高潛水位平原區(qū)采煤沉陷防治技術(shù)研究進(jìn)展

薄懷志

(1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，山東 濟(jì)寧 272000；2.山東省地礦局采煤塌陷地綜合治理工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)寧 272000)

0 引言

煤礦開采會(huì)造成嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境問題，主要包括開采沉陷、礦山“三廢”、礦區(qū)含水層結(jié)構(gòu)破壞擾動(dòng)誘發(fā)的排、供、生態(tài)環(huán)保矛盾等[1]。魯西煤炭基地是全國14大煤炭基地之一，擔(dān)負(fù)著華東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)能源供應(yīng)的重任。兗州礦區(qū)、棗滕礦區(qū)、濟(jì)寧礦區(qū)、巨野礦區(qū)等是典型的高潛水位煤糧復(fù)合平原區(qū)，開采沉陷造成積水嚴(yán)重。截至2015年，山東省采煤塌陷地面積6.74萬hm2(101.09萬畝)，其中濟(jì)寧市3.59萬hm2(53.89萬畝)、棗莊市0.53萬hm2(8萬畝)、菏澤市0.21萬hm2(3.16萬畝)，三地市采煤塌陷地占全省總面積的64.35%，且隨著兗州礦區(qū)、濟(jì)寧礦區(qū)、棗滕礦區(qū)的持續(xù)開發(fā)及巨野礦區(qū)開發(fā)利用強(qiáng)度的增大，采煤塌陷地面積將進(jìn)一步增加。開采沉陷導(dǎo)致大面積的高質(zhì)量耕地?fù)p毀、土壤特性變化、排灌系統(tǒng)及農(nóng)田防護(hù)體系破壞等，造成農(nóng)作物減產(chǎn)絕產(chǎn)、環(huán)境惡化、大范圍積水[2-4]，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境、威脅糧食安全[5]。

發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)綠色礦山，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，落實(shí)新發(fā)展理念的重要舉措。為切實(shí)加強(qiáng)采煤塌陷地綜合治理工作，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)采煤沉陷區(qū)綜合治理的意見》(國辦發(fā)〔2016〕102號(hào))文件，山東省人民政府辦公廳印發(fā)了《山東省采煤塌陷地綜合治理工作方案》(魯政辦字〔2015〕180號(hào))文件，明確了“防治并重、邊采邊治、先治后采、治理與利用相結(jié)合”的采煤塌陷地綜合治理機(jī)制。在高潛水位平原區(qū)，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為重點(diǎn)，以科技創(chuàng)新為支撐，構(gòu)建長效發(fā)展機(jī)制，將采煤沉陷防治貫穿于礦業(yè)開發(fā)利用與保護(hù)全過程，對(duì)于推動(dòng)形成礦地和諧、人與自然和諧發(fā)展的礦業(yè)新格局具有重要意義。

1 采煤沉陷防治技術(shù)及分類

武強(qiáng)[6-7]系統(tǒng)總結(jié)了開采沉陷導(dǎo)致的礦山地質(zhì)環(huán)境問題和修復(fù)治理技術(shù)，并將修復(fù)治理技術(shù)劃分為消災(zāi)修復(fù)技術(shù)、工程修復(fù)技術(shù)、生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)四類，根據(jù)修復(fù)后土地利用目標(biāo)，將不同類型修復(fù)技術(shù)組合，構(gòu)成修復(fù)治理模式。沉陷盆地治理修復(fù)技術(shù)及其劃分、常用治理模式組合見表1。

表1 沉陷盆地修復(fù)治理模式

在修復(fù)治理模式中，需要根據(jù)土地利用目標(biāo)、區(qū)域周邊環(huán)境和修復(fù)治理要求，選擇生態(tài)修復(fù)技術(shù)或生物修復(fù)技術(shù)。武強(qiáng)等[6]以大雁二礦沉陷盆地治理工程(A2+F2+E3)和邢東煤礦沉陷盆地預(yù)控工程(B1+Be2)為例，對(duì)修復(fù)治理技術(shù)的選擇和模式組合進(jìn)行了研究，為工程主管單位、設(shè)計(jì)單位“沉陷修復(fù)治理該用哪幾種技術(shù)、如何組合”提供了工程示范。

2 采煤沉陷防治技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 消災(zāi)修復(fù)技術(shù)

2.1.1 回填技術(shù)

高潛水位平原區(qū)采煤沉陷形成常年積水區(qū)和季節(jié)性積水區(qū)，魯西南部分礦區(qū)積水深度可達(dá)8～10m，傳統(tǒng)的挖深墊淺技術(shù)、土地平整技術(shù)恢復(fù)耕地較少，充填復(fù)墾是提高耕地恢復(fù)率的最直接、最有效的方法。目前常用的充填復(fù)墾方法有矸石充填、引黃河泥沙充填、引湖(河)淤泥充填、粉煤灰充填等，在進(jìn)行表土剝離存放后[8]，使用上述材質(zhì)充填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后上覆剝離表土后復(fù)墾為耕地。

矸石充填復(fù)墾技術(shù)已經(jīng)在兗州礦區(qū)、淮南礦區(qū)、徐州礦區(qū)等地得到了廣泛應(yīng)用[9-10]，利用矸石充填復(fù)墾耕地的同時(shí)解決了礦區(qū)固廢堆放的環(huán)境影響問題。通過對(duì)充填煤矸石顆粒大小[11]、壓實(shí)程度[12]、充填深度[13]、充填覆土厚度及農(nóng)作物產(chǎn)量[14]、重金屬影響[15]等進(jìn)行研究，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、適宜、安全、環(huán)保的土壤剖面，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

《濟(jì)寧市采煤塌陷地治理總體規(guī)劃》(2010—2020年)首次提出引黃河泥沙充填、引湖(河)淤泥充填復(fù)墾耕地的理念，將濟(jì)寧市采煤塌陷地治理區(qū)域劃分為北部引黃充填治理區(qū)、中東部生態(tài)治理區(qū)和南部沿湖湖泥充填治理區(qū)。胡振琪團(tuán)隊(duì)綜合分析了引黃河泥沙充填復(fù)墾耕地的可行性[17]和適宜性[18]，進(jìn)行了排水量預(yù)測和效益分析[19]；在濟(jì)寧市梁山縣、德州市齊河縣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，提出了排走沉陷區(qū)積水并剝離治理區(qū)表土(0～20cm)和部分心土(20～50cm)堆積形成壩體，利用絞吸式挖沙船抽取水沙通過高壓管道輸送至治理區(qū)，沉淀排水后上覆剝離的心土和表土，平整后復(fù)墾為耕地的技術(shù)路線(圖1)[20]，并進(jìn)一步優(yōu)化為間隔條帶式充填[21]；綜合分析了充填治理后地形地貌景觀、土壤剖面重構(gòu)、土壤理化性狀以及耕地地力，邱集煤礦間隔條帶式充填復(fù)墾后耕地與對(duì)照耕地在同等管理情況下，產(chǎn)量十分接近對(duì)照耕地，覆土層達(dá)到一定厚度后，復(fù)墾耕地可以滿足農(nóng)作物生長，復(fù)墾當(dāng)年基本達(dá)到了原耕地產(chǎn)量[21]。

圖1 引黃河泥沙充填復(fù)墾工藝流程圖(據(jù)胡振琪等[16])

對(duì)于南四湖周邊的采煤塌陷地，將航(河)道清淤淤泥經(jīng)管道輸送至沉陷區(qū)，經(jīng)排水固結(jié)后，覆土平整，并建設(shè)配套田間道路和農(nóng)田水利設(shè)施，復(fù)墾為耕地，已經(jīng)在大屯煤電姚橋煤礦得到了應(yīng)用[22]。但是該方法也存在一定的問題，如湖(河)淤泥排水固結(jié)時(shí)間較長，多達(dá)數(shù)月甚至更長時(shí)間，且極易形成沼澤；可能會(huì)對(duì)湖(河)生態(tài)環(huán)境造成擾動(dòng)，影響水生動(dòng)、植物等[23]。

2.1.2 條帶開采

條帶開采是指將煤層區(qū)域劃分為條帶形狀，采一條、留一條，留下的煤柱支撐上覆巖層的載荷，從而控制地表沉陷，保護(hù)地面建筑物和生態(tài)環(huán)境[24]。目前條帶開采技術(shù)主要應(yīng)用于村莊、建筑物下采煤，是村莊密集區(qū)深礦井開采的主要方式(如星村煤礦、唐口煤礦、安居煤礦等)，也是老礦挖潛及延長礦井服務(wù)年限的重要手段[25]。早期條帶開采研究主要集中在巖層與地表移動(dòng)機(jī)理和規(guī)律、地表移動(dòng)變形規(guī)律、條帶煤柱穩(wěn)定性、條帶開采參數(shù)設(shè)計(jì)等方面[26]。近年來，條帶開采煤柱長期穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[27]、多煤層條帶開采參數(shù)設(shè)計(jì)及沉陷規(guī)律[28-29]等研究更加深入。條帶開采回采率較低，資源損失率較大，隨著充填開采技術(shù)的成熟，充填開采、充填條帶開采有取代傳統(tǒng)條帶開采的趨勢[30-33]。

2.1.3 充填技術(shù)

(1)充填開采

粗放型的煤炭開采引發(fā)了資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞等一系列問題，錢鳴高等[34]提出綠色開采的理念，建立了煤礦綠色開采基礎(chǔ)理論和技術(shù)框架。目前充填開采技術(shù)在控制地表沉降方面作用明顯，并得到了廣泛的應(yīng)用，按照充填材料可分為矸石充填[35]、膏體充填[36]、高水材料沖填[37]等。目前充填開采研究多集中于長臂工作面采充一體化、綜合機(jī)械化充填采煤、充填開采巖層移動(dòng)與地表沉陷測量等領(lǐng)域，并對(duì)充填材料進(jìn)行了一系列的研究[38]。近年來超高水材料是充填開采研究的熱點(diǎn)，馮光明等[39]研發(fā)出水體積高達(dá)97%的超高水材料，主要成分為石灰、石膏、高鋁水泥、懸浮劑、速凝劑、解凝劑等，由A、B兩種主料與少量復(fù)合速凝劑(AA料)和復(fù)合緩凝劑(BB料)組成，通過外加劑添配方控制初凝時(shí)間(8～90min)和固結(jié)體抗壓強(qiáng)度。超高水充填在臨沂礦業(yè)集團(tuán)田莊煤礦、邯鄲礦業(yè)集團(tuán)陶一煤礦的應(yīng)用過程中，不斷優(yōu)化，研發(fā)了充填開采系統(tǒng)(圖2)，系統(tǒng)總結(jié)了開放式、袋式、混合式和分段阻隔式充填方式，并分析了每種充填方法的技術(shù)要點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件[40-43]；通過地面沉陷觀測[44]、物探[45]、鉆探[46]、相似材料模擬實(shí)驗(yàn)[47]、FLAC3D模擬[48]等方法驗(yàn)證了超高水材料充填效果和穩(wěn)定性。

圖2 超高水材料充填開采系統(tǒng)(據(jù)馮光明等[39])

(2)采空區(qū)充填

采空區(qū)充填是指開采后一段時(shí)間或在已經(jīng)廢棄的采空區(qū)內(nèi)，回填采礦廢渣等物料，從而控制采空區(qū)誘發(fā)地表形變的技術(shù)[6]。與充填開采不同，采空區(qū)充填時(shí)間滯后于開采時(shí)間，且受到充填環(huán)境的限制，一般使用矸石等廢渣充填。

2.1.4 注漿技術(shù)

(1)覆巖離層注漿

覆巖離層注漿技術(shù)是指通過地面鉆孔，向煤層開采后上覆巖層移動(dòng)過程中形成的離層空間內(nèi)注漿液，加固生產(chǎn)礦山煤層頂板，從而控制覆巖下沉的技術(shù)(圖3)。常用的覆巖離層注漿材料有粉煤灰漿液[49]、超高水材料[50]等。主關(guān)鍵層理論[51]認(rèn)為，主關(guān)鍵層是產(chǎn)生離層和離層充填注漿的主要控制因素，只有覆巖中存在典型主關(guān)鍵層，且軟、硬巖相間分布，才可能形成離層空間，進(jìn)而注漿減緩沉陷；同時(shí)，確定主關(guān)鍵層后，才能準(zhǔn)確判斷計(jì)算離層位置和空間，為注漿鉆孔布設(shè)及鉆探施工提供依據(jù)。覆巖離層注漿充填后，可以支撐覆巖并壓實(shí)巖層，膨脹擠壓圍層并膠結(jié)裂隙，從而減緩地面沉陷。覆巖離層注漿充填技術(shù)已經(jīng)在撫順礦區(qū)老虎臺(tái)礦、開灤礦區(qū)唐山礦、新汶礦區(qū)華豐礦、大屯礦區(qū)徐莊礦、兗州礦區(qū)東灘礦、濟(jì)寧礦區(qū)濟(jì)寧二號(hào)煤礦等得到了應(yīng)用，并成功在高壓線下、鐵路下開采煤炭資源，有效減緩地面沉陷[52-54]。朱衛(wèi)兵等[55]提出了覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)，離層充填后形成“離層區(qū)充填體+關(guān)鍵層+分區(qū)隔離煤柱”的共同承載體，地面減沉效果良好，滿足綠色開采要求。

(2)冒落矸石空隙注漿充填

該項(xiàng)技術(shù)主要是通過注漿固結(jié)采空區(qū)冒落帶矸石空隙，從而控制生產(chǎn)礦山地表變形。采空區(qū)冒落矸石具有碎脹性，體積大于原巖體積，由于空隙較大連通性好，便于注漿充填材料通過[56]。目前相關(guān)研究主要針對(duì)充填材料、充填體固結(jié)后強(qiáng)度、充填系統(tǒng)、充填后地表移動(dòng)變形規(guī)律[57]。馮光明等[43]開展了超高水材料冒落矸石空隙充填研究，由于超高水材料在混合前，具有良好的流動(dòng)性，便于對(duì)已經(jīng)垮落的采空區(qū)充填，采空空間被充實(shí)和加固，垮矸空隙不再被壓實(shí)并穩(wěn)定，從而控制上覆巖層活動(dòng)。

圖3 超高水材料采空區(qū)充填作用機(jī)理(據(jù)馮光明等[43])

2.1.4 含(隔)水層修復(fù)技術(shù)

煤炭開采過程中，可能導(dǎo)致含(隔)水層破壞，引發(fā)一系列環(huán)境負(fù)面效應(yīng)，主要表現(xiàn)在礦井水害、地下水位下降影響供水和破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境3個(gè)方面[58-59]，具體為：①礦山開采過程中人為疏干和采動(dòng)裂隙對(duì)含水層的自然疏干增加礦井涌水量，產(chǎn)生大量排水費(fèi)用，災(zāi)害性突水造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；②大量疏排水導(dǎo)致地下水位下降，造成礦區(qū)及周圍人畜飲用水和灌溉用水短缺；③采煤引起的地下水位及流場改變、地表水徑流變化、水體污染等問題，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。針對(duì)礦井水害問題，《煤礦防治水規(guī)定》[60]提出了礦井防治水“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字原則和“防、堵、疏、排、截”五字綜合防治措施。目前主要通過自修復(fù)[61]、隔水層再造[62]、水文地質(zhì)條件人為干預(yù)(隔水層注漿加固改造、富水區(qū)注漿)[59]等方法進(jìn)行隔水層修復(fù)。武強(qiáng)[63]系統(tǒng)分析了礦井水防治領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，水文地質(zhì)(補(bǔ)充)勘探、井下水害超前探測(放)及其監(jiān)測預(yù)測預(yù)警，礦井水害防治技術(shù)等最新科研進(jìn)展；提出了“煤—水”雙資源型礦井開發(fā)理念，消除地下水“災(zāi)害屬性”，挖掘其“資源屬性”，盡量避免破壞擾動(dòng)與煤系同沉積的含水層結(jié)構(gòu)，達(dá)到煤炭和水的“雙資源”共同開發(fā)的目的，從而實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展；區(qū)分礦區(qū)水文地質(zhì)條件，系統(tǒng)分析了“礦井水排、供、生態(tài)環(huán)保”、“礦井地下水控制、利用、生態(tài)環(huán)?！薄ⅰ暗V井水控制、處理、利用、回灌與生態(tài)環(huán)?！钡榷辔灰惑w的優(yōu)化組合模式，通過水文地質(zhì)條件人為干預(yù)，減輕礦區(qū)含(隔)水層引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題[59]。

2.2 工程修復(fù)技術(shù)

沉陷盆地工程修復(fù)技術(shù)主要包括坡形修整、平整覆土、挖深墊淺、土地壓實(shí)等，與土地整治技術(shù)基本類似。嚴(yán)金明[64]介紹了土地整治戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)、理論基礎(chǔ)和研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)研究了土地整治資源環(huán)境效應(yīng)診斷與預(yù)警、功能定位判別、選址判別、節(jié)地節(jié)水型土地整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、生態(tài)化土地整治設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了具體的實(shí)證與示范；曹振環(huán)等[65]從采煤塌陷區(qū)農(nóng)田整治田塊的平面規(guī)劃、田坎穩(wěn)定性、灌排工程等角度，系統(tǒng)梳理了采煤塌陷區(qū)農(nóng)田整治規(guī)劃設(shè)計(jì)研究進(jìn)展；王自威等[66]針對(duì)采煤沉陷帶來的農(nóng)田水利問題，提出了問題導(dǎo)向式的采煤塌陷地治理規(guī)劃理念和規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，并從土地平整工程、農(nóng)田水利工程、田間道路工程等角度對(duì)工程修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究，提出人與自然和諧的采煤塌陷地治理規(guī)劃設(shè)計(jì)方法；李新舉[67-69]建立模擬實(shí)驗(yàn)區(qū)，分析了煤矸石、粉煤灰、建筑垃圾充填覆土模式下不同施工機(jī)械(自卸汽車、履帶式推土機(jī)等)不同碾壓次數(shù)情況下的土壤顆粒組成變化，并分析了其對(duì)土壤質(zhì)量的影響。

2.3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)

沉陷盆地治理修復(fù)側(cè)重于生態(tài)功能時(shí)，更多使用生態(tài)修復(fù)技術(shù)。生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要包括人工生態(tài)林、人工濕地、灌木林修復(fù)、基塘構(gòu)建等。開采沉陷積水導(dǎo)致原防護(hù)林遭到嚴(yán)重破壞，治理時(shí)統(tǒng)籌考慮田、水、路、林，生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一[66]。近年來，采煤塌陷地綜合治理強(qiáng)調(diào)生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游發(fā)展模式，利用嚴(yán)重積水采煤塌陷地建設(shè)濕地成為研究的熱點(diǎn)之一[70-71]。濕地具有自然觀光、旅游、娛樂等美學(xué)功能，蘊(yùn)含著豐富秀麗的自然風(fēng)景和巨大的景觀價(jià)值，同時(shí)具有污水凈化、生態(tài)修復(fù)等功能。近年來，我國成功實(shí)施了一批采煤塌陷型濕地建設(shè)項(xiàng)目，主要有唐山南湖城市中央濕地公園[72]、濟(jì)寧太平國家濕地公園[72]、徐州潘安湖國家濕地公園[73]、平頂山白鷺洲國家城市濕地公園[75]、阜陽潁上迪溝國家濕地公園[76]、淮北南湖國家城市濕地公園[77]、淮南十澗湖國家城市濕地公園等，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。目前對(duì)于采煤塌陷型濕地的研究多集中于水域構(gòu)建與水平衡[72]、水環(huán)境凈化治理[78]、濕地植被及土壤恢復(fù)[79]、景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)[80-81]等領(lǐng)域。通過水系連通和基底改造，打造濕地水環(huán)境，維持水平衡；將沉水植物(苦草、金魚藻、黑藻等)、漂浮植物(大薸、水禾、浮萍等)、浮葉植物(睡蓮、中華萍蓬草、芡實(shí)、粉綠狐尾藻等)、挺水植物(荷花、菖蒲、花葉蘆竹、紅蓮子草等)、濕生植物(玉帶草、蘆葦、水松、垂柳等)合理搭配，配合仿自然型堤壩工程、人工浮島工程、景觀小品建設(shè)工程等，構(gòu)建姿態(tài)多樣、色彩豐富、錯(cuò)落有致、層次分明、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)環(huán)保的園林景觀[82]，同時(shí)兼具水質(zhì)凈化、生物多樣性保護(hù)等功能[83]，實(shí)現(xiàn)居民增收、礦地和諧，讓礦區(qū)群眾“望得見田，看得見水，記得住鄉(xiāng)愁”。

2.4 生物修復(fù)技術(shù)

沉陷盆地治理修復(fù)目標(biāo)為農(nóng)業(yè)用地時(shí)，更多使用生物修復(fù)技術(shù)，主要包括投菌技術(shù)、農(nóng)耕技術(shù)、植物修復(fù)、土壤改良等。目前投菌技術(shù)多應(yīng)用于污染土壤修復(fù)，微生物具有極強(qiáng)的分解能力，理論上可以分解自然界中存在的所有化合物，為生物修復(fù)提供了廣闊的發(fā)展空間[84]，由于微生物具有易繁殖、代謝快、適應(yīng)性強(qiáng)等特性，是污染修復(fù)的極佳材料，目前已經(jīng)在無機(jī)污染物修復(fù)[85]、有機(jī)污染物修復(fù)[86]中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。采用淺翻深松、增施有機(jī)肥、食用菌廢料改良[87]等措施，改善土壤物理性狀和養(yǎng)分狀況，優(yōu)化土壤水、肥、氣、熱之間的相互關(guān)系[64]；種植有根瘤和莖瘤的一年生豆科植物可以起到良好的固氮作用[88-89]，秸稈還田有利于改善土壤肥力。

3 高潛水位平原區(qū)采煤沉陷防治技術(shù)展望

用“礦地一體化”理念統(tǒng)籌資源開發(fā)和采煤塌陷地綜合治理。統(tǒng)籌考慮地下煤炭資源開采和地上城市建設(shè)等因素，采用協(xié)調(diào)開采、充填開采等技術(shù)手段，控制地面沉陷； 采用“礦井地下水控制、利用、生態(tài)環(huán)?！比灰惑w模式，減輕對(duì)地下含水層的擾動(dòng)和破壞，做到礦井水綜合利用和生態(tài)環(huán)保；深入研究煤炭地下氣化開采、熱解開采、生物溶解開采等化學(xué)開采技術(shù)，改變傳統(tǒng)采煤工藝，實(shí)現(xiàn)地下無人、地面無煤、產(chǎn)品流態(tài)，達(dá)到開采零死亡、供能零排放、環(huán)境零損害的綠色、安全、清潔利用境界[90-91]；充分利用關(guān)停礦井地下空間，進(jìn)行地下生態(tài)城市建設(shè)[92]、深地高落差型抽水蓄能[93]、地下農(nóng)業(yè)種植、地下醫(yī)療療養(yǎng)[94]等，實(shí)現(xiàn)關(guān)停礦井的資源化利用、立體式開發(fā)和全面轉(zhuǎn)型升級(jí)。

采煤塌陷地復(fù)墾、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、濕地景觀開發(fā)、城市和工業(yè)園區(qū)建設(shè)(地、環(huán)、景、城)四位一體的采煤塌陷地綜合治理模式。借助國家振興老工業(yè)基地、資源型城市轉(zhuǎn)型升級(jí)和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的良好機(jī)遇，推進(jìn)“地、環(huán)、景、城”四位一體的采煤塌陷地綜合治理，通過生態(tài)環(huán)境修復(fù)、濕地景觀開發(fā)、土地復(fù)墾和生態(tài)農(nóng)業(yè)，打造環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)宜居的綠色空間，將采煤塌陷地棕地變公園[95-96]，對(duì)周邊地價(jià)帶來溢出效應(yīng)[97-98]，實(shí)現(xiàn)“地、環(huán)、景、城”四位一體整治[99]，典范有唐山南湖、河南永城、徐州潘安湖、淮北南湖等，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益的最大化。

運(yùn)用3S、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)采煤塌陷地動(dòng)態(tài)監(jiān)測監(jiān)管。與土地利用現(xiàn)狀變更不同，地面沉陷是在垂向空間發(fā)生變化，綜合運(yùn)用InSAR，GNSS測量等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行沉陷監(jiān)測，適時(shí)更新數(shù)據(jù)；將礦山企業(yè)、煤炭管理部門、國土資源管理部門等海量多元異構(gòu)數(shù)據(jù)整合，運(yùn)用3S、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)技術(shù)，建立集地圖管理、業(yè)務(wù)管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)測、預(yù)測分析、決策支持等功能于一體的采煤塌陷地動(dòng)態(tài)監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)，促進(jìn)采煤塌陷地治理管理系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、科學(xué)化[100]。