南水北調東線一期工程沿線采煤沉陷區現狀與影響初探

趙 倩

南水北調東線一期工程沿線采煤沉陷區現狀與影響初探

趙 倩

一、概述

南水北調東線一期工程輸水沿線的徐州、棗莊、濟寧等地是華東地區重要的煤炭基地，有的煤礦開采已逾百年，地下煤礦開采必然會導致土地沉陷，沿線部分礦區已形成大小不等的采煤沉陷區，有的采煤沉陷區就處于輸水工程下部或毗鄰輸水工程，采煤沉陷會對地上的水利、建筑、交通、電力等工程產生不同程度的影響，對東線一期工程也產生了一定的影響。

二、東線一期工程概況

南水北調東線工程從江蘇揚州市附近的長江下游干流取水，基本沿京杭運河向北輸水，為黃淮海平原東部和山東半島補充水源。工程分三期建設，一期工程已于2013年通水，后續工程也在開展前期工作。

東線一期工程主要涉及山東和江蘇兩省，利用京杭大運河以及與其平行的河道輸水，黃河以南分13個梯級抽調江水向北輸入東平湖，出東平湖后分兩路，一路向北穿黃河后經小運河接七一、五六河自流到德州大屯水庫，另一路向東經膠州輸水干線至引黃濟青干渠，再經膠東地區引黃調水工程送水至煙臺市門樓水庫及威海市米山水庫。主要包括臺兒莊泵站、萬年閘泵站、韓莊泵站、二級壩泵站、藺家壩站等24個泵站工程，姚樓河閘、楊官屯河閘、大沙河閘和潘莊引河閘4座水閘工程及南四湖湖內疏浚工程、梁濟運河段工程等河道工程。

三、東線一期工程沿線采煤沉陷區現狀及趨勢

東線一期工程沿線的煤炭資源所在地主要分布在南四湖地區。本文有針對性地重點調查南四湖周邊的煤礦企業與采煤沉陷區情況。

南四湖（南陽、獨山、昭陽、微山四湖總稱）面積31400km2，湖東為山丘區，湖西為平原區。南四湖湖面面積1300km2，湖面狹長（長約 120km，寬約5～20km），湖西流域面積 21600km2，主要支流有梁濟運河、洙趙新河、復新河及大沙河等；湖東流域面積8500km2，主要支流有泗河、白馬河等。湖腰處興建的二級壩水利樞紐將南四湖分割為上級湖和下級湖。南四湖堤防是南四湖流域的重要防洪屏障，南四湖湖西大堤始建于1958年，是南四湖湖西的重要防洪屏障，防洪保護區面積5577m2，區內人口494萬人，耕地496萬畝，堤防等級1級。南四湖湖東堤北起石佛老運河東堤，南至微山縣郗山，貫穿濟寧市的任城區、微山縣及棗莊市的滕州市，湖東防洪保護區內人口62萬，耕地45萬畝，部分堤防等級2級。

南四湖跨江蘇、山東兩省，煤炭資源豐富，是華東地區主要的煤電供應基地。南四湖周邊共有礦井28座，其中湖東濱湖地區18座，湖西濱湖地區10座，絕大部分區域含有總可采厚度約10m的優質煤層，可靠儲量達35億t。主要煤炭企業包括徐礦集團、大屯煤電集團、華潤天能、棗莊礦業集團、兗州礦業集團等，上述煤礦企業在南四湖地區有的已有百余年采礦歷史，相關企業的開采許可證、審查生產許可證、安全生產許可證、礦長資格證、礦長安全資格證五證齊全。

現階段南四湖地區的采煤沉陷區主要是沿湖西堤、湖東堤背水側順堤分布，部分煤礦已穿堤進湖采煤，造成湖區沉陷。據統計，現階段上述企業煤炭在南四湖地區年生產能力總計達5525萬t，采煤沉陷區最大沉陷深度多在5m以上，各礦區采煤沉陷區現狀見表1。隨著各礦區的繼續開采，采煤沉陷區面積將進一步發展，最大沉陷深度也將進一步加大，各礦區采煤沉陷區面積發展趨勢預測情況見圖1。

表1 振動沉管打樁機主要性能表

圖1 南四湖地區采煤沉陷區面積發展趨勢預測圖

四、采煤沉陷區對東線一期工程的影響及處理

1.輸水河道及堤防工程

（1）南四湖湖西大堤

影響情況：1985年以來，大屯煤電公司所屬沿湖煤礦穿堤進湖采煤造成湖西大堤部分堤段的堤身及兩側灘地下沉，采煤沉陷長度共計9.53km，累計最大下沉量4.5m。

處理措施：對采煤沉陷段堤防進行了復堤加固，另外對部分沉陷堤段還采取了垂直鋪塑截滲和灌漿加固密實等措施。

（2）南四湖湖東堤

影響情況：受棗礦集團采煤影響，南四湖湖東堤沉陷長度約為2.7km，累計最大下沉量3.8m。

處理措施：對采煤沉陷段堤防于2012年修復完畢，并通過了驗收。

（3）湖西大堤大屯閘

影響情況：大屯閘位于大屯煤電公司采煤沉陷區內，經2011年檢測，閘體最大沉陷達3.996m，預計最大沉陷達4.5m。該閘目前存在著鋼閘門漏水、門槽埋件銹蝕、配電系統防護措施不齊全、漿砌石翼墻大部分長期淹沒水下等安全隱患。

處理措施：2000年該閘進行了全面加固，針對目前存在的安全隱患，管理單位正積極協調處理。

（4）湖西大堤挖工莊東閘

影響情況：挖工莊東閘位于大屯煤電公司采煤沉陷段內，自1986年開始，逐漸出現上下游翼墻中部裂開、與涵洞連接部位錯臺、閘門啟閉不靈活、涵洞接縫拉大等問題。2000年該閘重建，但因沉陷區發展，該閘再次發生了沉降，最大沉降達1m多。

處理措施：加固設計方案已批復，將加快組織實施。

（5）白馬河堤防

影響情況：受兗礦集團采煤影響，白馬河堤防累計受影響長度10.9km，最大下沉量6.5m。

處理措施：沉陷段堤防已加固，防洪標準由原來10年一遇提高到20年一遇。

（6）泗河堤防

影響情況：受兗礦集團采煤影響，泗河堤防累計受影響長度12.9km，最大下沉量9m。

處理措施：沉陷段堤防已進行加固，防洪標準由原來20年一遇提高到50年一遇。

2.泵站工程

南水北調東線一期工程共有24座泵站工程，調查發現除二級壩泵站工程受棗礦集團高莊煤礦采煤沉陷影響明顯外，其他23座泵站工程暫未發現受到影響。

二級壩泵站樞紐工程屬南水北調東線工程的第十級抽水梯級泵站，位于山東省微山縣歡城鎮境內，南四湖中部二級壩溢流堰西裹頭以西230m處的下級湖內。二級壩工程主要任務是將水從南四湖下級湖提至上級湖，設計輸水流量為125m3/s，設計凈揚程3.21m，裝機5臺套后置式燈泡貫流泵，單機流量31.5m3/s。

受棗礦集團采煤影響，2006年12月，山東省水利勘測設計院進行施工圖設計階段的地質勘探工作時發現泵站引水渠出現不同程度的地面沉陷，初步分析地面沉陷是由采煤引起的。2007年10月，引水渠施工時，進口段部分又發生了較大沉降，已沉陷到下級湖正常水位以下。2009年4月，引水渠生產橋兩岸又出現突然沉陷，目前生產橋已下沉到正常水位以下。

處理措施：2007年8月設計單位提出變更，將二級壩泵站主廠房軸線向二級壩方向平移130m，相應將泵站主副廠房、變電站、站區平臺等建筑物移入二級壩水利工程管理范圍內，引水渠部分渠段仍在煤礦開采范圍內。同時針對二級壩泵站工程受采煤沉陷影響開展專題研究，根據南水北調山東干線公司、中國礦業大學和山東省水利勘測設計院聯合開展的二級壩泵站工程受采煤影響工程安全問題專題研究結論，高莊煤礦在后續開采中留有一定的安全煤柱。

五、結論與建議

調查結果表明東線一期工程沿線南四湖周邊分布有大量煤炭資源，開采礦井眾多，該區域已出現大面積采煤沉陷區，并對東線一期工程產生了一定的影響，有關單位在對上述受直接影響的工程采取了相應的處理措施后，目前尚未發現采煤沉陷區對東線一期工程安全運行產生實質性影響。

初步分析表明隨著采煤活動的繼續，采煤沉陷區面積還將有擴大的趨勢，因此，采煤沉陷區對東線工程的影響問題應引起相關管理部門的高度重視。結合調查與初步分析成果，提出如下建議：

（1）采煤沉陷是一個動態過程，工程主管部門應組織建立煤炭采陷區內工程運行安全監測網絡，加強對煤炭開采范圍內的堤防、泵站等重要設施的動態監測和趨勢分析評估，及時掌握采煤沉陷對東線工程的影響。

（2）在煤礦開發總體規劃審批方面，應重視審核水體下采煤的影響及有關技術要求，履行水資源論證程序，并征求工程主管部門意見；在煤礦生產建設項目核準方面，應嚴格執行建設項目洪水影響評價制度，作為項目核準和采煤許可的前置條件；建立完善行業間溝通協調機制，在礦區規劃涉及到重要水利樞紐工程時，水利主管部門應提前介入，參與礦區規劃方案論證，為后續工程的安全運行提供保障。

（3）煤炭開采企業在煤礦生產計劃安排和具體開采時，嚴格執行“三下”采煤技術規程，在重要河湖堤防、庫壩、泵站等樞紐工程下采煤，應按規定預留保護煤柱，并加強地表監測。

（4）南水北調東線一期工程已通水，后續工程正在開展前期工作，相關部門應深入、系統組織開展采煤沉陷區對東線工程影響的專題研究，為東線后續工程的順利實施及東線一期工程的安全運行提供強有力的技術支撐，也為其他大型調水工程積累經驗■

（作者單位：淮委治淮工程建設管理局 233001）