采煤塌陷引起的环境问题及治理措施

采煤塌陷区综合管理

摘要：矿区采煤塌陷地环境整治直接关系到矿区的区域经济、社会稳定、生态环境，也关系到矿区的可持续发展，是我国采煤矿区所面临的一个十分严峻的问题。因此本文在介绍了我国现阶段采煤塌陷现状的基础上分析了采煤塌陷带来的危害及现阶段我国塌陷治理工作的不足之处，并进一步提出了采煤塌陷地的综合管理方法。

关键字：采煤塌陷，采煤塌陷的危害，塌陷区综合管理

1 前言

煤矿采空塌陷是人为引发的地质环境问题，给矿区群众生命财产和公共财产造成巨大损失，已成为影响我国全面建设小康社会、区域经济协调发展、社会安定和经济社会可持续发展的重要制约因素。随着煤炭生产的发展,开采规模不断扩大,地下采空区日渐增多,地面塌陷区面积迅速增加,地面塌陷灾害日益严重,

直接威胁着人民群众生活和生产的发展,严重地制约国民经济和社会事业长远规划的实现。因此，对我们这样一个产煤大国来说，合理的防治与管理采空塌陷是一个重要课题。我们要树立可持续发展的战略思想，既要达到发展经济的目的，又要保护人类赖以生存的自然资源和生态环境。

2 我国采煤塌陷现状

我国当前煤炭开采利用与环境保护严重失衡，环境污染日益严重，矿区的环境容量逐渐缩小。据有关资料表明，每年的采煤塌陷土地约占全国被破坏土地的十分之一，而复垦整治率，仅占20 %左右。

采空区的大小、分布与各地区煤炭的累计开采量成正比。根据1949~2002年的统计资料分析，按累计原煤产量占全国比重从大到小排序，依次是山西、河南、河北、黑龙江、山东、湖南、四川（含重庆）、辽宁、贵州、内蒙古、江苏、云南、安徽、陕西、甘肃、吉林、江西等，以上17个省区合计原煤产量占全国总产量的90%，前8位省区原煤产量所占比例如表1所示。

表1我国前8位省区原煤产量所占比例

table 1 the coal output scale of the first 8 provinces in China

省份比例（%）

山西22.34

河南8.18

河北7.15

黑龙江 6.67

山东 6.57

湖南 6.39

四川 6.20

辽宁 6.18

3 采煤塌陷的危害及治理塌陷存在的问题

3．1采煤塌陷的危害

采煤塌陷的危害是多方面的,如地面建筑和市政基础设施受到破坏、人民的生命财产受到损失,农田遭到严重破坏以及影响社会安定团结等等,其中,农田遭到破坏最为普遍和严重,采煤塌陷减少大量耕地,深层塌陷对耕地的破坏可以说

是毁灭性的,对它的治理具有相当大的困难。

例如，位于华北平原的开滦煤矿的优质炼焦煤为我国工农业生产提供了大量能源，为我国的出口创汇以及唐山市的繁荣和发展做出了重要贡献。但经过140多年的开采，到2000年底，因地下采煤地表塌陷面积已达31.2万亩，其中绝产耕地6万余亩，形成大小塌陷积水坑53个，积水总面积3.14万亩，最大积水深度12米；因采煤塌陷已搬迁村庄94个，旧村址废弃地面积达1.06万亩；开滦各矿采煤排矸石形成16座矸石山，占地0.45万亩，季节性积水塌陷波及耕地20多万亩。据预测，随着煤炭不断开采，今后每年将新增塌陷地2400亩。

矿区地貌除赵各庄煤矿位于北部山区外，其余绝大部分位于平原地区，地面多为良田和城镇建筑。由于矿区为多煤层开采，地下煤层全部采出后，地表最大下沉多达十多米。塌陷使原本平整的土地变得凹凸不平，造成水土流失、季节性或常年积水。据调查统计，矿区每采出万吨煤，塌陷土地2.4亩、塌陷水面0.75亩。几个距市区较近的积水塌陷区过去成为煤矿矸石、电厂排灰、城市生活垃圾、建筑垃圾的排放地，加之部分工矿企业生产、生活污水的排放，矸石自燃释放出二氧化硫、一氧化碳，致使塌陷区生态环境和自然景观遭到严重破坏。

3．2治理塌陷存在的问题

我国及相关部门对采煤塌陷区进行了大量的研究，在塌陷区的恢复与治理方面取得了相当不错的成果，但以往由于对矿业开发造成的地表土地资源破坏类型特征及利用方向没有全面的考虑,往往不考虑地表破坏资源的特点而狭隘地理解土地复垦,一味追求将地表破坏了的土地覆土以恢复其原貌和用途,结果是覆土

后又下沉,再覆土,形成了恶性循环。

因此，如何使煤炭开发与地质环境保护协调发展,既发展煤炭生产,又使地面塌陷灾害减少到最低限度,并及时治理,这是我们防治矿区地面塌陷的根本所在。

4 应用GIS技术对采煤塌陷区进行综合管理

应用GIS技术能有效地实现空间数据和非空间数据的操作、处理和管理,实现输入、存储、管理和显示输出等方面的功能,并能依据具体需求对相应的GIS软件作二次开发和功能扩充，以至于更好地满足煤矿塌陷地管理的要求。随着信息化的不断发展，GIS的可视化及其强大的数据存储与分析功能显现出了巨大的优势，目前，MAPGIS、MAPINFO、ARCGIS等软件正被逐步应用于此领域。

煤矿地面塌陷具有动态变化特征,运用GIS技术,在及时获取塌陷信息的同时,可以有效地对各时期的塌陷变化进行动态监测和分析比较,研究其变化规律,从

而做出塌陷的预测和预报,为科学决策提供依据。

4.1 空间数据采集

应用GIS技术的一大特点就是要有充足的空间数据，因此空间数据的采集就显得尤为重要，要为GIS数据库提供数据源，就要掌握研究区塌陷的位置、范围、塌陷深度等第一手资料,包括文字报告,数字资料,各种图件资料；研究区地形图、塌陷区现状图、土地利用现状及规划图,城市建设现状与规划图,航空遥感图像等。并赴塌陷地实地考察,了解周围各地理要素的状况。

4.2 建立塌陷区空间数据库

数据的规范化

数据的规范化主要包括数据坐标体系的一致化处理;投影归一化;确定统一

边界;矢量数据的栅格化处理及栅格数据的标准化等。如对已有的图纸资料等进行数字化并形成几何矢量数据。

空间数据库的建立

将数据输入、存储和编辑,即建立GIS系统数据库。对获得数据实行多种处理，使其更适合于进一步分析应用,主要的工作有:将图形、图像转换为统一的比例尺和投影,统一记录格式,进行误差检测、数据压缩或综合,几何纠正和图幅的配准等。

4．3塌陷区管理系统查询功能

根据GIS软件提供的主要操作功能,我们可以进行多边形叠加、拼接、剪裁等。如将塌陷区图层与土地利用图层叠加,可以查出目前塌陷地的原土地利用状况,

通过图层间的拼接、剪裁、我们可以得到更为详细的土地利用及遭受破坏的信息。同时计算出各部分的面积、塌陷深度等。

4．4塌陷区管理系统分析功能

应用分析功能是在系统操作运算功能的支持下或建立专门的分析软件来实

现的，即依据需要开发的GIS塌陷区管理系统的其他功能。因此，我们可以根据用户的需要进行相应的分析,如进行塌陷地坡度、坡向等地形分析,在离塌陷中心一定距离内不能建高层建筑的缓冲分析,如何选择治理方案的决策分析等。

4．5塌陷区管理系统的数据更新功能

应用GIS为塌陷区建立管理系统，为塌陷区的进一步治理工作提供了强有力的科学依据，因此，GIS 数据必须真实地反映客观对象,才能为用户提供有效可靠的信息。而塌陷是动态变化的,所以，要及时通过插入、删除、修改等方法,

用新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中相对应的数据项或记录来实现数据的及时更新。

4．6塌陷区管理系统的成果的显示、输出功能

图形数据的数字化、编辑和操作分析过程以及用户查询检索的结果都可以

显示在计算机屏幕上,最终以数据、表格、报告、专题图等各种形式输出,也可根据用户需要输入到打印机、绘图仪上,或记录在磁带、磁盘上。

5 结束语

随着我国经济的发展，社会进步，环境保护意识的加强，人们对土地整治的认识逐渐深刻，土地整治的经济效益、社会效益、环境效益会越来越明显。由于历史的原因，采煤塌陷地处理多以征用方式为主，由此带来的后果是土地荒芜现象严重，大批农民失去赖以生存的土地，带来一系列社会和经济问题，不仅给煤炭企业带来沉重的经济负担，也给矿区的社会经济发展造成巨大的压力。

因此，对煤矿地面塌陷的预防、治理、监测、预报是一项非常有必要的复杂的综合性管理工作,运用GIS 技术可以方便快捷地进行数据查询、检索。从数据文件、数据库或存储介质中,查找和选取满足一定条件的信息。在及时获取塌陷信息的同时,还可以有效地对各时期的塌陷变化进行动态监测和分析比较,研究

其变化规律,从而做出塌陷的预测和预报及时向各级政府或部门,为进一步的治

理工作提供科学可靠的依据。

参考文献：