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采煤沉陷區(qū)，即煤礦采挖之后留下的下陷地域。它給周邊的生態(tài)及區(qū)域地表的重新利用帶來了很多問題，而對采煤沉陷區(qū)進行綜合治理被認(rèn)為是世界難題。現(xiàn)在，破解難題的新方案來了。

2020年12月28日，山東省濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理項目(一期)采空區(qū)治理工程通過驗收。由中國礦業(yè)大學(xué)(北京)彭蘇萍院士、西安科技大學(xué)王雙明院士領(lǐng)銜的專家組認(rèn)為，這是全國首例條帶式采煤沉陷區(qū)綜合治理與利用項目，工程質(zhì)量優(yōu)良，治理后土地能夠正常開展工程場地建設(shè)。

上述驗收也意味著在新技術(shù)的支持下，任城區(qū)的采煤沉陷區(qū)正迎來“新生”——在采煤沉陷區(qū)上能建造百米高樓大廈。

能源型城市的心頭之痛：煤挖沒了，地面塌了

濟寧是一座能源之城，城市的核心區(qū)——任城區(qū)境內(nèi)含煤面積409平方公里，占區(qū)總面積的63%，截至目前探明煤炭資源儲量22億多噸，可開采量為6.2億噸，煤炭生產(chǎn)礦井8對。作為山東省和濟寧市的產(chǎn)煤大區(qū)，任城區(qū)豐富的煤炭資源曾為國家和地方經(jīng)濟建設(shè)作出了重要貢獻。然而，至2019年底，該區(qū)因采煤造成的土地沉陷區(qū)已近10.9萬畝，并以每年3000余畝的速度遞增。

有熟悉任城情況的專家向科技日報記者坦言：“塌陷積水、耕地減少、土地荒蕪、廢棄物污染，一系列生態(tài)問題凸顯;道路變形、村莊搬遷、基礎(chǔ)設(shè)施損壞、塌陷地圍城，制約著這座城市的發(fā)展空間。”

實際上，凡屬煤炭資源型城市，都面臨著同樣的難題：煤炭儲量隨著不斷開采而日趨枯竭，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、增長方式粗放造成生態(tài)環(huán)境破壞、采煤塌陷地每年遞增。除此之外，任城區(qū)還有著另一個隱患，在城市近郊形成了3.5萬畝的條帶采煤沉陷區(qū)。

專家認(rèn)為：“由于條帶式采空區(qū)尚未充分垮落，決定了采空區(qū)沉陷具有突發(fā)性、不可預(yù)測性、長期性、隱蔽性及復(fù)雜性等顯著特點，后期會對地表建筑物等使用構(gòu)成極大安全隱患，導(dǎo)致土地?zé)o法有效利用，城市發(fā)展受限。”

任城區(qū)有關(guān)部門負(fù)責(zé)人也表示，城鄉(xiāng)發(fā)展與地下開采的矛盾越來越突出，如何加強沉陷區(qū)治理特別是采空區(qū)充填治理，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)文明效益，成為任城區(qū)面臨的課題。

面對切膚之痛，任城區(qū)開始了大膽嘗試。2019年1月25日，任城區(qū)政府與中國煤炭科工集團有限公司(以下簡稱中國煤科)簽訂項目創(chuàng)新開發(fā)合作協(xié)議;同日，山東任城融鑫發(fā)展有限公司、中國煤科西安研究院、中國煤科生態(tài)環(huán)境科技有限公司三方簽訂合資合作協(xié)議，共同出資成立中國煤科鑫融科技創(chuàng)新發(fā)展有限公司，主導(dǎo)參與采煤沉陷區(qū)綜合治理、建設(shè)和生態(tài)修復(fù)工程。通過對采空區(qū)的治理，使治理范圍內(nèi)采空區(qū)場地達到滿足進行城市高密度建筑群綜合開發(fā)建設(shè)用地的要求。

技術(shù)研究+資本投入：治理采煤沉陷區(qū)首開先河

在已經(jīng)竣工的項目一期現(xiàn)場，幾架30米高的鉆機仍佇立在工地各處。“通過這些鉆機，采用鉆孔數(shù)字全息成像技術(shù)進行沉陷區(qū)精細勘探，這就好像對沉陷區(qū)的內(nèi)部狀況進行了一次胃腸鏡檢查。”中國煤科西安研究院采空區(qū)治理專家、山東省濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理項目總工程師邵紅旗介紹，“這有助于后期對采空區(qū)進行精準(zhǔn)的定向鉆孔注漿。”

在料漿制作區(qū)，兩架造型奇特的大型機械設(shè)備引人注意。“這叫固體廢料粗破系統(tǒng)和細破系統(tǒng)，這是我們根據(jù)本地物料的實際情況進行改造的新設(shè)備。”邵紅旗說，“通過這兩個系統(tǒng)，我們把建筑垃圾再生利用制成不同濃度的再生充填料漿，再由自主開發(fā)的智能注漿控制系統(tǒng)，通過鉆機實施高效精準(zhǔn)的制漿注漿。”

此外，邵紅旗指出，工程還利用了分布式光纖動態(tài)監(jiān)測、深層地?zé)豳Y源利用等先進技術(shù)工藝，是沉陷地治理中新理念、新技術(shù)、新工藝的一次集中嘗試;也是在采煤沉陷區(qū)進行生態(tài)治理的有益探索。

“技術(shù)研究+資本投入”“政府主導(dǎo)、企業(yè)主體、市場運作、社會參與”的運作模式，開啟了地方政府與央企合作治理采煤沉陷區(qū)的先河。任城區(qū)推進中國煤科項目專班辦公室主任、區(qū)煤炭局副局長萬軍華說：“該項目帶動任城區(qū)采煤沉陷地治理，拓展城區(qū)發(fā)展空間。經(jīng)過綜合治理后，沉陷區(qū)土地能夠作為正常土地進行設(shè)計、開發(fā)和利用，可建設(shè)百米以上高度的建筑物。”

“這是改善沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境，增加采空區(qū)土地再利用，實現(xiàn)人與自然和諧共生的重大民生工程。”彭蘇萍院士、王雙明院士等專家對示范項目的未來充滿了信心。

探索治理采煤沉陷區(qū)并無固定模式，因地制宜、合理利用才是關(guān)鍵。除了在條帶采煤沉陷區(qū)實施具有創(chuàng)新理念和工藝的采空區(qū)充填治理之外，任城區(qū)還在地勢低洼的農(nóng)田沉陷區(qū)進行土地復(fù)墾，實施生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā);在“高潛水位沉陷區(qū)”進行生態(tài)修復(fù)，實施濕地景觀開發(fā)。

本報記者 王延斌 通訊員 王世友