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中国科技论文在线矿区塌陷地复垦方法研究吴振华，徐目圣，李雪*作者简介：吴振华（1989-），男，在读研究生，研究方向：土地复垦.E-mail:[e-mail]（中国矿业大学环境与测绘学院）5摘要：煤炭的开采促进了人类社会发展的同时破坏了人类赖以生存的土地。本文在全面分析文献及前人研究的基础上，明确指出了土地复垦问题的艰巨性与紧迫性，介绍了各种土地复垦的方法，尤其对几种常用的方法进行了应用条件分析以及优、缺点分析。最后，分析了祁东煤矿塌陷区土地复垦所采用的各种方法。关键词：矿区；塌陷地；土地复垦；方法10中图分类号：TD88StudyonthemethodoftheLandReclamationintheminingareasubsidedLandWuzhenhua1,XuMusheng2,LiXue215(1.SchoolofEnviromentscienceandSpatialInformatics,ChinaUniversityofminingandtechnology;2.SchoolofEnvironmentscienceandSpatialInformatics,ChinaUniversityofminingandtechnology)Abstract:Coalminingpromotedthedevelopmentofhumansociety,andatthesametime20damagedthesurvivalofhumansland.Thisarticlebasedonanalysisofliteratureandpreviousstudiescomprehensively,clearlypointedouttheenormityoftheproblemoflandreclamationandurgency,describesvariousmethodsoflandreclamation,especiallyonseveralcommonlyusedmethodsofapplicationconditionsandexcellent.defectsanalysis.Atlast,ThispaperanalyzesvariouskindsofmethodofthelandreclamationinQidongminingareasubsidedland.25Keywords:Miningarea；SubsidedLand；LandReclamation；Method0引言我国是产煤大国，煤炭产量居世界第一。煤也是我国的重要能源之一，在我国的能源结构中占一次能源生产、消费总量的74%左右，并且我国以煤为主的能源结构短期不会改变，30煤炭的开采为我国社会主义现代化建设做出了巨大的贡献。但与此同时煤炭的开采又造成了大面积的土地破坏，使许多农民失去赖以生存的土地，加剧了人地矛盾，影响了区域经济的发展。实践证明，土地复垦是土地再生的一种有效手段，保护耕地是中国的一项基本国策，为确保我国1.2亿hm2的耕地红线，矿区塌陷地土地复垦刻不容缓！1矿区塌陷地与土地复垦的涵义351.1矿区塌陷地的涵义矿区塌陷地是指矿山资源开采以后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，依次发生冒落、断裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，形成一个比采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆地，因采矿而造成地表破坏的区域被称之为矿区塌陷地。年生效实施的《土地复垦规定》，将土地复垦定义为：对各种破坏土地“恢复到可供利用状态的活动”。基于国外的定义，土地复垦（Reclamation或LandReclamation）不仅要求恢复土地的使用价值，而且要求恢复的场所保持环境的优美和生态系统的稳定，其目的就是：重新恢复利用土地，恢复被扰动或损毁的环境。2矿区塌陷地复垦方法45我国的复垦工作起步相对较晚，70年代才开始自发、零星的复垦，80年代前半期是理论研究及试验复垦阶段，80年代末到90年代的探索阶段，直到1998年我国成立国土资源部，并设立了耕地保护司和土地整理中心，土地复垦工作进一步规范化、科学化，因此，已稳沉塌陷地复垦技术得到了很多的研究和实践初步形成了采煤塌陷地复垦的技术体系。2.1挖深垫浅复垦方法50挖深垫浅复垦方法顾名思义，即用挖掘机械将沉陷深的区域继续挖深，形成水（鱼）塘，取出的土方充填至沉陷浅的区域形成陆地，将造地与挖塘相结合。依据复垦设备的不同，可以细分为：泥浆泵复垦技术、拖式铲运机复垦技术、挖掘机复垦技术、推土机复垦技术。2.1.1泥浆泵复垦技术泥浆泵复垦方法实际上就是模拟自然界水流冲刷原理，运用水利挖塘机组将机电动力转55化为水力而进行挖土、输土和填土作业，即由高压水泵产生的高压水，通过水枪喷出一股密实的高压高速水柱，将泥土切割、粉碎，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合液，再由泥浆泵通过输送管压送到待复垦的土地上，然后泥浆沉积排水达到设计标高的过程。2.1.2拖式铲运机复垦工艺拖式铲运机实质为一个无动力的拖斗，在前部用推土机作为牵引设备和匹配设备进行铲60装运土作业。铲运机由一个带有活动底板的铲斗、4个轮胎和液压系统组成，其中铲斗的活动底板有锋利的箕形铲刀，用于剥离土壤。用拖式铲运机的铲斗和推土机的推斗将土方从“挖深区”推或拉至“垫浅区”，对“垫浅区”进行回填。铲运机前面带推土机，前推后拉，既可推土又可挖土和运土，具备铲、运、填、平等多种功能，工艺简单，操作方便，省时省力。2.1.3挖掘机复垦技术65挖掘机复垦方法即用“分层剥离，交错回填”的土壤重构方法和数学模型进行复垦，剥离采用挖掘机，运输使用四轮翻斗车或卡车。2.2充填复垦方法充填复垦方法即利用土壤和易得的矿区固体废弃物（如煤矸石、粉煤灰等）及垃圾、湖泥、水库库泥等来充填采煤塌陷地，恢复至设计地面高程来复垦土地。该方法的应用条件是70有足够的充填材料且充填材料无污染或可经济有效的采取污染防治措施。优点是既解决了沉陷地的复垦问题，又进行了固体废弃物的处理，其经济环境效益显著。缺点是土壤生产力一中国科技论文在线般不是很高，并可能造成二次污染。2.2.1煤矸石充填复垦方法煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一75种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石复垦可分成三种情况:新排矸石复垦、推平老矸石山复垦和预排矸复垦。新排矸石复垦，是利用排矸复田系统，将矿井新产生的煤矸石直接排入塌陷坑，推平复土造田；推平老矸石山复垦，是利用矸石堆积存的矸石做复田的充填材料，并推平老矸石山，在其上复土绿化或处理矸石山作为它用；预排矸复田，是在建井过程和生产初期，在采区上方地表预计要发生下沉的地区，将表土取出堆放在四周，按预计80的下沉等值线图，预先排放矸石，待到下沉停止、矸石充填到预期水平后，再将堆放在四周的表土推在矸石层上复土成田。2.2.2粉煤灰充填复垦技术采煤塌陷地粉煤灰充填复垦方法是将粉煤灰直接充填到塌陷地，恢复到设计地面高程，然后根据复垦目的进行土壤重构，整平造地。也可以利用电厂原有设备和增加所需要的85输灰管道，便可将灰水直接充填塌陷区。贮灰场沉积的粉煤灰达到设计标高后停止冲灰，降水排净，然后覆土。2.2.3其它充填复垦技术除了煤矸石与粉煤灰外，露天采矿剥离物、垃圾、湖泥等也可以作为充填物进行充填复垦，其技术工艺与上述大体相同这里不再介绍。902.2.4采煤沉陷地无害化充填复垦新技术模式煤矸石、粉煤灰等工业废弃物往往含有有毒物质，耕地是人类最宝贵的土地资源，为提高耕地生产力，实现绿色生产和生物多样性，近年来，国外提出了增加隔离层和覆盖层等方法，来防止充填材料中的毒物渗透进地下水和上覆耕作层土壤，但对隔离层的材料和厚度等详细的特征方面还处于探索阶段。952.3矿区塌陷地复垦的其它方法2.3.1沉陷地土地平整技术土地整平技术是沉陷地复垦方法中的一项比较基本的方法，主要是消除附加坡度、地表裂缝以及波浪状下沉等破坏特征对土地利用的影响。适用条件：主要用于中低潜水位沉陷地的非充填复垦、高潜水位沉陷地的充填复垦，100以及与输排法配合用于高潜水位沉陷地的非充填复垦等。在进行沉陷地平整时，一方面应设计好标高，使地面平整度符合规定要求，另一方面土地平整要与沟、渠、路、田、林、井等统一考虑，避免挖了又填，填了又挖的现象。梯田式复垦方法梯田式复垦就是根据沉陷后地形与土质条件与耕作要求，合理设计出梯田断面，将沉陷105地整理成梯田。2.3.3疏排复垦方法输排法是将开采沉陷积水区通过强排或自排的方式实现复垦，即采用合理的排水措施（如建立排水沟、直接泵排等），开挖沟渠、疏浚水系，将沉陷区积水引入附近的河流、湖泊或设泵站强行排出积水，使采煤沉陷地的积水排干，再加以必要的地表整修，使采煤沉陷110地不再积水并得以恢复利用。开挖沟渠、疏浚水系是防止和减轻低洼易涝地渍害的有效途径。适用条件：地表沉陷不大，且正常的排水措施和地表整修工程能保证土地的恢复利用，多用在低潜水位地区或单一煤层，较薄煤层开采的高、中潜水位地区。优点：工程量小投资少、见效快，且不改变土地原用途。缺点：需对配套的水利设施进行长期有效的管理以防洪涝、保证沉地的持续利用。1152.3.4生态农业复垦方法生态农业复垦是以生态学和生态经济学原理为指导，对采矿破坏土地复垦并实施现代集约型生态农业的技术体系，不仅整治了采矿废弃的土地，恢复、改善了矿区的生态环境，而且还克服了常规农业能量消耗高、农业生产成本高、效益低、动植物品种单一及其结构单调等缺点。1202.3.5井下充填复垦方法井下充填复垦技术是利用填充物直接进行井下充填，以减少或避免地面沉陷，是土地复垦的预防技术。填充物可以是煤矿固体废弃物、水泥、沙子、河泥等。2.4生物复垦方法近年来，我国与国外在土堤复垦领域合作与交流日见增多，复垦方法从“工程复垦”向125“生态复垦”发展，并将是新的发展趋势。2.4.1生物复垦的概念对于生物复垦（biologicalreclamation）概念，当前有许多不同看法，煤科院唐山分院的李树志把生物复垦定义为采取生物等措施恢复土壤肥力生物生产能力，建立稳定植被层的一切工程和技术活动。河南理工大学的张合兵认为生物复垦指的是根据土地复垦区土地利用方130向，采取包括肥化土壤、微生物培肥等在内的生物方法，改变土壤新耕作层养分状况和土壤结构，增加蓄水、保水、保肥能力，创造适合农作物正常生长发育的环境，维护矿区生态平衡的技术体系。还有一些学者认为生物复垦是对已破坏的土地完成工程措施后，采用农业技术和改进水利等措施，提高其肥力和建立稳定植被的活动。2.4.2常用的生物复垦方法135（1）酸碱中和法值是土壤化学特性的一个重要指标，它对土壤的肥力和作物的生长有很大的影响，土壤的PH值过大或过低都不利于作物的生长。对于矿区中采用粉煤灰、煤矸石废弃物等充填复垦后的土地，土壤要么呈酸性，要么呈碱性。在复垦实施过程中，可适量对土壤加入合适材料混合，使土壤达到适合植物生长的PH值。该措施除了降低土壤的酸碱度外，140还能促进微生物活性，增加土壤中的钙含量，改善土壤的结构，并减少磷被活性铁、铝离子固定。（2）绿肥法绿肥是改良复垦土壤、增加有机质和氮磷钾等多种营养成份的最有效方法。凡是以植物的绿色部分当作肥料的称为绿肥，绿肥多为豆科植物，它是改良复垦土壤，增加有机质和氮145磷钾等多种营养成分最有效的方法。绿肥一般含有15～25%的有机质和0.3～0.6%的氮素，其生命力旺盛，在自然条件较差，较贫瘠的土地上都能很好的生长，它根系发达，能吸收深层土壤的养分，绿肥腐烂后还有胶结和团聚土粒的作用，从