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重慶市土木建筑學會

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重慶萬盛礦區(qū)礦毀地形成機理分析及恢復治理的方式分析

發(fā)布日期:2014-06-09  瀏覽次數(shù):1557
  一、概況 
  重慶市萬盛區(qū)位于重慶東南部,全國100個重點采煤市縣之一,重慶市重要的能源基地,是依托煤炭資源開發(fā)而興建、發(fā)展起來的典型資源型城市。礦區(qū)位于南桐煤田腹地,開采二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)煤系地層的煤層,含煤2-6層,其中可采1-3層(K1、K2、K3煤層),可采煤層總厚度3-8米,煤層穩(wěn)定,構(gòu)造簡單,煤種和煤質(zhì)以中-富灰、富-高硫肥煤、焦煤、氣煤為主,有少量貧煤,礦層傾角以傾斜為主,急傾斜煤層次之,少數(shù)為緩傾斜。截止2010年,該區(qū)累計探明煤炭資源儲量3.3億噸,已累計動用煤炭資源儲量2.38億噸,占該區(qū)煤炭資源累計探明儲量的72%,剩余煤炭資源儲量0.92億噸,煤炭資源已逐漸枯竭。而70多年來大規(guī)模煤炭開采造成地表沉陷范圍面積102km2,煤炭開采對礦山地質(zhì)環(huán)境造成了嚴重破壞,地表水體嚴重漏失,泉井枯竭,礦山地質(zhì)災害頻發(fā),土地資源與生態(tài)環(huán)境受到極大破壞。 
  經(jīng)實地調(diào)查,采煤沉陷區(qū)受采煤影響遭受到嚴重破壞(采動影響嚴重區(qū))的土地面積27.622 km2,其中耕地面積為14.786 km2,林地面積為10.774 km2,其它用地(如建筑用地等)面積為2.062km2,耕地及林地資源破壞嚴重,急需進行修復。該區(qū)域體土地資源破壞分布情況見表1。該區(qū)域內(nèi)地表塌陷嚴重,主要表現(xiàn)為地表陷坑及區(qū)域性整體沉降,據(jù)統(tǒng)計,該區(qū)域內(nèi)僅具有威脅對象的地面塌陷22處,分布面積7.87 km2, 面密度達到0.285,平均模量為143.12×104m3/ km2。
  二、采煤沉陷對土地資源的破壞機理分析 
  萬盛區(qū)采煤沉陷區(qū)屬低山、深丘地帶,地域廣闊,地形和地質(zhì)條件復雜多樣。沉陷區(qū)平地、山地地形交錯,地表巖層突露和表土覆蓋并存,采煤深陷是治理區(qū)最突出的地質(zhì)災害。由于煤炭資源開采引起采空區(qū)上方巖層產(chǎn)生變形、破壞、冒落,導致地表發(fā)生沉陷,隨著開采范圍的擴大,地表沉陷范圍也隨之增大,形成一個連續(xù)的下沉盆地(移動盆地)。按2010年以前形成的采空區(qū)計算,結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查綜合分析,采煤沉陷影響范圍已達102Km2。 
  根據(jù)礦區(qū)煤層埋藏特征及地區(qū)煤層開發(fā)順序(先采K2煤層作為解放層,再復1采K1煤層、復2采K3煤層),按照原國家煤炭工業(yè)煤行管字(2000)第81號文《關(guān)于頒布(建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程)》(附錄四)的規(guī)定進行計算,以重慶市萬盛區(qū)南桐煤礦為例,該礦區(qū)地表最大下沉值達1640mm,冒落帶高度達15.3m,K1煤層的導水裂隙帶達79.79m,計算結(jié)果見表2。 
  由于萬盛區(qū)采煤沉陷區(qū)地形地貌特點,采煤沉陷對土地資源的破壞機理主要表現(xiàn)為三個方面:一是地表塌陷坑、地裂縫直接破壞土地。萬盛區(qū)內(nèi)可溶性石灰?guī)r大面積出露,地表出露巖層以P1q+m、P2C、T1j、T2l地層碳酸鹽巖系為主,巖溶現(xiàn)象比較發(fā)育,P2C、T1f 、T1j、T2l為煤層頂板含水層,約占全區(qū)巖層厚度及面積的60%,巖溶景觀、巖溶裂隙、落水洞及地下暗河發(fā)育,一旦采煤形成的冒落帶連通落水洞等巖溶洞穴,地下空洞直接發(fā)展到地面形成地表塌陷。二是當受采動影響后,地下水位大幅降低而形成區(qū)域性塌陷,這類塌陷多位于相對平緩的槽谷地帶,破壞耕地嚴重。三是由于采動影響造成地表水下降,河水、山坪塘蓄水滲入井下,地表水體漏失嚴重,植被破壞,水土流失,土層厚度變薄,土地有效耕種層減少,糧食減產(chǎn),部份區(qū)域甚至絕收。
  三、礦毀地恢復治理方案探討 
  (一)礦毀林地恢復治理方案探討 
  治理區(qū)采礦影響嚴重區(qū)損毀林地面積10.774km2,現(xiàn)狀以山區(qū)為主,受煤礦開采的影響,區(qū)內(nèi)地面出現(xiàn)塌陷坑、區(qū)域整體沉降、地裂縫導致采動影響嚴重區(qū)土地破壞現(xiàn)象嚴重,為恢復原有林地生態(tài)功能,重塑萬盛區(qū)生態(tài)環(huán)境,擬對破壞嚴重區(qū)域的林地進行恢復治理,根據(jù)現(xiàn)狀地形,堅持因地制宜、適地種樹的原則在林地恢復區(qū)選擇耐旱樹種,種植樹種為山桐子(喬木)、花椒(落葉灌木、小喬木)、棗樹(落葉喬木)樹種。 
  根據(jù)植物特性,山桐子種植株行距3米×4米,挖長寬深50-70cm的栽植穴;花椒種植株行距3米×4米,挖長寬深50-70cm的栽植穴;棗樹種植株行距3米×5米,挖長寬深60-80cm的栽植穴。林地修復區(qū)內(nèi)種植花椒4.0577km2,種植山桐子3.8276km2,種植棗樹2.8707km2,為每穴栽植1株,苗木直立穴中,分層覆土、踏實,埋土至地徑以上2cm,栽后澆水。 
 。ǘ┑V毀耕地恢復治理方案探討 
  治理區(qū)采礦影響嚴重區(qū)損毀耕地面積14.786km2,現(xiàn)狀以丘陵山區(qū)為主,受煤礦開采的影響,區(qū)內(nèi)地面出現(xiàn)塌陷坑、整體沉降、地裂縫現(xiàn)象導致采礦影響嚴重區(qū)土地破壞現(xiàn)象嚴重,現(xiàn)狀水土流失嚴重,有效土層較薄,現(xiàn)狀土層厚度均小于30cm,不能達到農(nóng)作物生長要求的有效耕作層要求,為達到農(nóng)作物生長要求的土層厚度不小于50cm的要求,需對該區(qū)域耕地實施修復,耕地修復方式主要采用覆土的方式增厚有效耕作層。對不能達到有效土層厚度的區(qū)域覆土,項目區(qū)耕地恢復區(qū)現(xiàn)狀土層厚度不足30cm厚,為了保證有效耕作土層厚度50cm以上,覆土厚度30cm。 
  四、礦毀耕地恢復治理覆土土源平衡計算 
  經(jīng)計算,治理區(qū)覆土量為443.58萬m3,經(jīng)實地調(diào)查分析,治理區(qū)土源主要選擇萬盛區(qū)內(nèi)露天開采非煤礦山采石場的棄土,萬盛區(qū)內(nèi)現(xiàn)有非煤礦山較多,礦山開采過程中剝離表土層往往產(chǎn)生大量棄土,棄土主要堆放于礦區(qū)附近,土壤類別以耕種土為主,內(nèi)部有少量石渣,土質(zhì)較好,能達到農(nóng)作物耕種的要求。 
  經(jīng)計算分析,非煤礦區(qū)采場內(nèi)可提供土源455.09萬m3,耕地恢復土源需求量443.58萬m3,治理區(qū)土源有保證,能夠滿足區(qū)內(nèi)覆土需求。 
  五、項目效益分析 
  通過對礦區(qū)礦毀地恢復治理項目的順利實施,不但能夠消除礦山地質(zhì)環(huán)境隱患,使本地區(qū)群眾的生命財產(chǎn)安全得到保障,提高礦區(qū)群眾的生活質(zhì)量,人民生活安居樂業(yè),社會更加穩(wěn)定,還可恢復采動影響嚴重區(qū)損毀林地約10.774km2和損毀耕地14.786km2,據(jù)地區(qū)經(jīng)驗估算,根據(jù)耕作條件,可適當安排花椒、山桐子、大棗等林作物和蔬菜、瓜果等農(nóng)作物,根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗,年均可創(chuàng)造產(chǎn)值約4300萬元,為可緩解各種資源矛盾和人地矛盾,促進農(nóng)戶增收,促進資源枯竭城市的經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。對構(gòu)建和諧社會,加快萬盛區(qū)城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,具有十分重要的意義。 
  六、結(jié)語 
  重慶市萬盛區(qū)經(jīng)過70多年來大規(guī)模煤炭開采造成地表大面積沉陷,面積達102km2,地表水體嚴重漏失,泉井枯竭,礦山地質(zhì)災害頻發(fā),土地資源與生態(tài)環(huán)境受到極大破壞,其中遭受到嚴重破壞(采動影響嚴重區(qū))的土地面積27.622 km2,主要為耕地、林地資源。為恢復土地功能,對損毀林地采用種植耐旱經(jīng)濟作物,對損毀耕地采用覆土增厚有效耕作層的方法進行恢復治理。針對礦區(qū)土地稀少的客觀實際,有效利用區(qū)內(nèi)采石場剝土量既可解決覆土土源的問題,還可使生態(tài)環(huán)境不受破壞,土地用量基本平衡。通過對礦毀地的恢復,既可恢復環(huán)境,又能增加當?shù)剞r(nóng)戶收入,對構(gòu)建和諧社會,加快萬盛區(qū)城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,具有十分重要的意義。
 
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