线部分采用圆钢筒+水泥圆筒的第一方案，圆钢筒入沙13 m，出水面7 m；实线部分采用双层水泥圆筒的第二方案施工。水泥圆筒入沙13 m，出水面7 m。水面下煤矸石充填深度为12 m，水面以上煤矸石充填高度为6 m。总计煤矸石充填高度为18 m，需煤矸石10 m×10 m×3.14×18 m×40/1 km×189.58 km=42 860 246.4 m3，按照这些煤矸石在矿区堆积高度为10 m 计算，将可以整理出土地4.3 km2。

2.3 淮河入海口北（扁担港海域）围垦造陆实例

河入海水道北虾须滩岛、扁担滩岛围垦如图4 所示。

图4 淮河入海水道北虾须滩岛、扁担滩岛围垦示意图

图4 中A—B、C—D、E—F 为岛屿连接桥梁。虾须滩岛面积为628 km2，全岛外围基线长度为102.8 km。扁担滩岛面积为879.2 km2，全岛外围基线长度为134.8 km。图4中所有实线部分均采用双层水泥圆筒的第二方案施工。水泥圆筒入沙13 m，出水面7 m。水面下煤矸石充填深度为12 m，水面以上煤矸石充填高度为6 m。总计煤矸石充填高度为18 m，需煤矸石10 m×10 m×3.14×18m×40/1 km×237.6 km=53 716 608 m3，按照这些煤矸石在矿区堆积高度为10 m 计算，将可以整理出土地5.4 km2。

上述盐城东沙岛、高泥岛、淮河入海水道北虾须滩岛、扁担滩岛所围垦造陆岛屿均可用于未来的洞庭湖区、鄱阳湖区以及长江下游泄洪区退耕还湖移民搬迁。

上述盐城东沙岛、高泥岛、淮河入海水道北虾须滩岛、扁担滩岛的围垦造陆将结束江苏缺少大型深海港口的桎梏，将推动江苏经济快速发展。

方案一、方案二也可用于南海岛礁填海造陆实例或越南界河中国侧固土实例。

在以上填海造陆过程中，将会消耗大量的水泥预制构件，制作这些水泥预制构件会消耗相当量的钢筋，可以委托相关钢厂，回收国内废旧钢材制作专用钢筋单纯用于这些水泥预制构件的生产，以免对钢材市场造成大的冲击。

为保证项目能够有足够的资金来源，可以允许社会资金投入。为了保证施工能够按照正确的安全标准和环保规范施工，可以允许国内有资质的房地产企业进行公开竞标。聘请第三方严格监理，一旦发现没有遵照设计的安全标准和环保规范施工，将处以巨额罚款和取消施工资质，并清除出该工程项目，永不再用。对于某些有军事用途的项目建设可以由中国安能公司完成。

为了保证填海造陆资金充足，可以设立八一水利彩票。八一水利彩票的收入大部分被投入大型水利建设中，比如规划中的的红旗河、本文中的近海填海造陆，以及小部分投入偏远海防部队的营地文化体育设施建设及偏远海防部队食堂伙食改善等。

桂山岛、东湾咀如图5 所示。听闻香港要将桂山岛吹填70 km2左右，不如吹填上游的东湾咀，理由很简单：材料易得，同时可清理航道，一举两得。同时，因为成陆岛屿多方向靠近居民区，以后来岛居民工作生活都很方便。

图5 桂山岛、东湾咀