本文是一篇项目管理论文研究,本文在分析现有研究成果和总结相关政策的基础上,总结了煤矿采空区塌陷治理的支持政策、主要问题、治理思路和治理措施,并在此基础上总结归纳了煤矿采空区塌陷治理的理论模型。并以平鲁煤矿采空区塌陷治理为例,总结了山西省和平鲁区主要治理政策,分析了平鲁区现阶段治理工作的主要难点,提出了平鲁区煤炭塌陷治理的主要思路和模式,明确了平鲁煤炭塌陷区的治理的具体措施,具体包括人员迁移、生态恢复、土地复垦、迁入地建设和民生保障等措施,并针对平鲁区具体的治理措施,指出了治理工作中存在的不足和下一阶段治理的重点。根据理论总结和平鲁区的实际情况,提出了相关的政策建议。
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 政策背景
工业革命以来,工业化长时间占据世界经济发展的重要位置。新中国成立后,我国为尽快完成工业化,大举推行“大跃进”和“大炼钢铁”活动,而煤炭和钢铁作为工业发展的基础原料,是我国经济赖以发展的重要资源。随着改革开放的不断深入和产业结构的优化升级,我国经济结构从计划经济时代的工农主导,逐步演化成依靠投资、消费、进出口拉动为主,煤炭和钢铁的生产资料位置有所弱化。客观上,随着工业化的深入,社会对煤炭等自然资源的需求不断扩大,因此协调经济发展与生态环境的矛盾成为重要的课题。而煤炭采空区塌陷问题的出现,一方面是工业化进程的必然结果,另一方面也是经济发展与环境保护矛盾的重要表现。
党的十九大报告中明确将节约资源和保护环境确定为我国的基本国策,同时要加大生态保护力度,坚持新发展理念,坚决保护生态系统并修复生态系统中较为突出的问题。针对重大生态系统重建工程和生态破坏较为严重的区域,要实施生态系统重建工程,坚持可持续发展、绿色发展,坚决制止破坏环境的行为,为我国自然环境建设有力的保护屏障。 2015 年 10 月,增强生态文明建设在十八届五中全会后首度被写入国家五年规划。2018 年 3 月,第十三届全国人民代表大会通过的宪法修正案,将领导和管理经济工作和城乡建设、生态文明建设正式写入宪法。如何恢复煤炭采空区生态环境,探索治理采空区塌陷问题的模式成为当前我国建设生态文明的重要课题。
1.1.2 案例背景
本文选取山西省朔州市平鲁区为研究对象,旨在研究煤矿采空区塌陷治理模式。平鲁区是山西省的产煤大县之一,进入八十年代,煤炭资源优势得到充分发挥,在山西能源重化工基地建设中占据重要地位。多年来,平鲁区煤炭产业发展为经济发展做出突出贡献的同时也不断并越来越多地承受着因采煤塌陷、生态破坏、环境污染带来的严重危害。平鲁区现有各类煤矿 27 座,核定生产能力 12380 万吨/年,其中正常生产矿井 17 座。目前煤炭产业仍是县域经济的支柱,煤炭采掘业工业产值占全区 GDP 的比重 70%以上,采煤沉陷治理是目前区域生态文明建设过程中的最重要的课题之一。近年随着煤炭开采量的上升,采煤区沉陷有不断扩大的趋势。因此,探索煤炭采空区塌陷治理模式对于平鲁区经济发展、生态文明建设有着重大的意义。
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1.2 研究的目的与意义
1.2.1 研究的目的
本文旨在通过对平鲁煤炭采空区的塌陷治理现状和主要问题的研究,探索出适宜平鲁区实际情况的治理模式和可持续发展道路。其次,通过对现有文献的研究与总结,探索出适用于煤矿采空区塌陷治理的模式与道路,以指导实际的治理工作。
1.2.2 研究的意义
采空区塌陷治理模式研究对于矿区的经济发展和生态环境建设有着重要的理论指导意义。本文以拓宽采空塌陷灾害治理视野、探索出解决采空塌陷灾害的有效途径为宗旨,以实现平鲁采空塌陷区自然、生态、社会环境的修复,经济社会发展的好转为现实目的,通过理论研究和案例探索,总结归纳采空区治理的主要模式,对煤炭采空区治理有一定的理论意义。
本文的理论具体体现在以下两方面:第一,有助于深化对采空塌陷灾害概念、形成原因及危害性的全面认识,为塌陷灾害治理奠定扎实的理论根基;第二,本文通过总结归纳现有文献对煤矿采空塌陷区治理的研究成果,提出了煤矿采空塌陷区治理模型,并结合案例分析将理论联系实践,具有一定的理论意义。
此论文的现实意义表现如下:
第一,就我国目前现实情况来看,大部分煤炭资源储存量较大的城市其资源赋存条件较差、适宜露天开采的资源并不多,95%以上采用的是井工开采,煤矿资源的大量开采导致地下形成空腔,形成煤炭采空区,从而极易发生地面塌陷灾害。鉴于我国能源相对匮乏,且石油、天然气人均占有量较低,因此煤炭在未来较长一段时间内,仍会是我国主要的能源之一,采煤塌陷区面积还会呈现不断扩大的趋势。因此,探索煤炭采空区治理模式,对于我国经济、民生和自然环境发展建设都有着重大的实际意义。
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2 相关概念和基本理论
2.1 采煤塌陷区概念界定
在矿产资源被开采以后,开采区域原有的岩体原始应力平衡状态遭破坏,在达到新的平衡过程中,岩层和地表会连续发生位移、变形和非连续的破坏,这种现象被称为“采煤塌陷”。而煤炭资源主要呈层状分布,它的井工开采必然会引起岩层和地表下沉,导致地面沉陷,形成采煤塌陷区。按照塌陷地性质,采煤塌陷区可分为以下几种:
第一,非积水塌陷干旱地。非积水塌陷干旱地的主要特点是塌陷区域不积水,地形起伏较大,尤其是因地下有煤柱支撑,导致大面积整体塌陷区域地面凹凸不平。由于地面不平整,非积水塌陷干旱地往往耕作极不便利,导致农作物减产严重。目前平鲁区采煤塌陷区主要以非积水塌陷干旱地为主。
第二,塌陷沼泽地。这类塌陷地主要分布于地势平坦、排水不畅的平原地区。由于此类地区土壤往往出现潜育化、沼泽化等现象,此类塌陷地既不适宜发展农业,也不适宜水产养殖,因此土地开垦难度大,往往造成农作物绝产。该类塌陷区在平鲁区占比较小。
第三,季节性积水塌陷地。这类塌陷地的主要特点在于,由于局部地块塌陷,形成较周边地块相对较低的区域,在雨水较多的时节积水形成水塘,而在少雨的季节则形成板结地块。该区域由于积水造成地面板结化,且农业耕作利用率不高,从而使得农作物减产严重。该塌陷区域类型在平鲁塌陷区占比较大。
第四,常年浅积水塌陷地。常年积水塌陷地较季节性积水塌陷地积水较深,极易造成农作物绝产,导致土壤结构改变,若不及时治理,很难恢复耕种。
第五,常年深积水塌陷地。较之于常年浅积水塌陷地,常年深积水塌陷地积水深度在 3 米以上,形成不规则的封闭水域。由于此类塌陷地水质良好,水量充足,适宜发展渔业。
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2.2 采空区塌陷成因分析和危害研究综述
2.2.1 采空区塌陷的成因
采空塌陷简单的说就是因采空而引起的塌陷。针对煤炭采空区塌陷成因的分析,目前学术界主要倾向于以下三种观点:
观点一:认为自然地质环境是造成煤炭采空区塌陷的最主要因素
我国学者刘心彪曾将采空塌陷定义为:由于煤炭的过度开采,导致煤炭采空的空腔面积大于采空的顶层地表岩层的面积,在重力的作用下地表岩层下沉,从而形成裂缝,随着裂缝的扩大,最终演化成塌陷。刘心彪认为,地质构造的特质是造成煤炭采空区塌陷的基础和根本原因,而人类的过度开采和破坏生态环境的行为,则是地面塌陷的诱因,人类的破坏和其他原因都是通过改变地质构造带来灾害。
观点二:认为采掘是造成煤炭采空区塌陷的最主要因素
张占刚,宋淑光等(2009)在《采空区塌陷规律及治理方案》中则认为采空区改变与破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡,就会产生采空区塌陷等地质灾害。他们认为采空区塌陷是因为地下煤炭采掘一空、而采掘活动会很大程度上破坏产煤区地表的土壤和岩层,从而导致地面塌陷。煤炭采空区塌陷是一个循序渐进的过程,随着煤炭的不断开采,地下矿石松动、失去支撑,同时地表沿途被破坏、产生缝隙,地下水沿着缝隙循环流动,加剧这种松动和缝隙的扩大,最终使岩层构造失去平衡,在重力的作用下,最终形成了采空塌陷区。
观点三:认为煤矿开采方向受制于矿区岩土结构,而过度的开采会加速地表裂隙的塌陷,煤炭采空区塌陷是内外因共同作用的结果
任晓亮、刘绍卿(2010)在《浅谈农村采空塌陷地质灾害的应对措施》中将地面塌陷及其伴生的地裂缝的形成原因及特征归结于:采空区的形成主要由采空面积、煤炭采掘巷道走向、表面覆盖岩土的构造决定,其空间分布范围及方向与煤矿开采状况密切相关。在重力和上层土壤、岩石的压力作用下,采空区地质结构会发生垂直或其他方向的形变,形成裂缝,随着形变的加剧,最终演变成塌陷。其主要强调力的作用和地面形变对塌陷形成的影响。
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3 煤矿采空区塌陷治理模式与理论模型分析................................17
3.1 煤炭采空区治理的政策支持.....................................17
3.2 煤矿采空区塌陷治理的难点与思路......................................18
3.3 煤矿采空区塌陷治理的具体措施................................20
4 基于塌陷治理模型的平鲁区案例分析.............................28
4.1 平鲁煤矿采空区治理的政策支持...................................28
4.2 平鲁煤矿采空区发展概况和主要问题..................................30
4.3 平鲁煤矿采空区塌陷治理的主要思路................................34
5 平鲁煤矿采空区塌陷治理的对策建议........................