土地與煤炭在工業(yè)和農業(yè)發(fā)展中是同樣重要的有限資源，是長期制約我國經濟發(fā)展的重要因素，但采煤采掘工作面會導致地面塌陷，形成采空區(qū)。采空區(qū)塌陷的機理是比較是復雜的，本文就采空區(qū)的塌陷機理及發(fā)展因素做一探討。

　　1 煤礦采掘工作面塌陷的機制與對環(huán)境的影響

　　1.1 煤礦采掘工作面塌陷的機制 當煤層采掘工作面采空以后，采空區(qū)上部的覆巖，及采空形成的煤柱邊邦，均形成自由面。原來的應力平衡被破壞，在上覆巖土層重力作用下，覆巖承受的壓力隨著采空區(qū)范圍的擴大而增加，當這種壓力超過煤層頂板巖石的承載力以后，頂板巖石就要破裂塌落形成冒落帶。冒落的巖塊大小不一，雜亂無章地充填到采空區(qū)。冒落的巖塊突出的與上部巖層相接觸，但支撐力已不足以托住上部的巖層，于是上部巖層下沉，向下彎曲，并且破裂，產生裂隙，即形成裂隙帶。裂隙帶巖層上部的巖層，由于裂隙帶的巖層向下彎曲，在自身重力及上覆巖層的重壓下，發(fā)生整體向下彎曲，但既不破裂，也不脫落，故稱為彎曲帶。在彎曲帶影響下地面上造成塌陷，形成塌陷盆地、塌陷坑。

　　1.2 煤礦采掘工作面塌陷對環(huán)境的影響　①煤礦機械化開采造成地表大面積塌陷，塌陷破壞了土地資源，使塌陷區(qū)域內生態(tài)環(huán)境趨向惡化。②耕地面積逐年減少，人地矛盾加劇。煤礦開采造成地表下沉、塌陷，致使農田水利設施部分或完全破壞，河溝不暢，汛期水澇災害嚴重，農作物減產，甚至絕收，地面諸多良田成為常年積水的坑塘。再加上人口增長，工程建設占地等原因，加重了塌陷區(qū)失去耕地農民群眾的生產、生活困難。③人居環(huán)境影響嚴重。受采煤塌陷影響，塌陷區(qū)內的群眾住房開裂、歪斜，出現(xiàn)大面積危房，居民的人身安全受到嚴重威脅。④制約地區(qū)城鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展建設，加重地礦兩方的資金及人力、材料的投入。因采煤造成地表下沉，塌陷，致使許多道路受到破壞。城鎮(zhèn)建設因解決工程穩(wěn)固問題而不得不加大建設費用，工程建設穩(wěn)固的人力、物力資源增加，加重了地方的財政負擔；同時因采煤塌陷造成的道路破壞，煤礦企業(yè)每年因此需投入不小的資金。針對上述問題，地方政府和礦方攜手并進，勵精圖治，全面綜合規(guī)劃，在恢復生態(tài)環(huán)境、增加有效耕地面積、改善農業(yè)設施條件、改善礦區(qū)群眾生產生活方面做了一些有益的嘗試。

　　2 防范煤礦采掘工作面塌陷的措施

　　2.1 建立專項防范資金　煤礦采掘工作面塌陷治理是一項耗資巨大的工程。在積極爭取煤炭可持續(xù)發(fā)展基金的同時，地方財力、城建資金和政策性收入仍是投資的主渠道，應廣辟渠道，多方籌資，集中用于采煤塌陷地治理。一要積極爭取國家以及省、市政府的資金支持，按照國家有關煤炭可持續(xù)發(fā)展基金3個投向的原則，積極爭取，統(tǒng)籌安排、集中配置、合理使用，采用投資補助、轉貸、貸款貼息等方式給予投資扶持，重點落實地方煤礦的采煤塌陷地治理；二要收取土地復墾費。依據“誰破壞、誰治理”的原則，將采空區(qū)治理納入煤炭生產成本，向造成塌陷危害的煤炭企業(yè)收取一定比例的土地復墾費，并將耕地開墾費、耕地占用費、新增建設用地有償使用費捆綁起來使用。三要激活民間資金。依據“誰治理、誰受益”的原則，充分發(fā)揮社會力量，廣泛吸收社會閑散資金，采取承包責任制、拍賣、租賃等形式，實行有償使用土地、有償治理，投入采煤塌陷地治理建設。

　　2.2 提高防范技術保障 煤礦采掘工作面治理是一個復雜的生態(tài)工程和社會工程，既涉及地下地質變化，又涉及地上田、林、路、水、氣等因素。因此，必須提高科技含量，依靠先進的科學技術進行科學治理。一要進行科學規(guī)劃，既要處理好近期規(guī)劃與長遠規(guī)劃，局部治理與總體布局的關系，也要考慮塌陷區(qū)的自然資源和社會發(fā)展的實際需要。二要因地制宜。針對不同類型的塌陷地采取不同的治理方法，宜農則農、宜林則林、宜漁則漁、宜建則建。在塌陷不深或積水不多的地方可以平整土地，改善耕作條件?；謴偷孛?；在面積大、積水深的塌陷區(qū)，可以發(fā)展水產養(yǎng)殖、旅游休閑等產業(yè)。通過治理，變廢地為寶地，收到綜合治理的效果。三要堅持預防為主，標本兼治的原則。要采用先進的檢測手段，加強對采空區(qū)進行監(jiān)測，采取有效辦法填充采空區(qū)，最大限度地減少采空區(qū)塌陷面積，以達到標本兼治的目的。

　　2.3 消除采掘邊界的影響 地下采掘影響地面最嚴重的地方是地面下沉盆地的邊緣,它位于采掘邊界兩側的上方。所以在建筑物下布置回采工作面時，垂直走向的工作面應有足夠的長度，使地表出現(xiàn)充分采動，從而使建筑物位于移動盆地的平底部分。此外，當回采工作面通過建筑物下部時，應盡量加快回采速度，不能停采，尤其不得留殘柱。地表移動規(guī)律表明，地表永久性的不均勻下沉和變形都集中在地表下沉盆地的邊緣區(qū)。井下每出現(xiàn)一個永久性開采邊界，地表就出現(xiàn)一個變形值較大的區(qū)域。為了最大限度減少開采對受護建筑物的有害影響，要求必須實現(xiàn)全柱開采：就是在整個井田煤層范圍內，有限制地進行大面積全面開采，以避免在煤層范圍內形成永久性開采邊界和各煤層變形值的累加，以最大限度地減少對受護建筑物的有害影響。因此必須實現(xiàn)長工作面開采和一層一層的分層采掘。

　　2.4 加強生態(tài)修復工作 這主要是指對已經受到污染的區(qū)域進行治污的技術處理，這同樣也是采掘塌陷區(qū)生態(tài)恢復的重要前提。礦山開發(fā)主要是對礦區(qū)的大氣、水體造成污染以及對土地造成嚴重破壞，因此，大氣、水體、土地的修復治理乃是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(治理)的主要任務。關于這方面的傳統(tǒng)技術措施，國內外的相關研究已經非常豐富。在這里重點介紹一下新興的“植物修復技術”，這是目前為止最經濟、最生態(tài)同時也是非常高效的一種生態(tài)修復技術。所謂植物修復技術，是利用綠色植物以及根際微生物體系吸收、揮發(fā)和轉化、降解的作用機制來清除環(huán)境中的污染物質的一項新興的污染治理技術。根據修復植物某一方面的修復功能和修復特點可將植物修復技術的種類概括為植物吸取修復法；植物揮發(fā)修復法；植物穩(wěn)定修復法；植物降解修復法和根際生物降解修復法。

　　2.5 積極使用充填注漿施工工藝 采空區(qū)充填注漿技術是利用注漿泵為動力源，把具有充填膠結性能的漿液，通過注漿管路和止?jié){系統(tǒng)注入采空區(qū)內，以達到充填采空區(qū)，控制上覆巖層移動和地表變形的目的。采空區(qū)充填注漿按照適用條件可分為全充填注漿和半充填注漿。全充填注漿是對上覆巖層穩(wěn)定性要求較高或巖層本身強度較低的情況下，采用合適的、成本較低的注漿材料，使處理的采空區(qū)和上覆巖層的裂隙得到充分充填；半充填注漿是在確定處理的采空區(qū)范圍內，進行局部的有效充填，且同時達到控制上覆巖層移動和地表變形的目的。