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科技日報:這里的采煤沉陷區上可以蓋百米高樓
字號:[    ] 發布時間:2021-01-13 09:29:08 來源:科技日報

  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,由于產業結構單一、增長方式粗放而造成生態環境破壞、采煤塌陷地每年遞增。2019年底,任城區因采煤造成的土地沉陷區已近10.9萬畝。

  采煤沉陷區,即煤礦采挖之后留下的下陷地域。它給周邊的生態及區域地表的重新利用帶來了很多問題,而對采煤沉陷區進行綜合治理被認為是世界難題。現在,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采煤沉陷區綜合治理項目(一期)采空區治理工程通過驗收。由中國礦業大學(北京)彭蘇萍院士、西安科技大學王雙明院士領銜的專家組認為,這是全國首例條帶式采煤沉陷區綜合治理與利用項目,工程質量優良,治理后土地能夠正常開展工程場地建設。

  上述驗收也意味著在新技術的支持下,任城區的采煤沉陷區正迎來“新生”——在采煤沉陷區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——任城區境內含煤面積409平方公里,占區總面積的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,煤炭生產礦井8對。作為山東省和濟寧市的產煤大區,任城區豐富的煤炭資源曾為國家和地方經濟建設作出了重要貢獻。然而,至2019年底,該區因采煤造成的土地沉陷區已近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坦言:“塌陷積水、耕地減少、土地荒蕪、廢棄物污染,一系列生態問題凸顯;道路變形、村莊搬遷、基礎設施損壞、塌陷地圍城,制約著這座城市的發展空間。”

  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,由于產業結構單一、增長方式粗放造成生態環境破壞、采煤塌陷地每年遞增。除此之外,任城區還有著另一個隱患,在城市近郊形成了3.5萬畝的條帶采煤沉陷區。

  專家認為:“由于條帶式采空區尚未充分垮落,決定了采空區沉陷具有突發性、不可預測性、長期性、隱蔽性及復雜性等顯著特點,后期會對地表建筑物等使用構成極大安全隱患,導致土地無法有效利用,城市發展受限。”

  任城區有關部門負責人也表示,城鄉發展與地下開采的矛盾越來越突出,如何加強沉陷區治理特別是采空區充填治理,實現經濟效益、社會效益、生態文明效益,成為任城區面臨的課題。

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

  技術研究+資本投入:治理采煤沉陷區首開先河

  在已經竣工的項目一期現場,幾架30米高的鉆機仍佇立在工地各處。“通過這些鉆機,采用鉆孔數字全息成像技術進行沉陷區精細勘探,這就好像對沉陷區的內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治理專家、山東省濟寧市任城區采煤沉陷區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進行精準的定向鉆孔注漿。”

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

  此外,邵紅旗指出,工程還利用了分布式光纖動態監測、深層地熱資源利用等先進技術工藝,是沉陷地治理中新理念、新技術、新工藝的一次集中嘗試;也是在采煤沉陷區進行生態治理的有益探索。

  “技術研究+資本投入”“政府主導、企業主體、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的先河。任城區推進中國煤科項目專班辦公室主任、區煤炭局副局長萬軍華說:“該項目帶動任城區采煤沉陷地治理,拓展城區發展空間。經過綜合治理后,沉陷區土地能夠作為正常土地進行設計、開發和利用,可建設百米以上高度的建筑物。”

  “這是改善沉陷區生態環境,增加采空區土地再利用,實現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并無固定模式,因地制宜、合理利用才是關鍵。除了在條帶采煤沉陷區實施具有創新理念和工藝的采空區充填治理之外,任城區還在地勢低洼的農田沉陷區進行土地復墾,實施生態農業開發;在“高潛水位沉陷區”進行生態修復,實施濕地景觀開發。

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