河北省關閉煤礦山生態(tài)修復途徑探討

　　[摘要]近年來，越來越多的煤礦面臨關閉或已關閉，產(chǎn)生了一系列的地質環(huán)境問題。在對河北省主要礦區(qū)關閉煤礦山多要素調(diào)查的基礎上，闡述了煤礦關閉退出后存在的各種地質災害與殘存可觀的礦井資源。以關閉礦山生態(tài)修復為目的，詳細分析了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和資源綜合利用現(xiàn)狀。分別從地質災害防治、殘存剩余礦井資源、地形地貌景觀和土地資源占用等方面，提出了建立關閉煤礦生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，編制地質環(huán)境調(diào)查、評價、資源利用指南和煤礦剩余資源再利用等方面的建議。

　　[關鍵詞]關閉煤礦山;生態(tài)修復;剩余資源;地質災害

　　0引言

　　煤炭是我國的主要能源，經(jīng)過長期大規(guī)模地開采，許多煤礦資源趨于枯竭，或已枯竭關閉，或因政策關閉，從而形成轉型煤礦。在“十三五”期間，中國關閉煤礦數(shù)量多達5500余處、退出落后煤炭產(chǎn)能10億t/a以上。中國工程院重大咨詢項目“我國煤炭資源高效回收及節(jié)能戰(zhàn)略研究”預測：到2030年，我國去產(chǎn)能關閉煤礦數(shù)量將達到15000處[1]。“十四五”規(guī)劃提出生態(tài)文明建設實現(xiàn)新進步，污染物排放量持續(xù)減少，進一步對關閉煤礦山生態(tài)修復制定目標導向[2]。

　　煤炭開發(fā)為國民經(jīng)濟發(fā)展帶來了巨大財富的同時，也產(chǎn)生了一些礦山問題。早期煤炭的大規(guī)模開發(fā)，再加上有小、亂、散、粗放型開采，構成了諸如工業(yè)廣場廢棄、大量土地壓占、地表塌陷、煤矸石污染、水土流失、景觀破壞嚴重等一系列礦山環(huán)境問題[3]。隨著國家淘汰落后產(chǎn)能和化解過剩產(chǎn)能政策的實施，大批煤礦被關閉。關閉煤礦區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞，迫切需要對關閉礦區(qū)進行生態(tài)恢復工作的規(guī)劃和研究。

　　1河北省關閉煤礦現(xiàn)狀

　　“十三五”期間，河北省去產(chǎn)能工作圍繞堅決去、主動調(diào)、加快轉，開展了大量的相關工作。近年來，河北省按照國家供給側結構性改革部署開始實施化解過剩產(chǎn)能工作，制定了多項淘汰落后產(chǎn)能、化解過剩產(chǎn)能等政策[4]。2016—2020年5a期間，河北省實際化解煤炭過剩產(chǎn)能146處，其中關閉煤礦139處、縮減產(chǎn)能7處。截至2020年底，河北省剩余煤礦為64個，其中生產(chǎn)礦井34個，含大型礦井19個、中型礦井11個、小型礦井4個。

　　1.1地質災害問題

　　在過去幾十年的時間里，由于煤炭資源的大力開采，對河北省水資源、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的影響。其中地質災害主要體現(xiàn)在地面塌陷、采煤沉陷坑、地裂(群)縫等。水資源的破壞主要體現(xiàn)在地下水平衡遭到破壞、水位下降加重用水負擔、巖溶水系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能衰退、第四系孔隙水反補給巖溶水等。

　　1.2地形地貌景觀和土地資源占用與破壞問題

　　煤炭長期開采形成的采空區(qū)引發(fā)大范圍的地面塌陷，大氣降水匯集到塌陷區(qū)形成積水區(qū)，破壞原有農(nóng)田、林地等，改變了原始地形地貌。此外，煤炭開采過程產(chǎn)生的煤矸石等固體廢棄物嚴重破壞了礦區(qū)原生地形地貌景觀，尤其是一些位于重要自然保護區(qū)、景觀區(qū)、居民集中生活區(qū)、重要交通干線、河流湖泊兩側可視范圍內(nèi)的周邊礦山，對區(qū)域景觀環(huán)境造成的影響越來越受到關注。這些礦山在生產(chǎn)期間產(chǎn)生的揚塵更是形成近兩年河北省霧霾天氣的因素之一。

　　1.3關閉煤礦剩余資源

　　在煤礦關閉后，剩余了大量的資源，包括賦存剩余煤炭、煤層氣、煤矸石、礦井水、廢棄土地、地下空間、地熱等。對河北省主要礦區(qū)關閉煤礦山多要素調(diào)查的基礎上，初步掌握了研究區(qū)主要關閉煤礦剩余煤炭資源、土地、煤層氣(瓦斯)、遺留物資、礦井水、地下空間、煤矸石等資源情況。

　　2國內(nèi)外關閉煤礦生態(tài)修復成功案例

　　2.1國外對關閉煤礦山生態(tài)修復成功案例

　　早在第二次世界大戰(zhàn)前，美國及其他發(fā)達國家就已出臺了相應的政策法規(guī)，以強制執(zhí)行采礦后生態(tài)修復。如1977年頒布的SMCRA法規(guī)更成為其他國家的學習典范。其中德國、荷蘭、英國等發(fā)達國家主要針對各個關閉煤礦山的空間資源、地面資源、礦井水等資源進行利用改造，開拓了關閉礦井資源化再利用改造生態(tài)的模式，取得了一些成功的案例。如：德國將大型工業(yè)基地改造為一個以煤-鐵工業(yè)景觀為背景的大型景觀公園;結合關閉煤礦遺留的工業(yè)遺跡，新建了一個大型的購物中心，同時開辟了一個工業(yè)博物館。

　　2.2國內(nèi)對關閉煤礦生態(tài)修復成功案例

　　我國對關閉煤礦山生態(tài)修復工作萌芽于上世紀50年代末，起步發(fā)展在20世紀80年代后期，直到現(xiàn)在技術逐步成熟。煤礦開采不僅造成了土地資源和生態(tài)環(huán)境的破壞，還嚴重影響到了礦區(qū)社會的經(jīng)濟發(fā)展。在過去幾十年對關閉煤礦山生態(tài)修復治理過程中，有效地恢復和保護了開采沉陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境，取得了一些很好的成績。如：徐州賈汪潘安湖風景區(qū)利用采煤沉陷區(qū)，按照“宜農(nóng)則農(nóng)、宜水則水、宜生態(tài)則生態(tài)”的原則，形成層次豐富、空間景觀豐富、植被物種豐富的生態(tài)濕地空間;河北省邢臺市利用集中能源邢東礦采空區(qū)，建立集多元化一體的園博園。

　　3河北省關閉煤礦生態(tài)修復途徑

　　隨著科技進步，在全球范圍內(nèi)關閉煤礦山的生態(tài)修復技術包括受損土地恢復[5]、廢棄礦井資源再開發(fā)、合理開發(fā)和保護未利用廢棄地、地質災害防治、生態(tài)景觀建設等都有了顯著的發(fā)展和進步，為我國產(chǎn)業(yè)轉型和可持續(xù)發(fā)展提供了理論支持和實踐經(jīng)驗。以下從關閉煤礦山地質災害防治、地形地貌景觀和土地資源占用與破壞、廢棄礦井資源再利用等3個方面進行途徑探討。

　　3.1地質災害防治途徑分析對采礦造成的地面塌陷、地裂縫等土地破壞情況進行定量分析和評估，為科學、合理地選擇復墾方法、方案及耕地損失補償?shù)忍峁�決策依據(jù)。土地復墾與生態(tài)重建要按照“宜平則平，宜深則挖，宜充則填”的原則，因地制宜部署塌陷地區(qū)土地復墾工程�？偨Y出采煤塌陷地的治理恢復方案主要包括6種模式：①深沉陷區(qū)水面養(yǎng)殖復墾整理模式;②淺沉陷區(qū)復墾造地種植模式;③煤矸石充填沉陷區(qū)復墾建筑用地模式;④粉煤灰充填沉陷區(qū)復土營造人工林復墾模式;⑤深淺交錯未穩(wěn)定沉陷區(qū)用于魚鴨混養(yǎng)、果蔬間作的復墾模式;⑥利用大水面沉陷區(qū)興建水上公園復墾模式。

　　3.2剩余資源再利用途徑分析河北省主要礦區(qū)關閉后，剩余了可觀的土地、礦井水、地下空間、剩余煤炭、煤層氣、煤矸石等多種資源，特別是土地資源與剩余煤炭資源量的利用，在地表殘留了大量的廢棄設備與土地資源。這些剩余的設備與土地資源均可以再度使用，若直接對這些煤礦進行徹底關閉與廢棄，不僅會造成資源的巨大損失，還會影響到生態(tài)環(huán)境及當?shù)氐目沙掷m(xù)性發(fā)展[6]。

　　關閉煤礦資源再利用主要體現(xiàn)在綜合利用剩余的如下資源：地下空間的抽水蓄能發(fā)電，對剩余煤炭資源進行地下氣化，礦井水再利用(包括地下水原位或抽出凈化與利用技術、地下水庫技術及地下水熱聯(lián)用技術)，關閉煤礦瓦斯抽放技術等，使得這些資源可以變廢為寶。

　　3.3地形地貌景觀和土地資源占用途徑分析建議以景觀恢復和土地資源開發(fā)為主[7]。在城市發(fā)展區(qū)周邊，結合城市發(fā)展，通過對廢棄礦山的工程整治，改變成可供利用的土地資源;自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、地質公園和文物古跡保護區(qū)內(nèi)，通過山景、水景、人文景觀的再造和遺跡資源的保護，挖掘或創(chuàng)建新的旅游資源，建立休閑度假勝地或環(huán)境生態(tài)園區(qū);交通干線兩側覆土綠化，恢復或重建生態(tài)景觀。

　　4河北省關閉煤礦山生態(tài)修復途徑建議

　　關閉煤礦區(qū)域生態(tài)環(huán)境并非一成不變，可能由于持續(xù)沉陷或其他因素發(fā)生較大變化，也可能達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，而維持一種平衡。建議在維護良好的地質環(huán)境、降低和避免地質災害風險的前提下，采用多種手段和辦法，對煤礦山開采形成的地質災害成因、數(shù)量、強度、范圍和后果進行監(jiān)測，使得地質環(huán)境保護、治理與關閉煤礦地質資源的開發(fā)利用有機結合起來，最終形成“山水林田湖草”相間的格局。

　　4.1建立關閉煤礦生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建立關閉、生產(chǎn)礦井環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)礦井動態(tài)信息有效管理，為后續(xù)的資源開發(fā)、利用、環(huán)境保護提供基礎信息。開展關閉、生產(chǎn)礦井基礎數(shù)據(jù)庫建設，構建動態(tài)的煤礦資源、環(huán)境管理系統(tǒng)，為資源的精準利用和規(guī)劃部門提供決策支持。

　　4.2編制地質環(huán)境調(diào)查、評價與資源利用指南編制關閉煤礦山地質環(huán)境調(diào)查、評價與資源利用技術指南，構建關閉井工礦地表形變預測方法及柱式采空區(qū)煤柱穩(wěn)定性評價方法，研發(fā)關閉礦井地質災害治理關鍵技術與材料，保障關閉井工礦地面建構筑物及土地再利用安全，促進河北省在閉坑礦井地質環(huán)境監(jiān)測、調(diào)查、評價、資源再利用、環(huán)境管理方面的規(guī)范化。對已經(jīng)關閉的煤礦，完善閉坑管理，實現(xiàn)關閉煤礦資源利用與生態(tài)保護協(xié)同發(fā)展;對即將要關閉的煤礦盡快開展關閉礦井資源再利用規(guī)劃，充分銜接生態(tài)環(huán)境保護相關規(guī)劃，提前編制資源再利用及生態(tài)修復方案。

　　[參考文獻]

　　[1]周宏軒，陶貴鑫，徐辰，等.中國關閉煤礦區(qū)域生態(tài)恢復規(guī)劃進展[J].科技導報，2021，39(3)：18-28.

　　[2]陶貴鑫，周宏軒，孫婧，等.關閉/廢棄煤礦的生態(tài)修復研究進展及展望[J].中國礦業(yè)，2021，30(5)：12-19.

　　[3]陳中山，楊彪.河北省關閉煤礦“生態(tài)閉井”及關鍵技術探討[J].煤炭與化工，2021，44(2)：6-15.

　　[4]陳中山.邯邢地區(qū)關閉煤礦山剩余資源及再利用途徑探討[J].中國煤炭地質，2020，32(9)：116-121.

　　[5]張海珍，王琳，聶清莉，等.基于干擾理論的重慶市關閉煤礦廢棄地生態(tài)修復策略與方法研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)境，2020，47(4)：122-126.

　　[6]袁亮，姜耀東，王凱，等.我國關閉/廢棄礦井資源精準開發(fā)利用的科學思想[J].煤炭學報，2018，43(1)：14-20.

　　[7]楊利平.采煤沉陷對土壤生態(tài)修復的影響[J].能源科技，2021，19(3)：27-29.

　　作者：張素朋

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