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科技日报:这里的采煤沉陷区上可以盖百米高楼
字号:[    ] 发布时间:2021-01-13 09:29:08 来源:科技日报

  煤炭资源型城市,都面临着同样的难题:煤炭储量随着不断开采而日趋枯竭,由于产业结构单一、增长方式粗放而造成生态环境破坏、采煤塌陷地每年递增。2019年底,任城区因采煤造成的土地沉陷区已近10.9万亩。

  采煤沉陷区,即煤矿采挖之后留下的下陷地域。它给周边的生态及区域地表的重新利用带来了很多问题,而对采煤沉陷区进行综合治理被认为是世界难题。现在,破解难题的新方案来了。

  2020年12月28日,山东省济宁市任城区采煤沉陷区综合治理项目(一期)采空区治理工程通过验收。由中国矿业大学(北京)彭苏萍院士、西安科技大学王双明院士领衔的专家组认为,这是全国首例条带式采煤沉陷区综合治理与利用项目,工程质量优良,治理后土地能够正常开展工程场地建设。

  上述验收也意味着在新技术的支持下,任城区的采煤沉陷区正迎来“新生”——在采煤沉陷区上能建造百米高楼大厦。

  能源型城市的心头之痛:煤挖没了,地面塌了

  济宁是一座能源之城,城市的核心区——任城区境内含煤面积409平方公里,占区总面积的63%,截至目前探明煤炭资源储量22亿多吨,可开采量为6.2亿吨,煤炭生产矿井8对。作为山东省和济宁市的产煤大区,任城区丰富的煤炭资源曾为国家和地方经济建设作出了重要贡献。然而,至2019年底,该区因采煤造成的土地沉陷区已近10.9万亩,并以每年3000余亩的速度递增。

  有熟悉任城情况的专家坦言:“塌陷积水、耕地减少、土地荒芜、废弃物污染,一系列生态问题凸显;道路变形、村庄搬迁、基础设施损坏、塌陷地围城,制约着这座城市的发展空间。”

  实际上,凡属煤炭资源型城市,都面临着同样的难题:煤炭储量随着不断开采而日趋枯竭,由于产业结构单一、增长方式粗放造成生态环境破坏、采煤塌陷地每年递增。除此之外,任城区还有着另一个隐患,在城市近郊形成了3.5万亩的条带采煤沉陷区。

  专家认为:“由于条带式采空区尚未充分垮落,决定了采空区沉陷具有突发性、不可预测性、长期性、隐蔽性及复杂性等显著特点,后期会对地表建筑物等使用构成极大安全隐患,导致土地无法有效利用,城市发展受限。”

  任城区有关部门负责人也表示,城乡发展与地下开采的矛盾越来越突出,如何加强沉陷区治理特别是采空区充填治理,实现经济效益、社会效益、生态文明效益,成为任城区面临的课题。

  面对切肤之痛,任城区开始了大胆尝试。2019年1月25日,任城区政府与中国煤炭科工集团有限公司(以下简称中国煤科)签订项目创新开发合作协议;同日,山东任城融鑫发展有限公司、中国煤科西安研究院、中国煤科生态环境科技有限公司三方签订合资合作协议,共同出资成立中国煤科鑫融科技创新发展有限公司,主导参与采煤沉陷区综合治理、建设和生态修复工程。通过对采空区的治理,使治理范围内采空区场地达到满足进行城市高密度建筑群综合开发建设用地的要求。

  技术研究+资本投入:治理采煤沉陷区首开先河

  在已经竣工的项目一期现场,几架30米高的钻机仍伫立在工地各处。“通过这些钻机,采用钻孔数字全息成像技术进行沉陷区精细勘探,这就好像对沉陷区的内部状况进行了一次胃肠镜检查。”中国煤科西安研究院采空区治理专家、山东省济宁市任城区采煤沉陷区综合治理项目总工程师邵红旗介绍,“这有助于后期对采空区进行精准的定向钻孔注浆。”

  在料浆制作区,两架造型奇特的大型机械设备引人注意。“这叫固体废料粗破系统和细破系统,这是我们根据本地物料的实际情况进行改造的新设备。”邵红旗说,“通过这两个系统,我们把建筑垃圾再生利用制成不同浓度的再生充填料浆,再由自主开发的智能注浆控制系统,通过钻机实施高效精准的制浆注浆。”

  此外,邵红旗指出,工程还利用了分布式光纤动态监测、深层地热资源利用等先进技术工艺,是沉陷地治理中新理念、新技术、新工艺的一次集中尝试;也是在采煤沉陷区进行生态治理的有益探索。

  “技术研究+资本投入”“政府主导、企业主体、市场运作、社会参与”的运作模式,开启了地方政府与央企合作治理采煤沉陷区的先河。任城区推进中国煤科项目专班办公室主任、区煤炭局副局长万军华说:“该项目带动任城区采煤沉陷地治理,拓展城区发展空间。经过综合治理后,沉陷区土地能够作为正常土地进行设计、开发和利用,可建设百米以上高度的建筑物。”

  “这是改善沉陷区生态环境,增加采空区土地再利用,实现人与自然和谐共生的重大民生工程。”彭苏萍院士、王双明院士等专家对示范项目的未来充满了信心。

  探索治理采煤沉陷区并无固定模式,因地制宜、合理利用才是关键。除了在条带采煤沉陷区实施具有创新理念和工艺的采空区充填治理之外,任城区还在地势低洼的农田沉陷区进行土地复垦,实施生态农业开发;在“高潜水位沉陷区”进行生态修复,实施湿地景观开发。

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