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摘 要：煤炭开采过程中造成地下岩层局部采空，形成地表塌陷，破坏地表植被，使土地丧失使用功能，破坏生态环境，因此，针对井工煤矿造成的地表沉陷采取相应的土地复垦措施，对治理煤矿开采所造成的损失是非常有意义的。
关键词：井工煤矿；地表沉陷；生态环境综合整治
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0193-01
1 引 言
我国煤炭资源非常丰富，目前是世界第一产煤大国，已探明储量为1万亿t，占世界总储量的11%。在自然资源中，我国的基本特点是富煤、贫油、少气，这一现状决定了煤炭在一次能源中的主导地位。但在煤炭资源的大规模开发和利用的同时，除了给人类带来巨大的经济效益和社会效益，也给煤矿矿区的生态环境造成巨大的负面影响[1]。
井工煤矿开采引起地表沉陷、裂缝，将破坏土地资源和植物资源，影响土地耕作和地面植被生长，改变地貌甚至引发景观生态的变化。另外，采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流，危及到地面建筑物、水体及交通线路安全。据调查显示，我国因采矿造成破坏的森林面积累计达到106万hm2，破坏草地面积约26.3万hm2，全国累计占用土地约586万hm2，破坏土地达到157万hm2，而且每年仍以4万hm2的速度递增[2]。因此，针对井工煤矿造成的地表沉陷采取土地复垦措施，对治理煤矿开采所造成的损失是非常有意义的。
2 地表沉陷的机理
矿区煤层的开采会破坏地质结构，造成局部应力过大破坏地质层结构的平衡，从而使整体地質层进行重新排布以达到新的平衡结构。煤矿区深井开采造成的地表下沉的作用原理主要表现为以下几个方面[3]。
（1）变形阶段：当煤炭开采深度大于采空区长度的3倍时，煤层两侧因有煤柱得到支撑，使煤层开采上方仅出现一些细小裂缝。
（2）弯曲阶段：当煤炭开采深度达到采空区长度的2～3倍时，煤层上覆岩层因自身重力受到剪切与拉伸从而发生变形，岩层内逐渐会出现离层、裂隙并逐步发育扩展发生挠曲下沉。
（3）跨落阶段：随着煤炭继续开采，采空区长度不断加大，裂隙会变成断裂，煤层顶板岩层将发生破碎和跨落，垮落后的岩层将堆积在采空区内，煤层上覆岩层内的裂隙也将继续向上发展。开采深度越大时，应力传递时间越长，对地表造成的扰动愈小。
地表在煤层开采以后会按照一定规律形成一个比采空区面积更大的塌陷盆地，在塌陷盆地范围内的不同位置因采煤厚度不同将产生不同的沉陷变形。地表变形量是一个连续、缓慢且持续时间较长的过程。最大沉陷变形值是评价整个采空区地面变形程度的依据。根据有关统计，煤层开采后地表下沉等值线图为与煤层开采工作面边界近似平行的椭圆形，下沉曲线是以采空区为中心对称的正态分布曲线。采空区中心点在不断地沿煤层开采方向推进，地表沉陷区也随之逐渐增大，地表沉陷表现形式也由最初的细小裂缝逐渐转变为水平移动、倾斜和下沉。当采空区的长度达到煤层开采深度的1.5倍时，沉陷将由垂直方向变为只在水平方向继续扩大，至全部回采工作面开采结束后，地表塌陷盆地最终形成。
3 地表沉陷的生态综合整治措施
煤矿矿区的地表沉陷生态综合整治主要表现在对矿区沉陷土地的复垦。
3.1 土地复垦原则
（1）土地复垦与矿井开采计划相结合，合理安排，实施边开采、边复垦、边利用；
（2）土地复垦与当地农业规划相结合，与气象、土壤条件相适应，与当地的城镇、道路等建设及生态环境保护统一规划，进行地区综合治理，与土地利用总体规划相协调，做到地区建设布局的合理性和有利生产、生活，美化环境、促进生态良性循环；
（3）沉陷区复垦以非充填复垦为主，采取对沉陷区进行综合整治，充填堵塞裂缝、平整土地，植树造林和植被绿化等，恢复土地的使用能力；
（4）沉陷区的利用方向与当地农业规划相协调，主要发展当地的农经产业等；
（5）远粗近细原则。
3.2 复垦组织实施
（1）根据“谁破坏，谁复垦”的原则和矿井煤炭开采计划，将土地复垦纳入各年度生产计划，并设专人负责土地复垦工作，及时协调土地复垦中各部门之间关系，保证按计划完成复垦任务；
（2）土地复垦资金纳入生产成本，煤矿按年做出复垦费用预算，复垦资金专款专用；
（3）土地复垦方案编制、复垦工程设计应由具有专业资格的单位承担，并报送相关部门批准；
（4）土地复垦工程实施可由煤矿组织专业队伍承担，施工过程中要加强监督，确保工程保质保量按期完成；土地复垦应接受当地土地管理部门指导与监督，复垦工程完成后应由当地土地管理部门组织验收；
（5）进一步加强土地复垦工作的宣传教育，提高企业职工群众珍惜土地资源和保护生态环境的意识，自觉做好土地复垦工作，保证矿区的经济与社会可持续发展。
3.3 土地复垦的措施
对于沉陷区土地复垦措施，应根据不同类型的沉陷土地采取与之相对应的治理方法[4]。目前对沉陷区进行生态恢复的措施主要是指对沉陷区地表裂缝填堵与整治，对沉陷台阶进行土地平整，最终目的就是将被破坏的土地尽可能的恢复到原有的功能，进而减少水土流失。
根据沉陷对土地损害程度，耕地复垦仍以农业复垦为主。轻度损害耕地复垦措施以自然恢复为主、人工恢复为辅，人工恢复措施主要是填平裂缝、平整土坎。耕地在遭受中度、重度损害时，其损害表现特征为裂缝宽度较大、深度较深、裂缝落差较大，土地复垦以充填裂缝和局部平整土地为主。沉陷林地的复垦采取两种方案：①对倾斜的乔木及时扶正，填补裂缝，保证正常生长；②对沉陷较严重的地块，根据海拔、坡向、坡度、土壤质地、土层厚度等，采取整地措施，选择适宜树种进行补栽，增加植被覆盖度。草地全部复垦为原用地类型，对裂缝进行充填，台阶平整后采用人力补播的方法。
4 总 论
煤矿矿区在煤炭开采过程中，由于地下岩层的局部采空，地表会逐渐形成地表塌陷和地面下沉，破坏地表植被，使土地丧失使用功能，甚至诱发滑坡、崩塌等威胁安全的风险事故，因此，针对井工煤矿造成的地表沉陷采取土地复垦措施，对治理煤矿开采所造成的损失是非常有意义的。
参考文献
[1]张小卫.煤矿井工开采地表沉陷预测与保护、修复对策研究——以新疆某煤矿为例[D].陕西：西北大学环境工程，2011：1～5.
[2]吕国生.煤矿矿区生态环境问题及治理[J].煤矿安全，2006，7：52～53.
[3]王学仕，张继梅.煤炭井共开采的地表沉陷影响预测与生态综合整治、恢复对策研究——以陕西北部煤矿为例[D].西北农林科技大学风景园林，2012：9～10.
[4]韩志婷，冯朝朝，聂文龙，等.矿区土地复垦规划的理论与实践[J].煤炭技术，2010，29（7）：15～17.
收稿日期：2018-7-14
关键词：井工煤矿；地表沉陷；生态环境综合整治
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0193-01
1 引 言
我国煤炭资源非常丰富，目前是世界第一产煤大国，已探明储量为1万亿t，占世界总储量的11%。在自然资源中，我国的基本特点是富煤、贫油、少气，这一现状决定了煤炭在一次能源中的主导地位。但在煤炭资源的大规模开发和利用的同时，除了给人类带来巨大的经济效益和社会效益，也给煤矿矿区的生态环境造成巨大的负面影响[1]。
井工煤矿开采引起地表沉陷、裂缝，将破坏土地资源和植物资源，影响土地耕作和地面植被生长，改变地貌甚至引发景观生态的变化。另外，采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流，危及到地面建筑物、水体及交通线路安全。据调查显示，我国因采矿造成破坏的森林面积累计达到106万hm2，破坏草地面积约26.3万hm2，全国累计占用土地约586万hm2，破坏土地达到157万hm2，而且每年仍以4万hm2的速度递增[2]。因此，针对井工煤矿造成的地表沉陷采取土地复垦措施，对治理煤矿开采所造成的损失是非常有意义的。
2 地表沉陷的机理
矿区煤层的开采会破坏地质结构，造成局部应力过大破坏地质层结构的平衡，从而使整体地質层进行重新排布以达到新的平衡结构。煤矿区深井开采造成的地表下沉的作用原理主要表现为以下几个方面[3]。
（1）变形阶段：当煤炭开采深度大于采空区长度的3倍时，煤层两侧因有煤柱得到支撑，使煤层开采上方仅出现一些细小裂缝。
（2）弯曲阶段：当煤炭开采深度达到采空区长度的2～3倍时，煤层上覆岩层因自身重力受到剪切与拉伸从而发生变形，岩层内逐渐会出现离层、裂隙并逐步发育扩展发生挠曲下沉。
（3）跨落阶段：随着煤炭继续开采，采空区长度不断加大，裂隙会变成断裂，煤层顶板岩层将发生破碎和跨落，垮落后的岩层将堆积在采空区内，煤层上覆岩层内的裂隙也将继续向上发展。开采深度越大时，应力传递时间越长，对地表造成的扰动愈小。
地表在煤层开采以后会按照一定规律形成一个比采空区面积更大的塌陷盆地，在塌陷盆地范围内的不同位置因采煤厚度不同将产生不同的沉陷变形。地表变形量是一个连续、缓慢且持续时间较长的过程。最大沉陷变形值是评价整个采空区地面变形程度的依据。根据有关统计，煤层开采后地表下沉等值线图为与煤层开采工作面边界近似平行的椭圆形，下沉曲线是以采空区为中心对称的正态分布曲线。采空区中心点在不断地沿煤层开采方向推进，地表沉陷区也随之逐渐增大，地表沉陷表现形式也由最初的细小裂缝逐渐转变为水平移动、倾斜和下沉。当采空区的长度达到煤层开采深度的1.5倍时，沉陷将由垂直方向变为只在水平方向继续扩大，至全部回采工作面开采结束后，地表塌陷盆地最终形成。
3 地表沉陷的生态综合整治措施
煤矿矿区的地表沉陷生态综合整治主要表现在对矿区沉陷土地的复垦。
3.1 土地复垦原则
（1）土地复垦与矿井开采计划相结合，合理安排，实施边开采、边复垦、边利用；
（2）土地复垦与当地农业规划相结合，与气象、土壤条件相适应，与当地的城镇、道路等建设及生态环境保护统一规划，进行地区综合治理，与土地利用总体规划相协调，做到地区建设布局的合理性和有利生产、生活，美化环境、促进生态良性循环；
（3）沉陷区复垦以非充填复垦为主，采取对沉陷区进行综合整治，充填堵塞裂缝、平整土地，植树造林和植被绿化等，恢复土地的使用能力；
（4）沉陷区的利用方向与当地农业规划相协调，主要发展当地的农经产业等；
（5）远粗近细原则。
3.2 复垦组织实施
（1）根据“谁破坏，谁复垦”的原则和矿井煤炭开采计划，将土地复垦纳入各年度生产计划，并设专人负责土地复垦工作，及时协调土地复垦中各部门之间关系，保证按计划完成复垦任务；
（2）土地复垦资金纳入生产成本，煤矿按年做出复垦费用预算，复垦资金专款专用；
（3）土地复垦方案编制、复垦工程设计应由具有专业资格的单位承担，并报送相关部门批准；
（4）土地复垦工程实施可由煤矿组织专业队伍承担，施工过程中要加强监督，确保工程保质保量按期完成；土地复垦应接受当地土地管理部门指导与监督，复垦工程完成后应由当地土地管理部门组织验收；
（5）进一步加强土地复垦工作的宣传教育，提高企业职工群众珍惜土地资源和保护生态环境的意识，自觉做好土地复垦工作，保证矿区的经济与社会可持续发展。
3.3 土地复垦的措施
对于沉陷区土地复垦措施，应根据不同类型的沉陷土地采取与之相对应的治理方法[4]。目前对沉陷区进行生态恢复的措施主要是指对沉陷区地表裂缝填堵与整治，对沉陷台阶进行土地平整，最终目的就是将被破坏的土地尽可能的恢复到原有的功能，进而减少水土流失。
根据沉陷对土地损害程度，耕地复垦仍以农业复垦为主。轻度损害耕地复垦措施以自然恢复为主、人工恢复为辅，人工恢复措施主要是填平裂缝、平整土坎。耕地在遭受中度、重度损害时，其损害表现特征为裂缝宽度较大、深度较深、裂缝落差较大，土地复垦以充填裂缝和局部平整土地为主。沉陷林地的复垦采取两种方案：①对倾斜的乔木及时扶正，填补裂缝，保证正常生长；②对沉陷较严重的地块，根据海拔、坡向、坡度、土壤质地、土层厚度等，采取整地措施，选择适宜树种进行补栽，增加植被覆盖度。草地全部复垦为原用地类型，对裂缝进行充填，台阶平整后采用人力补播的方法。
4 总 论
煤矿矿区在煤炭开采过程中，由于地下岩层的局部采空，地表会逐渐形成地表塌陷和地面下沉，破坏地表植被，使土地丧失使用功能，甚至诱发滑坡、崩塌等威胁安全的风险事故，因此，针对井工煤矿造成的地表沉陷采取土地复垦措施，对治理煤矿开采所造成的损失是非常有意义的。
参考文献
[1]张小卫.煤矿井工开采地表沉陷预测与保护、修复对策研究——以新疆某煤矿为例[D].陕西：西北大学环境工程，2011：1～5.
[2]吕国生.煤矿矿区生态环境问题及治理[J].煤矿安全，2006，7：52～53.
[3]王学仕，张继梅.煤炭井共开采的地表沉陷影响预测与生态综合整治、恢复对策研究——以陕西北部煤矿为例[D].西北农林科技大学风景园林，2012：9～10.
[4]韩志婷，冯朝朝，聂文龙，等.矿区土地复垦规划的理论与实践[J].煤炭技术，2010，29（7）：15～17.
收稿日期：2018-7-14