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中国是全球采矿大国之一，矿产资源十分丰富。但是由于经济发展，矿产资源的需求量不断扩大，从而导致矿产资源消耗殆尽。作为工业化发展的伴生物，废弃矿区已经成为资源枯竭型城市内在危机的外化表征，而城区型废弃矿井带来的压力尤为明显。 谢和平院士提出向地下要空间，向地球深部要资源是未来发展的必然趋势，向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。目前，我国对关停矿井的研究大多停留在生态复垦和旅游开发层面，对矿井地下空间二次利用的研究缺乏系统成熟的理论研究，导致我国每年仍有大量关停矿井的地下空间被荒废。但是在国外，尤其是一些发达国家和地区，在20世纪中期就开始对废弃矿井的再利用进行研究，到如今已经有了相对完整成熟的理论体系，并形成以文化娱乐为主导的旅游科普教育模式、地下储库模式、地下医学疗养院模式、地热资源开发利用模式、深地实验室模式以及建设地下生态城市模式等。由于“矿业城市”系统具有同步性、差异性和复杂性，而城区型矿区是我国重点转型的矿区类型，因此，本文通过分析地下空间模式的限制条件，构建“矿城”协同生态转型运行系统，以“矿城”协同发展为主要出发点，提出城区型废弃矿区地下空间开发的三点策略。 一、城区型矿区地下空间开发策略的提出 1.1 城区型矿区特征 城区型矿区以城市主城区为中心城区，这些矿区紧邻市区，甚至在城市总规划范围之内。从区位交通来看，这类矿区地理位置优越，交通便利，易与“外界”联系。从环境影响来看主要有三点：①环境二次污染严重，自然景观被破坏；②“城中村”问题严重，区域散乱；③工业场所感强。从社会经济来看，产业结构主要以第二产业为主，并带动主要以服务“城中村”为主的第三产业发展，此类矿区土地价值低，利用率不高。同时，由于城区型矿区优越的地理位置，失业人员再就业的机会比较多，矿区的关注度也较高，易受到政策的支持。综上所述，城区型矿区与城市发展是不可分割的整体，它的存在不仅影响城市的生态环境，更影响城市的空间扩展，阻碍城市的发展。 1.2 废弃矿区采空区危害 采空区是指矿物被采出后所形成的空洞区，大面积采空区的存在会带来很多问题，比如：废弃矿井下的地下空间会被大量积水淹没，可能发生突水事故；矿井中的有害气体等在某些情况下会顺着一些裂缝溢出，形成有一定压力的储气仓，引发安全隐患；由于矿业采掘形成的地下空间长时间受重力作用，容易形成地面塌陷及山体滑坡等地质灾害。因此，应该对采矿遗留的地下空间加以修复并进行开发利用，从根本上降低甚至杜绝地质灾害发生的可能。 1.3 废弃矿井地下空间开发的必要性 废弃矿井地下空间不仅是“矿城”协同转型路上急需解决的问题，更具有深层次开发利用的必要性。 我国90%以上的矿区是井工开采，矿井关停废弃后井下存在着大量有待二次利用的地下空间，主要包括遗留的巷道、峒室和生产作业的废弃采区等，如图1所示。因此，如果能将废弃矿井下得天独厚的地下空间资源选择适宜的开发模式利用起来，这样在节约大量开挖成本的同时，避免了闲置的矿井地下空间造成的地面塌陷及空间浪费，赋予废弃矿区新的生命，将其“变废为宝”。
图1 煤矿井巷布置与生产系统示意图 废弃矿井地下空间的经济、生态、文化以及科普教育等价值同样引起社会的关注。丰富的矿井地下空间资源如果加以合理的开发利用，不仅对生态环境起到很好的修复作用，还对经济的发展以及工业遗产的认同感的提升起到辅助作用。 二、“矿城”协同转型是矿区地下空间开发的总模式 2.1“矿城”协同转型模式的提出 城市和资源型企业在同一地理区域构建了各自独立的系统，这两个系统既统一又独立，在发展过程中具有同步性也具有差异性。在资源型城市发展初期，经济产值与矿业产值呈同步上升的趋势，资源型企业的发展也带动了城市各项基础设施的建设；而城市的发展，也使得企业的外部资源和周边环境得到有效改善，生产与生活的基础设施逐渐完善，并且城市规模的扩张与矿区的煤炭总产量呈很大的协同性。但在后期，由于其他产业的迅速发展以及新能源的兴起，这种协同性逐渐减弱。城市与矿区是两个相对独立的系统，在居民生活、社会保障、教育文化以及设施建设方面，各成体系，缺少共同的认识及合作，从而制约了城市的发展。由于废弃矿区闲置下来的土地存在地块分散、再开发难度高、利用价值不高以及地面塌陷等问题，导致矿区居民赖以生存的土地与城市的差异增大，严重阻碍了城市与矿区的协同发展。 在高度关联和复杂的系统下，分开解决单个问题是使城市陷入更大的恶性循环，所以研究城区型废弃矿区地下空间开发策略的首要条件，就是把握好协同发展理论，将协同转型模式引入地下空间的开发策略中，使矿区与城市在空间与政策上不再分裂，将二者重组为一个新系统。 2.2 矿区地下空间开发的限制因素及转型模型的构建 2.2.1 矿区地下空间开发模式的限制因素 城市与矿区的环境条件不同导致区位与埋深是限制矿区地下空间开发的主要条件。区位因素主要影响地下空间开发模式的选择，比如地下商业综合体、地下轨道等市政地下工程都必须位于城市中心区这些人流密集的地带，不适合矿区地下空间的二次开发。而地下资源储库、废弃物处置场地型以及一些伴随危险性的开发模式则必须远离城市主城区。而埋深指开发深度，不同的地下空间发展建设方向有不同的开发深度(表1)。由于受到经济技术条件的制约，目前世界范围内的地下空间开发深度大多控制在30～50 m之间，但矿井空间往下延伸可到达1 000 m以下。所以，在经济技术条件以及安全度保证的前提下，矿区地下空间的开发模式主要受区位因素的影响。在探索废弃矿区地下空间开发模式时，除了要考虑自身限制条件，还应该考虑城市生态转型复合系统。
表1 不同开发深度下的地下空间发展建设方向 2.2.2 “矿城”协同生态转型体系的形成 “矿城”协同生态转型涉及社会、政治、经济、资源等多个方面。本文构建城市生态转型复合系统模型，阐明了资源枯竭型城市转型内部各要素之间的相互影响关系和有机联系(图2)。
图2 城市生态转型复合系统模型 首先，“生态空间”是城市建设的一大方向，而资源枯竭型城市的转型应该朝着这一方向出发。单一的城市形态思维并不可取，必须结合多种学科，将新思维新理论应用到资源枯竭型城市的规划发展中，形成新的生态规划手段。此模型从政策决策系统出发，形成空间发展、自然环境、经济、能源资源以及文化五大政策，保证了资源枯竭型城市转型的大体方向。此外，运用监测评估系统以及规划系统控制了转型效果，从而有目标、有根据的科学地进行转型规划。在“五大政策”中，只有能源资源政策和文化政策受区位因素影响较小，而其余的三个政策都与矿区所处位置以及周边环境密不可分。
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