煤田地质与勘探投稿格式参考范文：采煤沉陷区治理修复与开发利用关键技术进展

　　煤炭资源开采形成的采煤沉陷区，已成为制约我国生态文明建设与社会经济可持续发展的难题。作为全球最大的煤炭生产国，截至 2024 年底，我国 27 个省(市、自治区)分布着超过 20000km² 的采煤沉陷区，晋陕蒙、黄淮海、云贵川及黑吉辽等煤炭主产区地表沉陷尤为严重。大规模的采煤沉陷不仅导致土地资源损毁、地质灾害频发，还引发大气污染、含水层破坏、生物多样性锐减等一系列复合生态问题，严重制约区域可持续发展。

　　为应对当前的生态困境，国家高度重视采煤沉陷区的系统治理修复与综合开发利用，先后出台了多项政策文件，内容涵盖空间规划重构、生态修复技术集成、产业转型引导、科技创新支撑、资金保障机制及区域协同发展。政策文件呈现鲜明的阶段性特征：探索起步期(2007−2015 年)，聚焦资源型城市转型，提出 “山水林田湖生命共同体” 生态修复理念;多元协同治理体系构建期(2016−2020 年)，引入市场化机制、探索地下空间开发利用;战略升级期(2021−2025 年)，强调绿色低碳矿山转型、清洁能源发展与新质生产力布局。2024 年六部委联合发布的《关于加强煤炭清洁高效利用的意见》中，明确将采煤沉陷区作为新能源开发、储能基地和碳汇培育的战略载体。

　　在国家政策引导的新思维和新形势下，当前我国采煤沉陷区治理修复的现状是：煤炭主产区横跨高寒冻土、荒漠戈壁、山地丘陵及平原盆地等多种地貌单元，区域气候与地质条件差异显著，当前研究还没有构建适配不同地理特征下系统性技术路径;现有研究集中于已闭坑矿区，技术体系呈现 “末端化” 特征，覆盖矿山全生命周期的源头保护与过程管控技术仍不成熟;现有治理修复模式过度侧重生态功能恢复，采煤沉陷区土地资源化、能源化和功能化利用潜力未被充分挖掘。此外，采煤沉陷区治理修复涉及大量居民搬迁和安置问题，但安置补偿标准模糊、就业支持不足等问题极易引发群体性矛盾，社会工作开展困难。

　　从采煤沉陷区治理修复紧迫性、政策法规的引导性以及我国能源与空间发展战略来看，科学、系统开展采煤沉陷区治理修复与开发利用工作，不仅是缓解土地资源紧张、修复生态环境、保障民生安全的重要抓手，更是实现地区能源结构转型、优化新质生产力布局、推动区域协调发展的关键路径。基于此，笔者系统梳理我国采煤沉陷区的治理修复与开发利用现状，构建功能导向型分区技术体系，分析现存问题，展望发展趋势，凝练关键技术，以期为现阶段采煤沉陷区治理修复与开发利用提供理论依据与实践参考。

　　1 采煤沉陷区现状及危害

　　我国拥有丰富的煤炭资源，采煤沉陷区的形成与煤炭开采总量正相关。截至 2024 年底，全国原煤产量 47.8 亿 t，同比增长 1.2%，每开采 1 万 t 煤炭就会引发 0.002km² 的地表沉陷。目前采煤沉陷土地复垦率仅为 35% 左右，治理速度与沉陷增速严重失衡，形成 “旧账未清、新账叠加” 的治理困局。

　　采煤沉陷作为煤炭开采活动的伴生灾害，对煤矿安全生产、生态环境及工程建设均构成了严峻挑战。煤矿安全生产层面，采空区塌陷诱发的冒顶片帮、透水事故、瓦斯爆炸、矿震及火灾等安全事故频繁发生，严重威胁煤矿作业人员的生命安全。生态环境层面，采煤沉陷引发的地下水环境污染、水土流失加剧、土地沙化、植被退化及生态系统恶化等连锁环境问题。工程建设层面，地表不均匀沉降引发建筑物开裂、道路断裂、桥梁坍塌及滑坡灾害，加剧矿业城市土地资源短缺和发展空间受限的深层矛盾。当前，采煤沉陷区已成为制约我国生态文明建设与社会经济发展的重大难题。如何有效治理采煤沉陷区、修复受损生态，并对废弃土地开发利用，成为亟待解决的重大科学与工程问题。

　　2 采煤沉陷区治理修复与开发利用分区

　　2.1 核心概念的界定

　　根据地球科学与经济学领域的权威定义，采煤沉陷区涉及 “治理”“修复”“开发”“利用” 的核心概念可明确。

　　综合权威定义可见，这 4 个术语先后衔接、各有侧重。“治理” 是基础工作，重点消除地质灾害隐患，保障区域安全稳定;“修复” 是核心手段，通过生态重建实现环境功能系统性恢复与提升;“开发” 是转型路径，创新盘活闲置资源与土地潜力;“利用” 是价值目标，推动治理成果转化为可持续的经济效益与生态效益。权威资料常将 “治理” 与 “修复”“开发” 与 “利用” 连用，“治理” 与 “修复” 偏重地质环境问题的解决，“开发” 与 “利用” 侧重土地资源价值的实现，相辅相成、缺一不可。采煤沉陷区治理修复与开发利用体系 4 个环节逐层递进，形成 “安全保障−生态重建−资源盘活−价值实现” 的完整闭环，实现沉陷区从被动治理到主动发展的转型升级。

　　2.2 分区依据

　　在明确采煤沉陷区治理修复与开发利用核心概念的基础上，需构建支撑分区实践的 “理论与现实” 双层依据体系。这一体系中，理论依据回答 “为何需要分区” 的底层逻辑问题，现实依据解决 “如何进行分区” 的操作难题。

　　2.2.1 理论依据

　　发生学原则：起源于生物学领域，后扩展至地学研究，强调自然区划需基于发展过程的相似性与历史共同性，通过动态演化视角揭示事物本质。

　　结构的相似性与差异性原则：源自地理学区域分异理论，主张以区域内部同质性与区域间异质性为空间划分基础。

　　人地关系地域系统理论：由我国地理学家吴传钧提出，主张通过多要素、多尺度、多目标的系统性分析，综合分析人类活动对生态环境影响的全过程。

　　可持续发展原则：由世界环境与发展委员会(WCED)于 1987 年《我们共同的未来》报告中首次明确提出，强调经济、社会、环境的协调共生，满足当代需求且不损害后代利益。

　　2.2.2 现实依据

　　国家政策导向：国家政策为采煤沉陷区分区提供重要实践指引。《全国国土规划纲要(2016−2030 年)》明确 “坚持分类指导、差异发展” 原则，《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》中将采煤沉陷区治理与粮食安全、生态保护结合，提出建设高标准农田、修复退化草原等具体措施。《国家碳达峰试点(鄂尔多斯)实施方案》中提出在采煤沉陷区布局大型风光发电基地，为能源转型与区域开发指明方向。

　　技术标准实施：技术标准的实施是采煤沉陷区分区科学化、规范化的保障。当前已颁布 GB 51044−2014《煤矿采空区岩土工程勘察规范》、GB 51180−2016《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》、T/CAGHP 005−2018《采空塌陷勘查规范(试行)》、T/CAGHP 012−2018《采空塌陷防治工程设计规范(试行)》、T/CAGHP 059−2019《采空塌陷防治工程施工规范(试行)》、T/CAGHP 078−2020《采空塌陷地质灾害监测规范(试行)》、NB/T 10533−2021《采煤沉陷区治理技术规范》、GB/T 42251−2022《采矿沉陷区生态修复技术规程》、T/CHSLA 50002−2018《黄淮海平原采煤沉陷区生态修复技术标准》、NY/T 4295−2023《退化草地改良技术规范 高寒草地》、T/SDMAS 001−2024《高潜水位采煤沉陷区动态治理技术规程》、T/CSF 0060−2023《沙(荒)漠生态修复效果评价技术规范》等一系列技术标准，涵盖通用及专项治理技术、生态修复、动态监测与维护管理等多个方面，为分区技术实施提供规范化依据。

　　区域实际发展需求：区域实际发展需求是采煤沉陷区分区的直接依据。基于《中国自然资源统计年鉴 2024》汇总的全国 31 个省(市、自治区)(不包括中国香港、澳门、台湾)土地利用状况数据，按地理经济综合区划分为 6 大区域进行数据整理。截至 2023 年底，全国共有农用地 718.65 万 km²，建设用地 82.80 万 km²。

　　我国土地资源分布极不平衡，土地利用在不同地区间存在显著差异，这种差异直接决定分区策略。以农用地为例，华北、东北等耕地主导区(耕地占比 17.70%~40.73%)需优先协调农业生产与生态修复，遏制耕地资源流失;西北荒漠草地区(草地占比 62.09%)应聚焦风光资源开发与土地沙化的协同治理;西南及青藏高原林草地复合区(林草地占比 86.81%)应以植被恢复和提升碳汇能力为核心。此外，建设用地中，各地区城镇村及工矿用地占比普遍较高，需挖掘城镇采煤沉陷区开发利用潜力，优化土地利用结构。

　　2.3 分区结果

　　基于前述 “理论−现实” 双层分区依据，结合我国采煤沉陷区地形地貌复杂性、气候差异性及土地利用现状，将全国采煤沉陷区划分为 6 类功能导向型分区。各分区因地质条件、开发强度及土地利用方式的差异，呈现出独特的沉陷破坏特征与核心矛盾。

　　平原耕地修复区：黄淮海平原等冲积地貌区，地势平坦、土壤肥沃，以耕地为主。典型沉陷破坏特征为土地开裂、水塘洼地、伴随土壤盐渍化、季节性积水。核心矛盾与挑战是耕地质量退化与粮食安全保障的直接冲突。

　　高寒林草地生态保护区：青藏高原、东北林区等高寒地区，气候严寒、土壤瘠薄、冻土广布。典型沉陷破坏特征为草甸退化为斑块状裸地、冻融与沉陷引发塌陷、沙化面积扩展。核心矛盾与挑战是高寒气候下生态系统重建的难题。

　　高潜水位湿地建设区：华东平原、江淮地区，地势低洼、水系发育密集。典型沉陷破坏特征为水系破坏、村庄淹没、水体富营养化、植被退化。核心矛盾与挑战是水文系统突变与湿地功能重构的挑战。

　　荒漠新能源开发区：西北及华北干旱荒漠区，土地广袤，光能、风能资源富集但土地生产力低下。典型沉陷破坏特征为风蚀加剧、地表退化为裸露荒地、土地破碎化。核心矛盾与挑战是极端气候下新能源开发与消纳的难题。

　　城市建设利用区：矿业城市建成区，人口密度大，建筑密集、地下管网复杂，土地资源稀缺性突出。典型沉陷破坏特征为建筑结构损伤、基础设施破坏、生态环境恶化。核心矛盾与挑战是高强度城市开发与地质风险管控的平衡。

　　地下空间开发利用区：废弃矿井、深部开采遗留采空区。典型沉陷破坏特征为井下顶板垮塌风险、井下突水风险、瓦斯积聚风险(测风站监测)。核心矛盾与挑战是地下空间安全利用与地质风险管控的平衡。

　　3 采煤沉陷区治理修复与开发利用关键技术

　　3.1 平原地区土地复垦技术

　　我国中东部平原地区因地势平坦、土层深厚，是耕地修复的重点区域。据统计，全国 10.8% 的耕地面积与煤炭可采储量分布重合，若将煤粮复合区的煤炭全部开采，13.33 万 km² 耕地将受到损毁甚至消失。截至 2024 年 9 月，仅安徽淮南沉陷面积已达 300.73km²，给区域农业与城乡发展带来沉重压力。

　　平原煤矿区土地复垦技术综合运用土壤学、生态学、农学等多学科理论与方法，聚焦充填复垦材料、土壤重构工艺及复垦修复程序，旨在实现沉陷土地的再利用和生产力恢复。当前，来源广、成本低且无害化的充填复垦材料，缺土条件下实现高质量的土壤重构工艺以及复垦程序滞后是目前平原地区的土地复垦过程中面临的 3 大关键问题。

　　在充填复垦材料方面，表土替代材料及复配土是矿区土壤基质改良研究的重点方向。在表土替代材料上，胡振琪等首次提出以黄河泥沙为土源的矿区仿自然土壤重构理念，实现了河道淤积泥沙治理和采煤沉陷地 100% 复垦的双赢。后续众多学者对黄河泥沙充填复垦技术开展了系统性研究：一方面重点关注充填后土壤的理化性质、区域适用性和农田生产力的提升;另一方面深入探索了夹层式土壤剖面结构、覆土材料不足时的配比优化、复垦工艺革新、持水性容重参数优选，以及取沙−输沙−用沙技术参数优化等关键技术方向。引黄河泥沙充填复垦技术对黄河流域的河南、山东等省很多矿区的采煤沉陷地都具有推广应用价值。与此同时，煤矸石基复垦材料的生态化利用也取得突破。长期监测数据印证了煤矸石基复垦材料的生态恢复潜力，其作为土壤改良剂和育苗基质的可行性，并凸显了煤矸石在塌陷区复垦中的广阔前景。在复配土上，腐殖酸、生物炭、保水剂、微生物菌肥以及土壤生物结皮(BSC)等新材料、新方法在矿区土壤重构中具有积极或潜在的应用价值。

　　在土壤重构工艺研究中，胡振琪等依据土壤发生学原理提出 “土层生态位” 和 “土壤关键层” 的概念，通过分层剥离、交错回填的剖面重构技术，实现各土层在空间上的合理配置。该技术采用表土与心土分层剥离、泥沙与心土交错回填的方法，将土壤层与黄河泥沙充填层有序组合重构，形成类似五花肉的 “夹层式” 多层土壤剖面结构。这种空间配置优化了水分渗透路径与养分迁移通道，构建出适合植物生长的高质量土壤剖面。

　　在复垦修复程序方面，改变传统的 “被动治理” 理念，学者们探索了预复垦技术、动态复垦阶段及采煤方法、超前复垦技术、边采边复的非充填复垦技术。胡振琪等梳理了影响边采边复时机的自然和人为因素，提出采动地表临界积水下的理论复垦时机与实际复垦时机，实现采动损伤实时预测与修复时机精准把控。李根生针对于煤矿企业不同采掘布局和复垦需求，探索井下减损型边采边复技术、地面保土型边采边复技术以及井上下耦合型边采边复技术，揭示了地下采煤设计阶段及采煤方法对土地复垦的时空规律，影响由大到小为：开拓设计、准备设计、回采设计、采煤方法。郭广礼等构建采煤沉陷耕地防护阈值体系，为采煤塌陷地主动防护提供了量化依据。

　　我国矿区土地复垦工作起步较晚，但经过 40 余年的研究和实践，已形成众多理论创新、技术突破及典型案例，在国际上产生了重要的影响力。当前研究仍存在以下不足，包括：黄河泥沙充填工艺存在水沙分离效率低、标准化参数指导缺失;土壤重构研究偏重表层修复，深层土壤结构破坏与污染扩散机制不明;复垦程序动态调控模型精度不足，智能采复协同技术尚处空白;生态修复与经济效益转化脱节，市场驱动力薄弱等。

　　未来，平原地区采煤沉陷区土地复垦技术可关注以下方向，黄河泥沙资源化利用领域，突破水沙快速分离的充填排水工艺，研发动水条件下高效取沙设备，优化远距离管道输沙技术参数;土壤剖面重构方面，强化分层理论基础研究，探索耕作层以下的深层土壤结构破坏、污染扩散机制;复垦修复程序方面，探索人工智能在复垦设计中的应用，开发智能复垦算法与智能采复协同技术。在政策上，创新生态产品价值实现机制，通过碳汇交易、生态银行等政策工具激活市场动能，重点发展有机农业、生态康养等绿色产业，提升土地经济收益的同时反哺生态修复。

　　3.2 高寒地区林草地生态修复技术

　　我国青藏高原、东北山地林区等高寒地区因气候寒冷干燥，土壤冻结期长，生态系统极为脆弱。长时间、大规模的煤矿开采加剧了土地荒漠化和林草地退化，治理难度远超东部地区。以青海木里矿区为例，截至 2020 年 7 月，露天开采已造成约 39.98km² 草场损毁，且治理过程中新的开采破坏区持续出现，生态环境修复工作严重滞后。

　　高寒矿区林草地生态修复技术旨在极端环境下重建受损生态系统，恢复矿区原始植被覆盖度，破解 “种什么、能否种、怎么种、如何治水”4 大难题。

　　种什么即高寒矿区适生植物筛选与配置问题。研究显示，青藏高原北部干旱地区草本植物物种丰富度高、需水低，且群落相异性受空间尺度影响小，故在修复初期的快速复绿、土壤改良、固土防蚀及短期牧草产出中，草本植物发挥主导作用。基于此，筛选并构建了以先锋修复型、土壤改良型、固土防蚀型及经济−生态复合型 4 大功能导向的草种配置体系。在实践层面，青海高寒矿区采用 4 草种(同德短芒披碱草、青海草地早熟禾、冷地早熟禾、中华羊茅)等比混播技术可显著提升群落稳定性，玛曲高寒沙化土地修复采用 3 草种(青牧 1 号老芒麦、同德老芒麦、本地垂穗披碱草)组合方案表现出更强的抗风沙侵蚀能力。从长期生态恢复与生物多样性考量，引入适生的灌木通常是必要的，王君武等指出植被物种配置可采用 “灌木 + 草本 + 豆科” 垂直生态策略以优化群落结构。

　　能否种即高寒矿区土壤基质构建与适生环境营造问题。针对高寒矿区风化土壤层极薄、覆土资源稀缺的困境，现有研究形成两类技术路径：在基质重构方面，王佟等基于木里矿区渣土、羊板粪等本土资源，构建 “渣土 + 羊板粪 + 商品有机肥 + 牧草专用肥” 低成本土壤基质，其理化性质与原始草甸高度接近;北京林业大学设计 “阻水层−保水层−植生层−隔热透水层”4 层复合结构，通过分层功能设计有效缓解冻融循环对土壤结构的破坏。在适生环境调控领域，金立群等针对多年冻土高寒矿区煤矸石山植被恢复实践证实，调节基质 pH、适时补充速效养分和有机质可显著提升植被恢复效果;张露等提出 “以肥代土 + 共性菌剂 + 适生生态草” 土−菌−草一体化恢复措施，强调土壤肥力对复垦生态系统的关键作用，该结论与杨竟艺通过多组煤矿复垦样地对比实验得出的 “土壤肥力是煤矿复垦生态系统恢复的最主要限制因素” 论断形成互证。

　　怎么种即高寒矿区植被重建的适应性问题。现有观点认为，人工植被重建依然是最有效的恢复方式。人工植被重建促进生态自然恢复的实施中，需要基于生态承载力理念，合理进行播种量调控、混播组合、混播方式、种植密度、覆土厚度以及施肥策略决定等。同时，针对沙化地修复、草甸恢复以及边坡复绿等差异化场景，开展生态自然修复的适应性分析以及差异化技术措施探索十分必要。

　　如何治水即高寒矿区受损水系生态功能重建问题。高寒矿区水系受损本质上是地质结构破坏、水文循环紊乱、生态功能衰退的复合过程，治水任务需攻克采坑积水整治、水文系统修复与生态需水保障 3 大难题。木里矿区生态治理修复示范工程为此类矿井提供了典范，通过水系连通与引水代填、关键层再造技术以及依山就势地貌重塑等措施，针对性制定 “一坑一策” 综合治理方案，实现了受损水系生态功能的系统性重建与原有生态系统功能的最大化恢复。

　　当前，我国高寒采煤沉陷区生态修复面临诸多挑战。受 “两缺三慢”(种库缺、养分缺、土壤发育慢、物质循环慢、植被更新慢)的生态学特征制约，林草地成活率低，欧美成熟技术及低高程快速修复措施在高寒环境中适配性不足。极端低温环境下超累积植物筛选研究近乎空白，植物抗逆性研究不足，修复物种选择受限。近 20a 的监测数据显示，退化草地的植物多样性、根系发育等指标仍低于原始状态，且出现秋季种子发育不全、萌发失败等新问题，土壤全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等养分含量呈持续下降趋势，生态系统自我更新能力衰退，生态修复进程异常漫长。此外，土壤种子库的应用在小尺度试验中成效显著，但面对高寒矿区万亩级修复需求时，极寒环境下的机械化、规模化应用仍缺乏可行方案。

　　未来，高寒地区采煤沉陷区林草地生态修复技术可关注以下方向，加强基础理论研究与本土化实践，构建高寒生态系统(高寒草甸 / 高寒草原、干旱草原 / 灌木生态系统)功能性植物资源库，强化抗逆品种选育与创新功能群落配置模式;深化冻融循环下土壤结构保护技术，探明冻土、冻岩微观结构特征，更精确地描述和预测冻土、冻岩力学行为以指导修复;攻关土壤养分持续供给与基质改良技术，探索从根本上解决矿区生态系统自我更新演替的路径;在国土空间区划背景下，融合遥感监测与数值模拟，开展多指标、大尺度生态修复效应研究，形成从试验田到示范区，再到区域工程的整治模式。

　　3.3 高潜水位地区湿地开发建造技术

　　我国东部高潜水位地区因长期大规模地下煤炭开采，已形成面积广、积水深且分布集中的采煤沉陷区。以安徽淮南为例，截至 2024 年底已累计形成采煤沉陷区 303.87km²，其中积水面积约 133.33km²，预计仍以每年新增沉陷约 6.67km²、积水面积约 2.67km² 的速度扩张。这种由采煤塌陷形成的沉陷洼地，虽限制了传统的耕地复垦，但从水文资源角度来看，客观上拓展了地表水资源的存储空间，为湿地生态系统构建提供了独特的地貌基底与水文条件，具有巨大的生态价值。

　　我国在高潜水位采煤沉陷区湿地开发建造技术领域研究起步较早，文献积累丰富。结合最新实践，其开发利用模式可归纳为以下 3 类。

　　湿地新农业：创新湿地农业新业态，如山东济宁 “挖深搞水产养殖，垫浅搞生态种植” 模式、安徽淮南 “漂浮式绿色稻田” 模式等，实现湿地生态保护与现代农业的协同发展，践行 “藏粮于地、藏粮于技” 的现代农业转型。

　　水资源调蓄与区域协调开发：利用沉陷区蓄水能力建设平原水库，并将其调蓄功能纳入跨流域调水工程。如引江济淮、淮水北调沿线采煤沉陷区(含连片的天然湖洼)总蓄滞库容 10 亿 m³ 以上，调蓄潜力巨大。

　　新能源产业：通过闲置水面资源利用，采用 “光伏 +” 模式，构建 “板上发电、板下经济” 的清洁能源系统，形成 “农光互补”“渔光互补” 等多元化立体发展模式。建成的典型案例有山东济宁 50 万 kW “光伏领跑基地”、安徽淮南顾桥矿 150MW 水面光伏电站等。

　　当前，我国高潜水位采煤沉陷区湿地开发建造研究仍存在显著不足，包括：研究区域局限性突出，现有成果高度集中于山东济宁、安徽两淮地区，而河北、山西、江苏等省份同类型沉陷区的系统性研究严重不足，治理开发技术的普适性验证缺失，难以应对不同气候带、不同水文地质条件下的沉陷湿地开发需求;数据支撑与模型精度不足，尽管机器学习、深度学习等已应用到土壤有机碳预测、积水边界智能提取，但基础遥感数据源时相不连续、实地观测站点密度不足以及多源数据融合技术不成熟等导致误判问题突出;积水机制研究不全面，现有研究多聚焦地下水补给主导的沉陷积水过程，对大气环境驱动的地表积水机制探索不足，淮南顾北顾桥洼地实测数据表明，沉陷区大面积积水首要归因于当地降水、蒸发量等气象条件，而非传统认知的地下水补给;生态经济价值评估体系滞后，高潜水位沉陷区土地利用模式发生根本性转变，治理目标从土地复垦转向生态湿地重构，但现有评估体系缺乏湿地碳储量量化标准、湿地生态产品价值市场化转化路径不明，导致碳汇交易、生态补偿等政策难以落地，制约沉陷区湿地的生态价值向经济价值转化。

　　未来，高潜水位采煤沉陷区湿地开发建造可关注以下方向：构建分阶段治理框架，如短期内(2025−2030 年)聚焦示范区建设，中长期(2030−2035 年)构建全国性技术标准体系，形成过程可控、效益可量化、模式可持续的治理开发路径;整合高分辨率遥感影像、监测数据与历史地质资料，通过加密采样与多时相监测提升预测模型对空间异质性的解析能力;加强水体、土壤、大气耦合机制研究，揭示大气环境对沉陷区地表生态的深层影响，包括极端降水对积水范围的突变效应、水面蒸发与区域小气候的反馈机制，以及土壤饱和导水率对积水−退水过程的滞后响应，完善积水机制理论;推动生态学、水文学与经济学交叉研究，建立湿地碳核算模型，形成行业核算指南，设计 “碳汇 + 水权 + 生物多样性” 组合交易机制，实现湿地生态价值向经济价值的转化。

　　3.4 荒漠地区新能源光伏、风电开发利用技术

　　我国西北及华北荒漠地区的采煤沉陷区，凭借广袤的未利用土地与富集的风光资源，具有开发利用新能源的先天优势，正成为国家 “沙戈荒” 大型新能源基地的核心承载区域。国家能源局《2025 年能源工作指导意见》明确推进第二批、第三批 “沙戈荒” 大型风电光伏基地建设，新能源开发已正式上升为国家战略层面。

　　当前，在该领域的研究与实践中面临 3 大核心问题：荒漠地区采煤沉陷区如何科学开展新能源开发建设、开发运营全过程会对生态环境产生何种影响以及建成后如何实现新能源的有效消纳。针对这些问题，工程技术人员已在实践中开展了大量探索性工作。

　　新能源开发建设技术中，重点在于保障核心构筑物的场地长期稳定性和地质安全。现已形成前期规划、中期基建、后期维护的 3 阶段技术成果并取得关键突破。前期规划阶段，严格选址，要求配电站、升压站、中央控制室等核心、重型、对变形敏感的建筑，必须布置在经评估确认的稳定区或次稳定区内的相对最优地块。如山西晋北采煤沉陷区风电光伏基地，优选地质条件稳定且风光资源富集的区域进行开发，融合国土三调与生态保护红线规避生态敏感区，并同步实施土地整治工程及布设沉降监测预警系统，奠定安全开发基础。在资源精细化评估方面，光伏领域综合考量太阳辐射量、日照时数及其周期性与季节性变化，风力领域基于风速、风向、风能密度等关键参数优化微观选址，系统性提升风光资源利用效率。中期基建阶段，采用适应性工程技术。光伏支架优先选用柔性支架或沉降调节余量的刚性支架，以适应地表不均匀沉降变形;风机基础设计进行地基–基础–结构整体分析，充分考虑差异沉降对塔筒应力的影响，预留沉降调整空间。如蒙西蓝海光伏电站研发 “弹簧式” 光伏支架与风沙侵蚀防护系统、灵绍光伏基地创新采用地上 “波浪形” 电缆桥架，有效应对差异沉降、强风沙、大温差等复合挑战。后期维护阶段，建立智能化监测预警平台，如蒙西蓝海光伏电站配套红外热成像监测系统与智能清洗机器人，实现设备故障早期预警与光伏板高效清洁，保障电站持续安全高效运行。

　　新能源开发生态环境效应评估上，大规模光伏开发对荒漠局地生态环境的影响已达成初步研究共识。岳生娟、尚小伟、秦一凡等研究表明，光伏阵列能够显著降低地表反照率、增加净辐射，对局地微气候产生昼夜分异效应：白天表现为增温降湿，夜间则转为降温增湿。其对水文土壤过程的影响主要体现在表层土壤的降温、增湿以及蒸散发量的减少。整体上，光伏电站有利于土壤养分改良和植被恢复。

　　建成后能源消纳难题上，“沙戈荒” 大型新能源基地面临严峻的能源消纳挑战。2024 年，国家审计署《国务院关于 2023 年度中央预算执行和其他财政收支的审计工作报告》明确指出，“沙戈荒” 大型风电光伏基地存在 “碎片化” 问题，导致配套电网建设及并网难度增加，部分已投产项目 2021 年以来累计弃电达 50.13 亿 kW・h。当前，荒漠地区新能源电力消纳面临的问题是供需时空错配、电网支撑薄弱、储能配套不足等。受限于荒漠地区区位偏远与经济结构单一，荒漠矿区消纳困境尤为突出。对此，内蒙古率先创新提出 6 类新能源市场化消纳模式：源网荷储一体化、风光制氢一体化、燃煤自备电厂可再生能源替代、园区绿色供电、火电灵活性改造、全额自发自用。典型案例如蒙西蓝海光伏电站和内蒙古上海庙公司电厂 “火光打捆” 模式，通过特高压直流外送山东，形成 “火光互补调峰 + 跨区域定向消纳” 的有效路径。

　　在 “双碳” 目标驱动下，我国能源革命进程加速推进，清洁能源、绿色低碳发展和保障能源安全已经成为时代命题。依托荒漠矿区土地资源建设 “风光储” 一体化基地已成为推动能源转型的重要路径，然而在具体开发实践中仍面临多重挑战。在开发建设领域，现有基建技术和后期维护技术聚焦单一灾害防护，缺乏多重胁迫下设备可靠性系统研究。生态环境效应评估方面，现有研究多停留在光伏阵列对微气候、土壤表层的短期观测，但对植被群落演替、土壤水文变化等缺乏连续 10a 以上的长期监测数据。尤其需注意的是，光伏开发的气候效应与光伏电板转换率相关，转换率提高到一定程度时，气候效应结果可能相反。能源消纳问题上，尽管 “火光互补调峰 + 跨区域定向消纳” 模式实践效果良好，但中东部受端省份分布式光伏与 “沙戈荒” 基地发电高峰时段高度重合，导致低谷难消、高峰难送的矛盾尤为突出。

　　面向未来，荒漠地区新能源光伏、风电开发利用可关注以下方向：针对沙尘暴、高温、暴雨等极端气候，构建 “风沙−热−水−力” 多物理场耦合模型，加强材料设备耐久性与智能运维技术研究;在蒙西沉陷区等典型区域建立长期监测样地，开展不同季节植被、土壤、水文等生态要素长期动态观测，关注高转换率光伏板的气候效应阈值;针对消纳难题，借鉴内蒙古新能源市场化消纳经验，构建跨区域利益协调平台，通过 “峰谷分时电价 + 碳汇交易” 组合政策，引导中东部用户错峰消纳 “沙戈荒” 电力，同步完善 “风光火储” 多能互补调度模型，将弃电率控制在合理水平。

　　3.5 城市建设开发利用技术

　　实践表明，采煤沉陷区土地利用方面除了土地复垦、生态修复等途径之外，在城市建设开发利用方面已有成功案例。例如安徽淮北矿业集团在煤矿采空区上建设百米现代化办公大楼，陕西黄陵矿业集团有限责任公司在采空区上方进行坑口电厂建设，山东济宁任城区采煤沉陷区进行城市高强度商业开发，合太原−焦作高铁、合肥−福州高铁和成达万高铁线路穿越采空区上方等，标志着在采煤沉陷区进行城市建设开发的可行性。

　　3.5.1 采空区精细勘探

　　采空区勘探旨在查明其空间分布特征、赋存状况，科学评估采空区场地与地基的稳定性及其对工程建设的影响。

　　针对重大工程建设对勘察精度的特殊需求，需通过技术引进与创新持续提升勘探精度。近年来，相关研究在覆岩结构精细探测、隐蔽致灾因素精细探查与透明化、复杂场景下综合勘探方面取得重要进展。

　　在中煤科工集团承担的济宁任城采煤沉陷区勘察中，攻克了 3 大技术难题：采空区赋存状态与覆岩裂隙空间分布规律解析、强电磁干扰与巨厚低阻覆盖层耦合作用下的电法勘探实施、高密度建筑群地基残余变形稳定性评价。针对采空区复杂地质特征，采用钻探−孔内电视成像−测井联合解译技术，结合 VSP 地震参数校正与三维数值模拟，系统揭示了采空区空间形态与覆岩裂隙分布。针对强电磁干扰与巨厚低阻覆盖层的双重制约，研发了电磁干扰压制与校正技术、电震联合约束反演关键技术，实现对采空区空间的立体探测。针对高密度建筑群地基稳定性评价的需求，构建了理论计算、工程类比、数值模拟的综合评价体系，形成精细化地基稳定性分级标准。

　　3.5.2 采空区治理加固

　　我国自 1992 年在太旧高速公路中首次开展高速公路下伏采空区治理技术工作以来，历经 30 余年发展，已形成以注浆充填为核心的治理体系。近年来，相关研究在钻进技术创新、精准注浆技术、注浆材料性能优化与绿色化方面取得重要进展。

　　在中煤科工集团承担的济宁任城采煤沉陷区治理中，采用定向钻探、城市建筑废弃物再生利用、深层地热资源利用等先进技术工艺，是采煤沉陷区治理新理念、新技术、新工艺的一次集中尝试，治理效果良好，起到引领示范作用。

　　3.5.3 结构抗变形

　　针对采煤沉陷区工程建设难题，中煤科工集团李树志团队通过长期试验与实践研究，提出了一套系统的抗变形建筑结构设计方法。该方法综合考虑工程地质特征、地质采矿条件、残余变形量及回填地基特性等关键因素，科学匹配建筑物高度、体型尺寸、基础型式与结构类型，构建了适用于采煤沉陷区的城市建筑群抗变形技术体系。

　　该技术体系已在安徽淮北采煤沉陷区成功应用，实现了大面积高层建筑群的安全建设，突破了采煤沉陷区难以建设高层建筑的传统认知，代表着该领域的技术先进水平。

　　此外，多位学者研究指出，需根据建构筑物的具体类型，制定针对性的结构抗变形技术体系，以满足采煤沉陷区内建筑、交通、市政等全领域工程的变形控制需求。

　　3.5.4 检测与效果评价

　　注浆质量检测是煤矿采空区废弃土地高效开发利用的关键技术，其体系化研究对保障工程安全具有重要意义。中煤科工集团通过大量工程实践，系统总结了注浆质量的检测方法、指标分级、合格标准、评价方法：强调需根据建构筑物特性与注浆设计要求，遵循 “内外兼顾、前后一致、综合检测” 的原则优选检测方法;创新建立直接指标(充填率、结石体强度)、间接指标(透水率、波速等物性参数)及结果指标(变形值)3 类检测维度，并明确合格标准应结合地基承载力要求、采空区埋深及建(构)筑物变形控制目标进行动态设计。该技术将治理效果评价从定性描述提升至半定量评估层级，为重大工程的安全运营提供了科学依据。

　　3.5.5 监测技术

　　自 1955 年建立全国首个采动岩移观测站(开滦林西矿)以来，中煤科工集团完成了全国各大矿区 400 余项岩移监测站的分析工作，主持编制《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》。当前采煤沉陷区监测工作已从研究维度、监测内容、研究周期、技术手段等方面实现全面革新。

　　当前，监测技术实现了从 “点线观测” 到 “四维立体监测” 的跨越式发展，监测内容覆盖岩层移动、建构筑物形变及生态环境多维响应，时空尺度延伸至矿井全生命周期监测。技术发展呈现智能化特征，通过多源数据融合技术，实现生态环境多要素耦合协同分析、多源异构大数据管理与时空协同处理、基于多源监测大数据的生态修复智能决策等。监测精度提升，基于实测数据驱动的自适应训练模型，沉陷预测精度提升至 0.1 毫米级。监测技术革新为矿区广域地质环境演化、地表建筑安全评价、覆岩小变形移动规律、灾害预测预警等提供了有力保障。

　　3.5.6 残余变形监测预警与塌陷风险控制

　　采煤沉陷区城市建设开发中，残余变形与塌陷风险是威胁工程安全的核心问题。二者在成因机制、变形模式在致灾特征上呈现显著差异。

　　残余变形的科学本质是采动地层在开采活动停止后的长期蠕变行为，表现为毫米级 / 年的持续变形，具有时空非均质性与非线性衰减特征。当前遥感技术是残余变形监测的主流方法，研究者通过 SBAS-InSAR 技术得到关闭矿井 5.5a 的地表形变信息，结合静力水准自动化监测技术与 GNSS - 分布式光纤−微震传感网络构建地上地下实时监测预警系统。在残余变形预测模型上，研究者通过 Boltzmann 时间函数与概率积分法的动态耦合、Knothe-Logistic 函数剩余变形计算模型、Adaboost 优化的 BP 神经网络算法以及残差修正 GM (1,1) 模型等，量化了沉陷时序演化过程，提升了预测精度。

　　塌陷风险的科学本质是由覆岩结构失稳引发的突发性灾害，其形成机制受地质构造、环境扰动及工程荷载等多因素影响，具有突发性和灾难性特征。当前塌陷风险控制技术的研究已形成全链条研究体系：探测领域中，通过层状介质波速分段模型、InSAR 雷达−光学遥感融合技术，实现采空塌陷变形及土地损毁的精准识别;风险评估方面，层次分析法与频率比模型组合可提升高危险区划分精度;监测预警技术方面，利用微震事件频次突增特征(如湖北荆门 A 石膏矿塌陷前 10h 前兆)建立动态阈值预警机制;工程治理层面，采用无人机倾斜摄影生成厘米级实景三维模型支撑生态修复方案的精细化设计。多技术协同为采煤沉陷区塌陷全周期防控提供了系统性解决方案。

　　综上，我国采煤沉陷区城市建设已突破传统 “避让式” 开发模式，形成以 “精细勘探−靶向治理−结构抗变形−注浆质量检测−多手段协同监测−残余变形监测预警与塌陷风险控制” 为核心的技术体系。但在复杂地质条件下，上述技术体系的适应性仍存在不足。勘探技术方面，现有勘探技术对多层采空区叠加、隐蔽致灾因素的精细化探测能力不足，三维地质模型精度受限于基础数据采集不全、多源数据算法融合困难;治理加固技术方面，特种钻进工艺在破碎岩层中的成孔率与轨迹精度不高，注浆结石体的长期强度不明确;结构抗变形设计方面，长时序下采煤沉陷区地基−基础−结构相互作用机理不明确，长期变形引起的结构损伤累积尚不清楚;监测方面，多手段协同监测产生了海量数据，但整体上重采集、轻挖掘;检测方面，检测指标分类体系中，指标权重分配依赖专家经验，不同类型采空区、不同工程要求下的权重确定缺乏科学、统一的方法。

　　未来，城市建设开发利用可关注以下方向：勘探技术上，加强人工智能、大数据与勘探技术融合，研发深度学习地球物理数据反演算法，提高采空区精细化探测能力;构建全面高效的数据采集体系，深化多源数据算法融合技术研究，提升三维地质模型精度。治理加固技术方面，以 “连续无故障运行” 和 “综合钻进效率提升” 为目标，研发智能钻机控制系统、高性能智能传感器、智能钻头及多参数监测技术，为钻进工艺与钻孔轨迹调整优化提供依据;开展注浆结石体长期力学性能测试，明确其在不同地质条件、时间尺度下的强度变化规律。结构抗变形设计中，构建地基−基础−结构共同作用力学模型，研制平面 / 空间沉陷模拟试验系统，揭示上部建筑结构在长期采动地表变形下的附加内力、变形分布规律与破坏模式。监测方面，强化机器学习、深度学习算法应用，依托收敛性、优化、概率分布等数学理论，从海量监测数据中反推规律模式、提取特征，提升数据深度分析能力。检测方面，建立分类型、分工程领域的标准权重体系，针对建筑、交通、市政工程等领域，制定基础参考权重;在此基础上允许专家结合特殊地质条件、工程环境对标准权重进行科学微调，实现权重分配的科学性与工程适应性统一。

　　3.6 地下空间开发利用技术

　　中国工程院重点咨询研究项目《我国煤炭资源高效回收及节能战略研究》的预测显示，至 2030 年我国预计将有 1.5 万个废弃矿井，其地下空间总量可达 90 亿 m³(按单矿 60 万 m³ 估算)，相当于千万级人口城市的占地规模，其开发利用对能源转型、土地集约及生态修复具有战略意义。

　　国外自 20 世纪中期开始探索矿井地下空间再利用，形成诸多有益实践，如德国鲁尔矿区发展工业旅游、芬兰奥陶克恩普建设地下博物馆与地下儿童乐园、荷兰海尔伦市建成矿井地热发电站等，验证了煤矿地下空间功能转化的可行性。相较而言，我国矿井地下空间开发起步较晚，开发利用模式大都集中于旅游观光与科普展示，存在功能同质化严重、产业链延伸不足等瓶颈，我国煤矿地下空间价值挖掘尚处初级阶段。

　　不同于围岩致密坚硬的金属矿和其他非金属矿，煤矿因回采面积大、围岩相对松软，更易产生崩塌等地质问题。王晓睿系统梳理了地下空间的开发特性、空间特性，并指出煤矿地下空间温差小、湿度大的特点。徐军祥等对不同矿种废弃矿井的开发利用条件进行了对比分析，指出在煤矿地下空间开发之前，必须全面评估巷道围岩支护结构的稳定性和可靠性，并将其作为矿井二次开发利用投资核算的关键依据。崔超群从适宜性角度出发，基于 “驱动力−状态−响应” 模型，构建了包含资源潜力、驱动力及开发条件适宜性 3 个维度的废弃矿井再利用潜力评价模型。周一沫认为生态环境是废弃矿井地下空间利用和运营的基础，并引入改进赋权 TOPSIS 法建立废弃矿井地下空间利用评价模型。谢和平等针对煤矿井下开拓系统各部分适配开发利用类型展开详尽分析，首次提出特殊地下空间(煤矿、金属矿及盐矿)3 大功能定位，即促进资源枯竭型城市转型、提升战略能源与物资储备能力、推动深地科学研究水平，并给出包含 8 类开发利用构想、3 类关键技术、6 类前沿探索方向及 3 类立体多源协同模式的全维度开发利用构想，涉及工程学、生物学、医学、农学等相关领域，启发性极强。

　　由于废弃矿井具有资源和资产双重属性，对其进行再利用已经成为供给侧结构性改革背景下企业转型脱困的战略路径。当前将废弃矿井作为一个整体资源群进行再利用的研究文献相对较少，虽已构建多种地下空间资源评价模型，但现有评估模型仍过度依赖专家群决策，缺乏严谨数学基础导致评价结果不客观。同时，矿井地下空间的数字化与智能化应用滞后，探地雷达(GPR)等物探数据的解译仍依赖人工经验，地下空间建设与使用阶段的隐蔽灾害监测智能预警仍处于理论探索阶段。此外，矿井地下空间开发受水文地质条件、工程扰动、城市发展阶段等多因子耦合影响，但现有研究未揭示各影响因子间的交互作用机制，难以量化地下空间开发围岩稳定性、功能适配性及生态效应的协同关系。不容忽视的是，废弃矿井再利用政策严重不足，生产中的矿井极少考虑矿井关闭后再利用问题，纲领性文件缺失。

　　面向未来，废弃矿井地下空间开发利用可关注以下方向：技术层面，探索融合大量废弃矿井地质实测数据和区域经济社会统计数据，建立较为客观的废弃矿井评价模型，继续深入探讨定量评价废弃矿井再利用模式优选的框架;地下矿山的数字化与智能化技术应用中，后续可将人工智能算法集成到系统中，通过训练和部署深度学习模型提高数据处理和解译的准确性，实现对复杂介质环境中异常结构和目标体的实时检测和识别分类;部署多参数智能监测系统，动态监测矿井地下空间内的温湿度、气体浓度及结构形变，结合边缘计算实现数据实时处理，实现隐蔽灾害监测预警的灵敏准确;开展跨城市、多阶段、多尺度的地面沉降成因机理研究，进一步丰富地面沉降的驱动机制研究。政策层面，强化国家与地方政府顶层设计，建立健全矿井关闭规划与闭矿标准，设立国家矿井关闭退出专项基金以引导资产处理与资源利用;构建财政补贴、绿色信贷、资产证券化等多元投资金融体系，力求缓解废弃矿井生态修复和工程建设长期投资回报难题。

　　4 采煤沉陷区治理修复与开发利用策略

　　4.1 国家相关政策

　　党的十八大将生态文明建设纳入 “五位一体” 总体战略布局以来，国家各级政府及相关部门对生态文明建设及美丽中国建设给予了高度重视。

　　截至 2023 年 10 月，国家发展改革委联合财政部已累计安排约 2500 亿元中央资金，用于支持资源枯竭城市、采煤沉陷区和独立工矿区解决社会民生、生态环境等方面的历史遗留问题。我国资源型地区转型发展已取得重要阶段性成果，国务院和相关部委颁布的政策文件从不同角度和层面为采煤沉陷区的综合治理提供了指导和支持。

　　4.2 治理修复与开发利用典型工程实践

　　在采煤沉陷区治理修复与开发利用的实践中，安徽淮南、山东济宁、内蒙古伊金霍洛旗等地区探索形成了具有推广价值的差异化模式，典型工程实践如下。

　　安徽淮南采煤沉陷区：安徽淮南构建了民生保障、生态修复、产业转型递进式治理体系。民生保障方面，通过科学规划避险搬迁示范区，实现 17.4 万群众系统性安置，建设安徽省规模最大的采煤沉陷区避险搬迁示范区凤凰湖安置区;生态修复方面，探索以 “生态修复 + 文旅产业” 为主的治理模式，将 9 大矿区采煤沉陷区、淮西湖采煤沉陷区等建设成为城市生态公园;产业转型方面，抢抓国家先进技术光伏示范基地建设机遇，在 12km² 沉陷水域建设 55 万 kW 漂浮式光伏基地，积极探索 “沉陷区治理 + 渔光互补” 模式，打造采煤沉陷区绿色能源基地。

　　山东济宁采煤沉陷区：山东济宁政策、技术、产业三端同步发力，构建资源型城市转型的立体驱动系统。政策上，坚持规划引领，累计投入资金 44.9 亿元治理采煤沉陷区 303.47km²，修编《济宁市采煤塌陷地治理规划(2016−2030 年)》，涉及沉陷区治理与乡村振兴、产业转型、城乡建设、文化传承、生态保护、民生问题等内容;技术上，探索地下−地上一体化综合治理开发模式，打造环城生态带与发展储备水源;产业上，发展农业新业态，打造清洁能源新模式，盘活煤矿闲置资源，建设精密制造产业园。

　　内蒙古伊金霍洛旗采煤沉陷区：伊金霍洛旗坚持生态优先，紧扣 “双碳” 目标，实施 28km² 采煤沉陷区光伏基地建设工程，推动能源结构由 “黑色” 向 “绿色” 转型;创新 “农光互补” 发展模式，通过土地流转入股实现农牧民年增收千元，同步构建板上发电、板下农牧的循环经济体系;打造零碳产业园区，全面实施风光制氢一体化示范项目，打通绿电、绿氢、储氢、加氢、氢能车辆应用的全产业链;建立政企协同治理机制，出台专项实施方案并配套考核体系，形成规划、实施、评估的全周期管理模式。

　　内蒙古霍林河采煤沉陷区：霍林河煤矿针对高寒地区气候特点，实施覆土整形、供水系统、水土保持、土壤改良、植被重建以及浇灌系统六大修复治理工程，采取工程措施为辅，生物措施为主的技术路线，将复垦绿化率提高到 97%;推进煤炭产业绿色转型，建设全封闭煤仓、专用运输通道，实现 “采运储” 全流程控尘;创新融入文化元素，将游牧文化体验、畜牧养殖参观、创意农业和区域景观相融合，形成 “创意农业 + 畜牧养殖 + 文化旅游” 的生态模式，最终达到去工业化、恢复草原生态的目标。

　　神东大柳塔采煤沉陷区：神东大柳塔煤矿首创分布式地下水库技术，构建 “采空区储水−矸石净化水体−自然压差输水” 立体水循环体系，实现地面清水零入井，地下污水零升井的目标，年供水量达 7000 万 m³，矿井水综合利用率超 95%，同步产出氯化钠、硫酸钠等工业副产品，年节约购水及污水处理费用 6000 万元。该技术能有效缓解毛乌素沙漠边缘的水资源短缺问题，净化后的矿井水除满足井下生产外，还为周边的电厂、工业区、生活区和生态修复区等地供水，技术体系获自然资源部全国推广。目前已在宁东、新疆等西部矿区建成及规划地下水库 50 余座，覆盖晋陕蒙宁甘地区 13 个千万吨级矿井，形成缺水矿区绿色开采典范。

　　4.3 治理修复与开发利用策略

　　基于生态文明建设与发展新质生产力的双重转型需求，提出采煤沉陷区治理修复与开发利用策略。

　　生态优先与负碳产业培育策略：以生态修复为基础，优先恢复采煤沉陷区生态功能。将生物多样性保护、水源涵养功能提升和碳汇能力增强为核心修复目标，优先实施植被重建、水土保持等基础性生态工程。同时，推动煤化工产业与绿电、绿氢、储能、二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术深度融合，构建 “生态修复−绿电生产−氢能储运−碳循环利用” 的零碳产业链。

　　系统规划与弹性开发策略：建立 “空间−时间−地域” 三维治理开发模式，即地域维度结合气候带、地貌特征及产业基础，形成适配性治理开发模式;空间维度推行垂直生态开发策略，比如高潜水位沉陷区依据积水深度差异布局 “水下养殖−水面光伏−陆域农旅”、地下空间采用深层−中层−浅层等立体功能开发;时间维度根据沉陷区稳沉期、非稳沉期采取差异化措施，强调从被动治理向主动适配转变。

　　产业融合与生态价值转化策略：突破 “就修复论修复” 的线性思维，构建修复、开发与运营的一体化商业模式;推动新能源、现代农业、文化旅游等一、二、三产业深度融合;引入生态产品第四产业理论，推进生态环境导向开发(EOD)模式试点工作，将沉陷区生态修复成果转化为可计量、可交易、可增值的生态资本，形成如 “漂浮绿色稻田 + 光伏发电 + 湿地旅游”“生态修复 + 文旅开发” 等循环经济模式。

　　多主体共同参与策略：采用 “政产学研用” 5 维协同策略，例如政府通过土地政策创新、财税激励及碳补偿制度提供支持，企业以政府和社会资本合作(PPP)模式参与生态修复与产业开发，科研机构聚焦技术攻关，用户社区组建生态合作社共享收益，金融机构提供绿色信贷与碳资产质押等支持，共同推进采煤沉陷区从治理修复、开发利用到生态价值资本化转化。

　　5 发展趋势与展望

　　5.1 发展趋势

　　全域治理修复数字化转型：当前矿山治理修复存在数据碎片化、技术路径单一以及过度依赖经验等问题。虽已开展矿山基础信息大数据库建设，但数据重采集轻挖掘，且不同平台数据间不互通。未来将实现矿山数据深度融合、共享应用，整合案例库、规范库和专家经验，为智能化矿井发展提供基础数据支持。

　　治理修复技术趋向智能化：矿井智能建造、智能开采已成为当下矿业工程发展研究的热点，采煤沉陷区治理与人工智能技术的融合已从概念探索迈向实践应用。2024 年国家 7 部门联合印发《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》，明确煤矿智能化转型的目标：2026 年建立完整矿山智能化标准体系，煤矿智能化产能占比≥60%，智能化工作面占比≥30% 且常态化运行率≥80%;2030 年，建立完备的矿山智能化技术、装备管理体系，推动矿山开采作业少人化、无人化。在此政策导向与技术变革驱动下，采煤沉陷区将全面融入矿山智能化。

　　碳汇经济前沿化：在 “双碳” 目标驱动下，采煤沉陷区将成为实现碳减排的重要空间载体。碳汇经济开发正从传统路径向多元化、前沿化方向拓展，除了持续推进的林业碳汇、湿地碳汇、草原碳汇、农田碳汇等传统项目外，“光伏 + 碳汇”“绿电 + 碳汇”“蓝碳”“绿碳” 等成为热点。

　　地下空间开发融入 “三深” 战略：为响应国家 “深地、深海、深空” 战略，煤矿地下空间开发利用向更深更复杂的方向发展：借鉴深海耐压材料与密封技术，研发深部地下空间支护结构与防渗材料;借鉴深空探测的高精度传感器与高效通信技术，实现深部地下空间精准勘探与开采实时监控。

　　5.2 关键技术展望

　　在系统梳理我国采煤沉陷区各分区技术进展、实践成果及现存挑战下，结合发展趋势，当前采煤沉陷区治理修复与开发利用工作面临全新挑战，大量关键技术需要进一步研究。

　　平原地区黄河泥沙资源化利用、采煤沉陷区生态修复及智能采复协同技术：

　　黄河中下游不同河段泥沙理化特性差异与采煤沉陷区复垦适配性评价体系。

　　采煤沉陷区土壤重金属迁移转化机制及生物修复优化技术。

　　采煤沉陷区动态复垦规划与采−复智能协同技术。

　　高寒矿区生态修复功能群落精准配置与生态韧性提升技术：

　　高寒矿区生态系统(高寒草甸 / 高寒草原、干旱草原 / 灌木生态系统)功能性植物资源库构建与功能群落精准配置。

　　高寒矿区生态系统自我修复与人工干预机制。

　　冻融循环下高寒矿区冻土、冻岩力学行为解析与土壤结构防护技术。

　　高潜水位采煤沉陷区湿地生态修复与碳汇经济价值评估：

　　高潜水位采煤沉陷区水位、水质、土壤湿度多参数智能感知网络构建与生态风险预警平台研发。

　　高潜水位采煤沉陷区 “气候−水文−土壤−生物” 多圈层耦合机制与韧性调控。

　　开采与治理强干扰下高潜水位采煤沉陷区湿地碳储量演变机制与碳汇交易潜力评估。

　　荒漠采煤沉陷区新能源开发与生态耦合评价：

　　极端气候(高温、低温、沙尘)和多物理场耦合(热−力−电磁耦合)下光伏 / 风电设备可靠性提升与智能运维技术。

　　荒漠大规模新能源开发对采煤沉陷区地下含水层、区域气候长期影响评价。

　　“沙戈荒” 采煤沉陷区新能源多层级消纳体系与市场化交易机制创新。

　　采煤沉陷区场地城市建设地质安全保障技术：

　　采煤沉陷区动态三维地质透明建模与隐蔽灾害体智能识别技术。

　　多源地球物理数据的智能反演与协同解译算法。

　　复杂地层精准钻进成孔与轨迹控制工艺技术。

　　毫米级多源协同感知监测预警与灾害综合防控技术。

　　基于光纤传感的高精度水平移动传感器开发。

　　地下空间地质灾害防控与综合利用技术：

　　煤矿地质灾害隐患透明化探测技术及装备。

　　煤矿采空区地下储能材料选择与储能系统设计。

　　煤矿采空区碳封存充填体−围岩界面过渡区力学和密封性能研究。

　　地下煤炭能源领域与深海、深空、深蓝等领域的交叉融合方面的研究。

　　6 结论

　　基于 “理论−现实” 双层分区原则，将全国采煤沉陷区科学划分为 6 大功能导向型分区：平原耕地修复区、高寒林草地生态保护区、高潜水位湿地建设区、荒漠新能源开发区、城市建设利用区及地下空间开发利用区。该分区体系综合考虑地形地貌复杂性、气候差异性及土地利用现状，结合地质条件、生态特征与开发需求，实现了治理修复目标与区域特性的精准匹配，为制定差异化治理修复与开发利用策略提供了科学依据。

　　系统梳理了我国采煤沉陷区 6 类功能分区的关键技术进展和实践成效。研究表明，当前采煤沉陷区在平原耕地生产力高效恢复、高寒林草地生态系统重建、高潜水位湿地与新兴产业协调发展、“沙戈荒” 新能源基地建设、城市建设区全链条地质安全防控、废弃矿井地下空间多维开发利用等方面取得显著成效，但仍面临技术适配性不足、多源数据融合滞后、生态价值转化路径不明等共性问题。

　　提出了采煤沉陷区治理修复与开发利用策略和发展趋势，构建 6 类功能分区的关键技术体系和关键技术研究方向，以期为现阶段采煤沉陷区治理修复与开发利用提供理论依据与实践参考，为矿山城市可持续发展提供技术支撑。

孟庄涵;王玉涛;田延哲,中煤科工生态环境科技有限公司;西安理工大学土木建筑工程学院,202507