創(chuàng)新點

（1）從高潛水位采動地層損傷與演化規(guī)律、沉陷監(jiān)測與預計、沉陷對地表環(huán)境影響及修復、沉陷積水的時空演化及與地下水水力聯(lián)系4個方面介紹了高潛水位沉陷區(qū)治理利用基礎理論研究新進展。

（2） 在梳理我國東部各個地區(qū)高潛水位采煤沉陷區(qū)治理與利用實踐的基礎上，提出了水陸協(xié)調發(fā)展技術，探討了不同治理方向以及水陸平衡發(fā)展的技術優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)。

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高潛水位采煤沉陷區(qū)治理與利用研究進展及展望

作者：江寧^1,2,3, 蔣春林, 張根旺, 郭慶彪

單位：1. 山東科技大學 能源與礦業(yè)工程學院；2. 山東科技大學 礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地；3. 金屬礦采空區(qū)精細探測與綜合治理山東省工程研究中心；4. 安徽理工大學 空間信息與測繪工程學院

引用格式：

江寧，蔣春林，張根旺，等.高潛水位采煤沉陷區(qū)治理與利用研究進展及展望[J].綠色礦山，2024，2(4)：368?380.JIANG Ning，JIANG Chunlin，ZHANG Genwang，et al. Research progress and prospect of governance andutilization of coal mining subsidence areas with high groundwater level[J]. Journal of Green Mine，2024，2(4)：368?380.

摘要

我國高潛水位礦區(qū)主要位于人口稠密的東部地區(qū)，高強度的地下開采不僅導致地表形成大規(guī)模沉陷盆地，而且伴隨產(chǎn)生大面積沉陷積水。大量耕地和建構筑物被淹沒，增加了治理利用難度，引發(fā)一系列的生態(tài)惡化、土地破壞和用地矛盾等問題，成為了制約煤礦城市轉型和高質量發(fā)展的關鍵因素。為加快推進其高效的生態(tài)治理與可持續(xù)利用，對我國高潛水位采煤沉陷區(qū)治理利用和研究的現(xiàn)狀進行了梳理總結。首先通過文獻計量軟件VOSviewer對相關文獻進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)高潛水位采煤沉陷區(qū)生態(tài)治理利用在近10 a受到了學者的廣泛關注，研究主要集中在沉陷積水和土壤的理化性質方面，且研究方法豐富，治理策略呈現(xiàn)多元化融合發(fā)展趨勢。并從高潛水位采動地層損傷與演化規(guī)律、沉陷監(jiān)測與預計、沉陷對地表環(huán)境影響及修復、沉陷積水的時空演化及與地下水水力聯(lián)系4個方面介紹了高潛水位沉陷區(qū)治理利用基礎理論研究新進展。通過梳理我國東部各個地區(qū)平原高潛水位采煤沉陷區(qū)治理與利用實踐的基礎上，提出了水陸協(xié)調發(fā)展技術，探討了不同治理方向以及水陸平衡發(fā)展的技術優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，并進行了研究展望，為進一步實現(xiàn)高潛水位采煤沉陷區(qū)科學治理利用提供了方向和思路。

引言

我國富煤、貧油、少氣、缺鈾的資源稟賦特點，決定了煤炭在我國的主體能源地位。作為我國能源安全的“壓艙石”和“穩(wěn)定器”，煤炭長期以來在保障我國能源安全、推動經(jīng)濟社會高質量平穩(wěn)發(fā)展方面提供了持續(xù)動力。然而，煤炭的井工開采不可避免地會引起覆巖運移和地表下沉。隨著我國煤炭資源長期高強度的開采，雖保障了能源的安全穩(wěn)定供應，但同時也形成了大面積的采煤沉陷區(qū)，從而引發(fā)了一系列的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會問題，預計到2030年這一面積將達到280×10hm。對于我國高潛水位礦區(qū)而言，由于其地下潛水位較高且主要位于我國中東部地區(qū)，人口稠密，土地以平原為主，土壤肥沃，屬于典型的煤糧復合區(qū)，地下煤炭開采后地表往往不僅出現(xiàn)大規(guī)模的沉陷盆地，而且同時會產(chǎn)生大范圍積水，引發(fā)淺層地下水態(tài)勢發(fā)生變化和土壤損傷，水質的惡化進一步加劇了礦區(qū)生態(tài)和耕地的破壞，增加了治理和利用的難度。據(jù)預測，我國高潛水位礦區(qū)采煤最終造成沉陷面積將達318×10hm，積水面積將超過191×10hm。為此，采煤沉陷區(qū)積水的治理與利用成為了高潛水位煤礦城市轉型和高質量發(fā)展的關鍵途徑。同時，隨著采煤沉陷區(qū)治理政策的陸續(xù)完善，生態(tài)文明建設的加速推進以及“雙碳”目標的提出，就如何科學實現(xiàn)高潛水位采煤沉陷區(qū)的修復治理利用，已成為了當前研究的重難點。

早期為控制地表沉陷和提高煤炭資源采出率，充填開采、條帶開采、房柱式開采等源頭減沉措施應運而生，被廣泛研究和應用，但隨著時間的演化和開采規(guī)模的擴大，地面沉陷程度也逐漸增大，于是學者們逐漸開始關注沉陷后土地的修復治理與多元化利用。其中在高潛水位采煤沉陷區(qū)治理與利用方面，胡炳南等根據(jù)采煤沉陷程度、積水與潛水、人居與土地等因素對全國重點采煤沉陷區(qū)進行了評價與排名，發(fā)現(xiàn)其中前40名中有35個縣(市，區(qū))位于我國東部高潛水位地區(qū)，地下水位平均5～15 m，而河北、河南、安徽、山東、江蘇和黑龍江6個省份屬于典型的煤糧復合區(qū)，經(jīng)預測，這部分的采煤沉陷區(qū)面積將達到318×10hm，其中60%為沉陷積水區(qū)，其綜合治理與修復越發(fā)受到關注。為此，許多學者開展了大量的研究與實踐，如立足高潛水位采煤沉陷區(qū)水土轉換特征，提出高潛水位礦區(qū)沉陷積水區(qū)資源化、能源化、功能化利用的構想；針對高潛水位沉陷區(qū)的水資源量與地下水水力聯(lián)系進行探析；針對沉陷積水的時空演化特征進行研究；對沉陷積水區(qū)構建平原水庫的路徑與實踐進行探索；分析高潛水位采煤沉陷區(qū)復墾治理路徑；對光伏發(fā)電與采煤沉陷區(qū)綜合治理的融合發(fā)展模式進行研究與實踐；研究近郊采煤沉陷積水區(qū)人工濕地構建技術；針對沉陷區(qū)水土資源評價及生態(tài)修復技術進行探索等。先后逐漸形成了一批實用的土地復墾、建筑利用、生態(tài)修復、平原水庫建設、新能源開發(fā)及多元化治理利用模式，均取得了一定的成效。

基于此，筆者通過收集國內外有關高潛水位采煤沉陷區(qū)治理利用研究文獻和相關報道的基礎上，分析了當下的研究熱點與趨勢，并立足我國綠色礦山建設的需求，對高潛水位采煤沉陷區(qū)治理方向、相關理論及工程實踐的研究進展進行了梳理總結，分析不同治理方向研究中的不足并展望未來的發(fā)展趨勢，以期為我國高潛水位采煤沉陷區(qū)治理利用的研究提供參考。

部分圖片

圖 1 研究熱點及趨勢可視化分析

圖 2 多源沉陷監(jiān)測與預計

圖 3 煤炭開采地表變形規(guī)律示意

圖 4 高潛水位沉陷區(qū)平原水庫示意

圖 5 挖深墊淺示意

圖 6 山東藍海領航電子商務產(chǎn)業(yè)園建筑利用

圖 7 我國東部平原礦區(qū)沉陷積水

圖 8 高潛水位沉陷區(qū)治理案例

作者簡介

江寧，中共黨員，山東肥城人，博士，教授，碩士生導師，山東省高等學校優(yōu)秀青年創(chuàng)新團隊負責人，全國煤炭青年科技獎、青島市青年科技獎獲得者?，F(xiàn)任山東科技大學能源與礦業(yè)工程學院資源工程系副主任，兼任山東省金屬礦采空區(qū)精細探測與綜合治理工程研究中心副主任。

研究方向

采煤沉陷區(qū)工程建設利用、礦井特殊開采、充填開采

主要成果

主持國家自然科學基金面上/青年項目、山東省自然科學青年基金、中國博士后基金面上項目、山東省重大基礎研究項目子課題等縱向課題9項，作為骨干參與國家重點研發(fā)計劃項目1項，國家自然科學基金面上項目3項、山東省自然科學基金面上項目1項；主持企業(yè)委托課題35項。

獲得山東省科技進步一等獎1項（R3，2019）、中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎1項（R2，2022）、中國巖石力學與工程學會科技進步二等獎1項（R1，2018）、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)科技成果二等獎（R4）、中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技進步二等獎3項（R3、R3、R5）、教育部科學技術進步二等獎（R8）等省部級科技獎勵11項。

Journal of Central South University、Bulletin of Engineering Geology and the Environment、《煤炭學報》、《采礦與安全工程學報》等國內外高水平期刊發(fā)表學術論文30余篇（其中ESI高被引論文3篇）；出版學術專著1部；參編團體標準1項；首位授權日本等國家發(fā)明專利17項，轉化應用6項。

指導學生獲全國高校采礦工程專業(yè)學生實踐作品大賽、山東省研究生創(chuàng)新成果獎、山東省大學生創(chuàng)業(yè)計劃大賽等科技比賽8項。

策劃丨郭曉煒

責編丨黃小雨

編輯丨李莎

審核丨常明然

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設領域高端學術交流平臺，2023年5月，經(jīng)國家新聞出版署批準，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應運而生?！毒G色礦山》為季刊，國內統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負責策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護、低碳技術及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟政策與評價等。

聯(lián)系：常明然

電話： 010-87986451

郵箱：changmingran0216@163.com

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