湖泥充填采煤塌陷区复垦技术在大屯公司的应用
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摘要:人类开采利用煤炭资源的同时,造成了大面积的土地塌陷、荒芜,阻碍了当地经济的发展与人民生活水平的提高。为有效治理采煤塌陷区,大屯矿区采取因地制宜的方式,独创了采用湖泥充填塌陷区的复垦方式将塌陷区复垦为耕地,即塌陷区湖泥充填复垦法可适用于矿区范围或附近有可取湖泥或河泥的同类矿区,为塌陷区的复垦提供了成功的范例。
关键词:湖泥充填;采煤塌陷区;复垦技术;大屯公司煤炭是人类赖以生存和发展的重要自然资源。上海大屯能源股份有限责任公司(以下简称大屯公司)在进行煤炭开采为经济和社会发展作出重大贡献的同时,也造成了大面积的土地塌陷、荒芜,严重影响了当地农业生产、区域经济发展和人民生活水平的提高。搞好采煤塌陷地的复垦工作,对大屯公司及地方经济的可持续发展,具有重要意义。
一、大屯公司采煤塌陷地现状
大屯公司坐落在微山湖西畔,江苏省沛县境内,矿区总面积245km2。1970年经国务院批准,由上海市开发建设,1998年9月交由中国中煤能源集团公司管理,现有生产矿井四对,具有煤层厚、量大、质优、分布稳定等优点,已探明储量12.2亿吨,年产原煤780万吨。随着社会经济的快速发展,现代化生产设备在生产中的应用,原煤年产量还将进一步提升。大屯公司井田地跨江苏沛县和山东微山县,两县均为农业大县,开采前土地多为高产优质农田,村庄密集,尽管近年来该公司尽量开采湖下资源以避免村庄搬迁和土地的破坏,但随着湖下开采向耕地或村庄下开采转移,使耕地塌陷的数量与日俱增,据不完全统计,大屯公司自投产至2008年底已造成2.7万亩耕地沉陷,每年还将以近千亩的速度递增。人多地少的矛盾必将越来越突出,直接关系到矿区的生产与发展、职工的生活与矿区的稳定。
大屯公司地处高潜水位的平原地区,一般地表下沉1m左右就会出现季节性积水,因此,常年积水和季节性积水面积的比重大大高于其他矿区。对复垦工作增加了难度,例如:大屯公司下属的姚桥煤矿东五采区位于微山县张楼乡张楼村滨湖农田下,并局部穿越大堤至昭阳湖下。由于该采区煤层较厚,且工作面布置相对集中,井下回采,造成昭阳湖西大堤及湖外农田沉陷,最大沉陷度达3.5m。湖堤在该采区回采前已经利用湖外农田的土源进行了预加高。湖堤外农田由于采煤沉陷及湖西大堤加固取土,形成了600多亩的大坑,沉陷后的农田完全被积水淹没,不仅农作物绝收,造成人多地少矛盾凸显,严重影响了群众的生产和生活,而且大堤背水侧滩地也浸泡在水中,对大堤的防洪度汛构成严重威胁,因此必须对沉陷地进行复垦。
二、湖泥充填复垦技术在大屯矿区的应用
(一)土地复垦标准
我国土地复垦始于50年代末期,复垦目的主要是解决农业生产和建设用地矛盾,土地复垦标准既是复垦中的科学问题,又是生产实践中的问题。复垦延用标准,一般以破坏前的土地利用程度为标准,进行土地复垦工作,使土地适宜性和生产力及生产潜力恢复到破坏前的水平。根据当地社会经济条件,进一步改造新环境条件下的可耕土地,拟定最高经济效益的农田为土地复垦标准。
(二)复垦方案的对比
根据土地复垦标准、要达到的复垦预期要求,复垦方案必须符合村情民情,符合当地具体条件,复垦工程才能顺利实施。大屯公司结合当地实际及资源状况,对往年用于土地复垦采用的主要措施即用土回填、挖深垫浅、煤矸石或粉煤灰充填进行了论证,均不能很好的解决人多地少的矛盾、不能从根本上解除对大堤的防洪度汛构成的威胁。
1.用土回填。取别处的土回填采煤塌陷地,大屯矿区周边村庄人口多、耕地少,人多地少的矛盾较突出,没有闲置或能取土的土地,基本上全部被开发利用,显然这种复垦方式已行不通。
2.挖深垫浅。根据采煤沉陷区的地理位置,将沉陷较深部继续挖深,用挖出的表土将沉陷较浅部填高,挖深部可养鱼及其它淡水养殖、种植水生植物,浅部填高区可用作农田,周围修整排灌设施。挖深填浅通常用于基塘复垦模式,以获得一定比例的旱田与水面,并按生态学原理对旱田和水面进行合理利用。该方案复垦后的耕地面积较少,鱼塘面积较大,这对人多地少的周边村庄来说,根本不能解决实际问题。周边村民已习惯了日出而作、日落而息的耕作方式,如让他们弃耕养鱼,不符合当地民情,村民也不愿接受。
3.煤矸石或粉煤灰充填。采用煤矸石或粉煤灰对沉陷区进行充填,上覆土层,将沉陷地改造成农田或建设等其它用地。如果采用煤矸石或粉煤灰充填物进行复垦,将需要大量的复垦材料。而且运距大,经济成本高,充填后,填充物所含的一些化学成分或重金属对农作物生长和产品质量都有影响。况且,矿区已基本将煤矸石、粉煤灰等工业废弃物加以资源化利用,或利用热值发电,或利用其物理性质制成多用途的建筑材料,没有可供利用为复垦充填物的煤矸石或粉煤灰。
(三)湖泥充填复垦技术
经过对往年复垦方式的对比论证,大屯公司从实际出发,本着因地制宜、经济合理的原则,凭借紧临微山湖的地理优势,首次提出用湖泥充填采煤塌陷区进行造田的技术。
所谓湖泥充填就是利用湖泥造地复田,就是利用绞吸式挖泥船从昭阳湖内取土,通过管道,将湖泥充填到沉陷区,再经排水、固结,平整配套水系,复垦造地。