沈阳中地土地科技服务有限公司 毛艳翔
一、引言
地面沉陷在我国可分为岩溶沉陷、采空沉陷及黄土沉陷三种。
采空沉陷是因矿产开采而引发的一种地质灾害,是地下有用矿物采出后,开采区域周围岩体的原始应力状态受到破坏,应力重新分布,以达到新的平衡,在此过程中,岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的开裂、冒落等破坏现象。
积水采空沉陷地是指沉陷地由自然降水、地表水或地下潜水的流动而在沉陷地形成一定积水面积的土地。积水采空沉陷地可分为季节性积水和永久性积水两种情况,季节性积水是指由于雨季或地表水的流动而形成的季节性积水,可以疏干,土地的生态系统未发生改变。永久性积水是指沉陷区的最大沉陷深度大于或等于潜水位埋藏深度时,而在沉陷区形成的永久性积水。其土地生态系统向沼泽化方向发展。
二、现状及影响因素
采空沉陷主要出现于20世纪70年代以后,尤其是近10年来,随着我国采矿业的发展,尤其是大量个体业者进行采煤采矿活动,使得采空塌陷在各地频频发生。从成因上看,主要是由于盲目开采及滥采等不合理行为,加之爆破等一些震动因素,使得顶板较薄(最薄不足1米)处塌陷。据不完全统计,我国因采矿业造成的地面塌陷面积已达500—600万亩,其中耕地为130万亩,至1996年全国仅采煤活动引起的地表沉陷面积约有0.3公顷沉陷面积,据调查测算,井下开采每万吨原煤造成的土地塌陷在0.5—8亩之间,平均为2—3亩。按我国原煤产量推算,每年仅采煤行为导致的土地塌陷即达40万亩。而积水沉陷的面积随着沉陷地的面积的扩大而扩大。其面积占沉陷区面积很大比例,以辽宁省的抚顺、阜新、铁法、沈阳四矿区为例,其积水沉陷地面积与沉陷地面积如表所示。
辽宁部分矿区塌陷地与积水塌陷地面积统计表
积水沉陷地面积的大小除与沉陷面积地的大小有直接关系外,还与降雨、地形和地下潜水的埋藏深度等因素有关。如江苏省张双楼煤矿地处黄淮海冲积平原,属高潜水位厚冲积层地区。据统计,至2003年底,该矿采煤塌陷地面积达到4.28平方公里,其中积水区面积2.06平方公里,已稳定面积约1.38平方公里。
三、问题及危害
有用矿物的大规模开发和利用,既给人类带来巨大的经济效益和社会效益,除此以外也对人类生存环境产生一系列的消极影响。其中,开采沉陷引起地表的变形和下沉,在某些情形下可能导致灾难性的后果,可能造成人员的大量伤亡及部分生产矿山不能正常使用和主要的地表建筑受到损害。开采沉陷对环境的影响突出表现在:地表耕地受到破坏;平原地区大片地表移动盆地积水;干旱山区由于地表水系受到破坏,使居民生活用水和灌溉用水发生困难;受采动的山地产生滑坡,危及建筑物、水体、铁路和生活设施等的安全。
积水沉陷地作为开采沉陷地的一种特殊的形式,除了具有沉陷地的危害之外,还有其他的危害特征。主要表现在:
1.造成地面村庄建筑物的破坏
沉陷区积水使其长时间受水浸泡,严重影响其正常使用,最终造成村庄被迫搬迁重建。
2.造成了建筑用地极度缺乏
在区域人口稠密、经济发达地区,大面积的积水沉陷区造成了搬迁村庄选址困难或远离旧址。
3.造成耕地的永久破坏
由于沉陷区的积水使原来耕地形成湿地或沼泽化,无法耕种,造成耕地资源的短缺。
4.造成环境恶化
采矿沉陷地内积水由于水体不流动且靠近矿山与矿物接触,水体受到污染,使当地的环境恶化,危害到当地居民的生产生活。
四、防治与治理
积水采空沉陷地作为一种地质灾害,其存在直接危害到人们的生产生活,造成土地资源的浪费,环境的恶化等不利影响。所以对积水采空沉陷地的综合治理对社会经济的发展具有重大意义。
积水采空沉陷地的综合防治,首先从根本上要防止沉陷地的形成,这就需要在开采矿产的同时,研究出经济可行减轻地表下沉的技术。对于流体矿物的开采(主要指水资源),在超采地区,要实行开采总量控制,有条件的地区要回灌补源,增加地下水资源量。对固体矿物开采,目前经济可行减轻地表下沉的井下开采技术,主要有大条带协调式全采法、冒落条带法、充填条带法、水矿充填法、矸石风力充填法和离层带注浆弃填法等。
对于已经形成积水的采空沉陷地区,其治理要根据当地的自然和社会情况,按因地制宜的原则和沉陷区的土地复垦结合进行。其主要的治理方式有:
1.复垦为农地、林地
在适宜栽农作物的积水较浅沉陷区,在水源充足的地方,可复垦为水田,不宜发展水田的地方,在把积水疏干后,覆土造田,种植合适的农作物或植树造林。在积水较少的地方尽量采用人工挖掘、回填和平整的方法,这样对耕作层土壤的破坏较轻、土壤肥力损失少,土地生产力可很快恢复到原有水平。在积水较多的沉陷区,不能采用人工挖掘、回填和平整的,要在复垦后进行土壤的培肥改良。
2.复垦为水产品养殖区
在适宜发展水产品的地方,在积水浅的地方,可种植莲藕、茨菇、茭白等水产经济作物。在积水较深的沉陷坑,按照规划设计,可挖深建成标准化养鱼池。
3.复垦为建筑用地
在地理位置较好,交通方便的积水沉陷区,在把积水疏干后,经回填稳定后可以用作建设用地。
4.复垦为公园
在离居民区较近的大面积沉陷水域,在经合理的规划设计,美化、绿化后建成人工湖,美化当地环境,供居民休息游览。
5.复垦为湿地生态系统
在积水面积大,积水深且位置靠近河流、湖泊的沉陷区,可以通过种植芦苇等水生植物,变成湿地生态系统,可增加当地生物多样性,改善当地小气候,成为人们休闲旅游的场所。
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