湖泥充填采煤塌陷區復墾技術

摘 要：中煤集團大屯公司徐莊煤礦1973年開工建設，1980年投產，生產至今已36年，煤礦持續開采，造成大量農田塌陷，生態環境也遭到破壞，礦區勞人土地比急劇下降，社會矛盾正在加劇，礦區的生產生活穩定受到威脅。到2006年徐莊煤礦東部采區2300畝塌陷農田已處于穩沉狀態，整個塌陷連成一片沼澤，農民無法耕種，作為央企的大屯公司抱著對國家、對社會、對子孫后代負責任的態度，積極思考采煤塌陷的治理，進行礦區沉陷地復墾與礦區生態修復與生態重建，是當前煤炭企業應當迫切關注的問題之一。

關鍵詞：湖泥；充填；復墾；工藝

一、大屯礦區沉陷地基本情況

大屯公司徐莊礦東臨微山湖，由于礦區采煤塌陷，有限的耕地變得越來越少，如何處理塌陷耕地問題，企業根據江蘇省下發的煤礦塌陷地補償辦法，一年兩季對塌陷農田給予補償。這種辦法的優點是一次性費用少，缺點是補償無限期無盡頭，隨著破壞面積的逐漸加大，企業用于土地補償的費用也急劇上升，企業不堪重負，噸煤賠償成本呈指數猛增。

二、大屯礦區沉陷地復墾方案

（一）湖泥充填復墾

大屯礦區沉陷地的治理本著從實際出發、因地制宜、經濟合理的原則，借鑒國內外成熟的技術和經驗，結合礦區實際情況選擇可行性的復墾方案，大屯公司徐莊煤礦東臨微山湖下級湖，由于煤礦開采塌陷，土資源十分緊張，無多余土可取，為了100%的恢復塌陷區耕種，土是關鍵，微山湖獨特的地理優勢，解決了土源問題。微山湖東西長148公里，南北寬平均48公里，上級湖蓄水區水面較深，不宜取土，而下級湖是沼澤區，平均水深不到2米，覆土層厚而肥沃，取湖泥復墾是解決土源的唯一途徑，如何將湖泥運送到塌陷區充填，最先設計方案是：挖泥船挖泥、裝船、運到湖岸，再裝車倒運，核算成本造價過高不適宜。

（二）湖泥充填施工工藝

1.設立取土區域

京杭運河在微山湖西岸，取土必須越過京杭運河，在不妨礙水運航道通行的區域，首先在設定的取土區內探測水深，覆土層的厚度，流沙層的埋深，然后把取土區設置為長2公里、寬1公里的長方形，并建立明顯標志，縱向寬度根據絞吸式挖泥船的刀寬設置標志，防止挖泥船下一刀割空刀或半刀，影響挖泥船的效率。

2.正確鋪設輸泥管線

絞吸式控泥船通過管線將湖泥輸送到塌陷區，管線的鋪設非常重要，施工區和非航道區采用浮管，橘黃色浮筒將輸泥管子托起，醒目的浮筒顏色防止其他船只碰撞。航道區采用沉管以便通航。充填區管線的鋪設是充填復墾的重點，挖泥船吸取的泥漿通過長距離管線輸送，出泥口噴出的有泥漿和小型球狀固體泥球。長時間不延伸管線，形成堆積，阻礙泥漿前流，增大后期平整難度。所以在充填工程中要均勻的移動，逐節延伸出泥管線，使固狀球體土堆與糊狀泥漿均勻分布，防止糊狀泥漿難以固結。

3.復墾區圍堰打設

為了防止前沖泥漿的外流，復墾區必須打設圍堰，起初設計草袋子裝土填筑，核算成本過高，礦區廢棄物煤矸石無法處理，利用煤矸石填筑圍堰一舉兩得，圍堰的設置不得全封閉，必須留有退水口，因絞吸式挖泥船輸送泥漿含水量較大，退水口應設在出泥口最遠區域，使前沖的泥漿在遠距離的運行中逐步沉淀。

4.挖泥船施工

絞吸式控泥船的施工特點是，轉輪刀割泥、攪拌、吸取、輸送，挖泥船不斷的向前移動，衡接船體的輸泥管線，擺動自如，在施工范圍區，管線連接一根鋼管，一根配套的高壓彈簧橡膠軟管，連接長度應滿足施工船的活動范圍。

5.排放沉淀水

絞吸式控泥船將泥土和水攪拌成一定的濃度，通過高壓泵輸送到充填區。大量的泥漿水瀉到復墾區，復墾區的容量是有限的，必須外排。出水口建有上下兩節閘門的閘口，低層閘門高度是充填設定的泥漿高度以上0.2米，充填前沖泥漿通過長距離沉淀，上層清水通過開啟上節閘門向外排放，使復墾容量保持平衡。

6.固結

絞吸式控泥船在輸送泥漿時，通過高壓輸送，大量的前沖泥漿淤積在某一區域，逐步抬高，自然固結非常困難，2-3年自然固結表層厚度不到0.6米。機械無法施工，只有人工開挖排水渠降水，降低土層含水量使之固結，固體球狀土塊充填區固結度非常好，建議塌陷深度超過3米的區域不宜泥漿充填復墾。

三、大屯礦區湖泥充填復墾土壤分析

采用湖泥充填采煤塌陷地是我國土地復墾技術與方法上的一個補充。為了驗證湖泥復墾后不會對土壤帶來二次污染，分別對徐莊礦四村復墾區（一區）、復墾區（二區）的土壤、復墾區附近村莊（三區）對照土壤采樣，并進行Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等重金屬以及全鉀（K2O）、全磷、全氮和有機質等養分含量的測定。

按照徐州地區土壤環境背景值進行評價，評價對象除了二區20-40cm處綜合指數為2.01外，其他各樣點（1.50、1.48、1.38、1.40）均滿足耕種條件。

以國標土壤環境質量Ⅰ級標準來評價研究對象，也是除了二區20-40cm處綜合指數為1.12外，其他各樣點（0.95、1.00、1.00、1.01）包括對照土壤（0.98、1.03）的內梅羅綜合指數P綜均為1左右，可以確定為Ⅱ級土壤，污染等級屬于尚清潔。湖泥充填復墾土壤的環境質量可以認定為Ⅱ級土壤。

四、經濟、社會、生態效應

徐莊礦四村采煤塌陷地通過湖泥充填復墾，使原來的2300畝塌陷區恢復耕種，以前滿眼看去一片水澤，雜草叢生，現在平整的土地上綠油油的麥苗長勢喜人，一年兩季的好收成，使種地的農民信心滿滿，收成好收入高，使礦區地少人多矛盾得以緩解，社會穩定得到保障，生態環境得以改善。

五、結論

大屯礦區與微山湖毗鄰，微山湖湖泥資源豐富，湖泥沉積湖底多年，經過多年的沉積，有機質含量高、肥力較好，用量不受限制，成本低，這為采用湖泥充填方法復墾采煤塌陷區提供了得天獨厚的物質條件。自主創新湖泥充填復墾法，利用絞吸式挖泥船通過管道將湖泥輸送到沉陷區，經現場施工實踐不斷的總結，改進施工工藝，使湖泥充填技術逐步完善，在條件具備的地區可以廣泛使用。建議：塌陷區深度超過3米以上，不宜泥漿充填復墾，因為泥漿過深無法自然固結。

作者簡介：徐國庶（1965-），男，漢族，安徽和縣人，本科，工程師，研究方向：主要研究采煤塌陷區復墾方案可行性及充填材料的研究，《大屯礦區土地復墾與生態重建研究》獲中煤科學技術進步一等獎。