煤炭作为我国的主体能源,在保障国家能源供应的同时,其开发形成了约200万hm2的采煤沉陷区,并以每年约7万hm2速度增加,按现有生产规模预计到2030年将达280万hm2,目前采煤沉陷土地复垦率仅为35%左右。
习近平总书记多次视察采煤沉陷区治理工作,2018年9月28日视察抚顺矿业集团西露天矿时强调,开展采煤沉陷区综合治理要本着科学的态度和精神,搞好评估论证,做好整合利用这篇大文章。
多年来,广大学者和科研工作人员依托国家科技支撑计划、“863”计划等项目,以我国土地资源紧张的华北和华东、干旱半干旱的西北等煤炭主产区的采煤沉陷区为研究对象,做了大量的基础研究和相关试验,攻克了采煤沉陷区治理领域的多项技术难题,创建了一系列的相关技术理论:(1)开展了厚松散层采煤沉陷区土地损伤机理和土壤质量演变规律研究。(2)开展了厚松散层煤炭开采条件下地表残余变形时空演变规律研究。(3)开展了高潜水位采煤沉陷区植被由旱生向水生演替、生态由陆生向水陆复合系统演变的特征研究。(4)开展了干旱半干旱区煤炭开采沉陷受损生态系统演变规律研究。
我国采煤沉陷区治理技术研究起步于20世纪80年代,煤炭科学研究院唐山分院在国内率先开展了采煤沉陷区造地复田技术研究,提出了采煤沉陷区土地复垦利用的基本途径与技术方法,奠定了我国采煤沉陷区土地复垦技术的基础,在后续完成的国家“863”计划、国家科技支撑计划、各部委与企业课题研究中,拓展了采煤沉陷区农业复垦、建筑物建设、人工湿地修复“三大技术体系”。
农业复垦治理方面,山东济宁市通过动态采煤沉陷区预复垦治理,实施了南阳湖农场一二分场采煤沉陷区农业复垦工程,治理济宁二号矿采煤沉陷区511.52 hm2,恢复耕地351.34 hm2,改变了采煤沉陷区季节性积水及地表倾斜现状,使采煤沉陷区成为可持续利用的高产、高效农田。
城市建筑群建设方面,安徽淮北市通过采煤沉陷区的城市发展规划调整与建设利用实践,向采煤沉陷区拓展城市发展空间,解决了城市建设用地瓶颈;在完成的285 km2的城市发展规划中利用采煤沉陷区120 km2,其中规划城市建设用地60 km2;目前主城区建设利用采煤沉陷区42 km2,占城市建成区面积的53.3%;建设多层、中高层、高层建筑物面积累计2 750万m2,最大单体建筑面积达18.6万m2。
人工湿地建设方面,江苏徐州市利用城市周边采煤沉陷积水区高标准规划建成潘安湖、凤鸣溥、九里湖等核心湿地景观,其中仅潘安湖治理项目就形成湖区约400 hm2(6 000余亩),彻底改变了矿区传统破旧的落后形象,使之成为了徐州市新的“后花园”。
目前,虽然我国在采煤沉陷区治理方面有了长足的发展,但在诸多方面仍存在一定程度的不足,制约着我国沉陷区治理工作的有序进行。主要体现在以下6个方面:(1)法律体系不完善。(2)缺乏针对性土地政策。(3) 尚未建立国家、省部委、地方协调统一的监管体系。(4)土地权属人缺乏治理积极性。(5) 治理资金落实难。(6)有效治理技术缺乏。
当前亟需加强的采煤沉陷区治理技术研究主要有以下6 个方面。
(1) 开展城市周边采煤沉陷区规模性的建设用地开发,研究采煤沉陷区城市功能开发、复杂地质采矿条件的采动地基精准勘察与处理、规模化建(构)筑物抗变形建设技术等,解决矿业城市建设用地瓶颈制约问题。
(2) 开展积水采煤沉陷区规模性的城市湿地功能开发,研发积水沉陷区微地貌景观整治、湿地水维系、湿地水质修复、植被景观构建等技术,带动采煤沉陷区周边土地的增值与开发利用。
(3) 开展远离城市采煤沉陷区的规模性治理,研发采煤沉陷区高标准农田、特色农业、养殖业、旅游业等产业规模化开发建设技术,带动当地经济的发展与产业转型。
(4) 开展西部干旱半干旱区煤炭基地生态修复与土地整治技术,开发西部开采扰动区生态人工干预、生态自修复诱导与促进等技术,构建优于开发前的生态环境。
(5) 开展煤炭低损害开采关键技术研究,开发采前预测、地面生态正演促进与损伤预治理、井下精准局部充填等技术,实现开采损害的源头保护与治理。
(6) 开展资源枯竭矿山地上、地下空间转型利用开发,研究矿山地上下空间城市开发建设、战略和特殊物资储存、高附加值农业生产等治理利用技术,实现煤矿的成功转型利用与再发展。