摘 要
采煤沉陷是严重影响人民生活和生产建设的主要地质灾害之一，采煤沉陷形成的塌陷地有严重的危害，对在全面分析文献及前人研究的基础上, 通过理论分析, 提出了采煤塌陷地复垦模式的概念、分类体系和确定的理论方法,最后总结了采煤塌陷地复垦模式的特点。对矿区采煤塌陷地复垦模式的合理选择,实现矿区的可持续发展具有一定的指导意义。
关键字：采煤塌陷地；土地复垦；复垦模式；分类
ABSTRACT
The mining subsidence is one of the most popular geologic hazard that
influences our lives and constructions in the country, the subsided land by coal
mining has serious harm. based on the overall analysis of documents and the
predecessor’ study ,through the theoretical analysis , the conception、the
classification and the abstract method of definition about the reclamation model
of the subsided landby coal mining are put forward ,finally characteristics of the
reclamation model of the subsided land by coal mining are summarized. The
choice for the model of the subsided land by coal mining has a certain guiding
significance to the mine’s sustainable development.
Keywords: the subsided land by coal mining; land reclamation; reclamation model;
classification
采煤塌陷地的复垦模式
1 引言
目前，煤炭开采方式主要有两种：露天开采和井工开采。井工开采会导致地下采空区上部的岩石在重力、应力作用下发生冒落，使地面出现裂缝、塌陷等土地破坏，即采煤塌陷地[1]。中国煤炭开采大约96%为井工开采，4%为露天开采。据统计，到2005年底，全国采煤塌陷面积累计已超过70万hm2，其中耕地占30%；并且以每年2万hm2的速度持续增加[2]。采煤塌陷地的出现一方面造成煤矿区的建设和农业用地紧张，人地矛盾突出，另一方面由于土地塌陷引发相应的生态环境问题，如环境严重污染、水土流失、土地盐渍化等，这些问题严重制约了矿区的可持续发展。因此，对采煤塌陷地进行土地复垦是煤矿区实现可持续发展的必由之路。本文在阅读相关文献和前人研究的基础上，对采煤塌陷地土地复垦模式进行理论分析总结。
2 采煤塌陷地的危害
采煤塌陷地的出现一方面造成煤矿区的建设和农业用地紧张，人地矛盾突出，另一方面由于土地塌陷引发相应的生态环境问题，如环境严重污染、水土流失、土地盐渍化等，这些问题严重制约了矿区的可持续发展。采煤塌陷地的危害具体分为：
(一) 农业生产环境方面
采煤塌陷引起地表裂缝、台阶、塌陷坑及滑坡破坏，同时降低了地表标
高，形成低洼积水坑或沼泽地，破坏了原有的地形地貌；对地表生态植被破坏严重，易导致水土流失、土地荒漠化，打破了原有的生态平衡。主要表现为土壤水渍(积水)、土壤盐渍化和土壤侵蚀三个方面[3]：
1.水渍。水渍是由于地下采煤造成的地表沉陷引起的地表积水，致土壤含水量长时间超过正常范围，从而使土壤生产力丧失或降低。因为塌陷深，地下水慢慢渗出地面，使良田变成了大片水面，造成农作物绝产，给农民造成巨大的经济损失。
2.盐渍。当地下潜水位较高时，土地塌陷后，使得塌陷区水体增加，潜水位相对提高，因毛细现象使土壤盐分上升，并滞留在堤坝土壤中。土壤盐渍化使得农田减产或绝收。
3.土壤侵蚀。由于沉陷地呈盆地状，原先平整的地表大部分成为坡地，径流挟带土壤颗粒及溶解物质向沉陷地中心转移，从而产生土壤侵蚀问题，使土壤中固体物质和其中养分大量流失，生产力降低。
总之，煤矿资源开发导致地表大范围下沉，土地塌陷导致生态环境发生逆向剧变，系统中生物失去生存条件，造成作物不能生长，动物消亡或迁移，微生物流失，人们迁居。系统内能流、物流与外界循环阻断，生态平衡破坏，农田生态系统瓦解。
(二) 生产生活方面
1.毁坏基础设施。煤矿开采塌陷致使矿区内基础设施和公益设施遭到不同程度的破坏，给人们的生产、生活带来极大的不便。塌陷造成道路的路基、路面受到破坏，也使道路纵向坡度发生变化使车辆运行的阻力增大或减少，导致交通事故的增加；地表移动变形致使采矿区影响范围内的建筑物、构筑物产生倾斜，尤其是类似水塔、烟囱等这样面积小而高度大的构筑物受倾斜变形的危害更大；采煤塌陷范围内供电、输电线路将随着地表的塌陷受到不
同程度的影响，绝大多数输电线路将遭受严重破坏，高压输电线路等被迫改线重建；部分河流被迫改道。由此带来的征地拆迁费，房屋租赁费，沟、塘、路、渠、坝等设施的维修、加固、重建费用，给企业造成了很大的经济负担。
2.诱发山体滑坡、塌陷型地震。在丘陵山区，开采塌陷引起的地表塌陷和裂缝有可能诱发山体滑坡甚至是塌陷型地震。1956—1980年间，山西大同煤矿因塌陷而诱发有感地震40多次，最大震级Ms3.4级。1993年，原大同矿务局晋华宫矿发生大面积采空区塌陷造成3.8级塌落地震，影响半径达15km，相邻的煤矿生产矿井遭受严重破坏[4]。
3.危及人民安全。严重的采煤塌陷会损坏地面建筑物，使居民的住宅变成危房，直接影响居民的生活甚至危及生命。仅1997年大同市就发生采空区塌陷37起，其中村庄塌陷面积4000多平方米。
(三) 经济和社会发展方面
1.加剧土地利用矛盾。煤炭的开采使耕地大面积塌陷，加上人口增长和建设占地等原因，塌陷区人均耕地日益减少。随着矿区经济的发展，对土地的需求量进一步加大，因此采煤塌陷势必会造成矿区用地矛盾突出，同时大量农民失地又会加剧矿区人地之间的矛盾。
2.影响社会安定。失去了农业发展的支撑，地方经济必然会受到很大的影响。同时，失地农民另谋生路，由于受教育程度较低、没有专项技术，很可能与市场需求脱节。当失业的农民达到一定数量时，就容易产生不安定的因素。此外，采煤塌陷损房毁地。而采煤塌陷带来的搬迁、安置、补偿等问题，也使矿区工农关系普遍紧张。实际中，群众和采矿企业之间对损失赔偿的争议时有发生。由此激发的当地农民和煤炭企业、政府之间的矛盾已十分严重，人民群众到矿区闹事、到政府部门上访的事件频频发生，严重影响了农村稳定，制约了社会经济的发展。
3.制约矿区发展建设。煤炭开采引起地表的塌陷使得很多建设项目难以正常进行。即使进行建设，为解决工程稳固的问题需增加很多建设费用。这种状况使得矿区建设在人力、物力上都大大增加了投资，加重了地方财政的负担，也制约了矿区的进一步发展。
3 我国煤矿地表塌陷区治理现状
根据资料显示，我国矿区塌陷土地的复土造田工作开始于50年代末期，如1957年辽宁桓仁铅锌矿就开始用废弃的尾矿复土造田。1964年广东坂潭锡矿利用剥离废土边采边填，开创了当年征地当年造地还田的先例。1970年河北唐山马兰庄铁矿利用剥离物和尾矿平坑造田和充填河滩地造田总量超过该矿征地面积。但是70年以前的土地复垦总的来说仍是处于自发状态，没有统一的管理和领导，也没有相应的法规，从事这方面的研究机构和人员也很少。
80年代后，土地复垦工作取得了很大的进展。1986年颁布了国家《土地管理法》，明确规定了土地复垦的任务。1988年国务院又颁布了《土地复垦规定》，明确了“谁破坏，谁治理”的原则，并且对复垦规划、综合治理、资金来源等也做了相应的规定。与此同时，土地 `Z复垦研究试点工作也逐渐开展起来。1985年在淮北召开了第1次全国土地复垦学术讨论会，1987年成立了土地复垦研究会，有关行业的科研部门都设立或指定专门机构对土地复垦中的塌陷盆地预测，矸石弃填造地的承载力、矸引与粉煤灰充填复地作业系统与操作方法、粉煤灰本体种植技术以及粉煤灰充填采空区等课题进行了研究[5]。80年代后期的土地复垦工作已经逐渐变为有关行业有计划有组织的自觉行动，各地区都相继草拟了本地区和本部门的土地复垦方面的实施
办法，一些地区和部门在土地复垦方面已取得了一定的成绩，但是总体来看，煤矿塌陷区的治理和土地复垦成效还不是很大。据全国重点煤矿调查资料统计测算到目前为止全国累计塌陷地300万hm2。
4 煤田塌陷区土地复垦的国内外研究状况
我国的土地复垦工作在80年代以前非常落后，在全国26.7万hm2的废弃土地中，复垦率仅仅占到2%，复垦方法也是很简单的“一挖二平三改造”的工程处理。1988年《土地复垦规定》颁布以来，土地复垦已经从简单的埋压充填发展到基塘复垦、疏排降非充填复垦、矸石和粉煤灰等充填复垦、生态工程复垦和生物复垦等多种形式、多种途径、多种方法相结合的综合技术体系。其中研究最多的是复垦的规划技术和复垦的生物技术，研究较为成熟的有泥浆泵复垦技术和煤矸石充填压实技术。近10年来，我国的土地复垦研究有了重大进展。煤科总院唐山分院研究出的沉陷预测理论与抗变形建构筑物设计建造技术，在我国许多煤矿区土地复垦规划、设计与实践中得到广泛应用，他们的“煤矿塌陷地造地复田综合治理研究”提出了适合于我国东部矿区特点的矸石充填、粉煤灰充填和挖深垫浅工程复垦技术。中国矿业大学、南京农业大学、山西农业大学、煤科总院唐山分院等院校和科研单位，对开采沉陷耕地破坏的机理及其复垦对策提出了一些新技术创新，如：①在沉陷盆地上设计农业定位试验点，并进行了不同的沉陷时间、不同沉陷部位连续3年的土壤和产量监测，揭示了开采沉陷对土壤物理、化学、生物特性的影响规律和时空变化规律，初步探明了采煤沉陷耕地生产力的下降机理，为沉陷耕地的农业生产和复垦再利用奠定了理论基础；②揭示了开采沉陷对耕地景观的破坏特征和规律性及其与地表沉陷与变形的相关关系，界定了沉陷耕
地土壤侵蚀较严重的位置。运用模糊数学方法，建立了以主导因子评价与模糊综合评价相结合的沉陷耕地破坏程度评价和分类模型，提出了耕地破坏边界和耕地影响角，并给出了其界定方法；③从开采沉陷引起的地表裂缝的室内模拟试验系统，发现的地表裂缝发育和分布规律，特别是地表裂缝分布规律的动态计算模型和地表裂缝发育的极限深度和宽度的预计模型，分析了地表裂缝对土壤生产力的影响；④提出了从沉陷土地资源合理利用和复垦管理到复垦工程技术诸多方面的对策。提出的采煤沉陷地的土地资源合理配置模式和复垦管理模式、“分层剥离，交错回填”的土壤重构原理和方法，并用公式描述。对于我国常用的泥浆泵挖深垫浅的复垦方法，提示了其复垦土壤的特征及存在的问题，并依据土壤学理论和土壤重构原理提出了新的泥浆泵复田的工艺流程和技术模式，提出了泥浆泵复垦工程的成本、效益的计算公式和经济评价方法[6]。
中国矿业大学、煤科总院唐山分院、河南平顶山市土地管理局在编制土地复垦调查、评价、规划时，引入了模糊综合评判、灰色聚类分析等数量化分析方法；开采沉陷理论和环境系统工程理论复垦用地结构和工程措施的选择、层次分析法，线性规划、灰色决策理论已成功地应用到规划设计的实践中。
生物复垦技术中的生态工程和生态农业复垦技术、土壤改良的生物技术和矸引快速熟化技术的研究目前还处于试验阶段。在复垦材料筛选、植被品种的优选及养分比；先锋植物的种属结构及群落特点、根系分布及生长规律；重金属元素及盐分迁移规律；废弃物回填的造地特征、不同乔灌草的种植条件；生物链工程和生态重建中的平面、垂直等时空结构布局等方面的实验研究取得了一些成果。
国外，在矿产资源丰富且工业较发达的国家，都制定了土地复垦的各种