从地面沉降到可持续发展：煤田与粮食种植区域重叠地区的战略性采矿与复垦方案

《International Journal of Coal Science & Technology》：From land subsidence to sustainability: Strategic mining and reclamation scenarios for coal-grain overlapping areas

　　摘要
地下煤炭开采引起的地面沉降在煤炭与农作物重叠区域（COAs）持续导致水塘的形成，严重影响了农业生产率。然而，在严格的农田保护政策背景下，采矿作业面临着重大的可持续性挑战。本研究以中国安徽省的古桥煤矿为例，实施了四种采矿-复垦方案，并基于同时进行采矿和复垦（CMR）的原则，对比了各方案的模式及其适用条件。研究结果表明：（1）历史上，由于复垦成本较低，传统采矿-复垦（TMR）占主导地位，尽管造成了广泛的农田损失；（2）目前，节约土方的CMR（ECMR）通过平衡经济投资和农田复垦提供了实际优势。ECMR提高了土地复垦效率并降低了间接成本，但导致农田过早退化及长期的补偿负担；（3）未来的减少退化的CMR（RCMR）可以消除农田退化，但受到低煤炭开采率的限制，在当前的煤炭经济条件下可行性较低；（4）在展望的未来，结合CMR（CCMR）可以延缓土地退化，同时提高复垦效率，使ECMR的恢复周期缩短42%，并将RCMR的煤炭开采率提高到92%以上。30年内，CCMR恢复了70%的退化农田，并使苗木补偿成本减少了6300多万元。CCMR在减少地表水体、维护粮食安全以及最小化社会迁移方面也表现出色。我们的研究结果强调了CCMR在协调经济、生态和社会目标方面的优越性，为全球 coal-grain overlapping areas（C1OAs）的可持续资源管理提供了一个可复制的模型，特别是在环境和农业政策日益严格的背景下。

1 引言
煤炭在保障能源安全方面发挥着战略作用，而农田则支撑着粮食安全（Li等人，2025年）。2024年，全球煤炭消费量达到了87.7亿吨，增长了5.40%。全球41%的电力生产和70%以上的钢铁生产依赖于煤炭（Lin和Lan，2025年）。2024年，中国的煤炭产量超过了47.6亿吨，占全球总产量的54.28%。预计煤炭将在能源安全中继续保持其核心地位，产量将持续增长（Li等人，2021年）。然而，在中国，人均耕地面积有限，这对粮食安全构成了重大威胁（He等人，2020年；Hu等人，2023年）。中国的耕地面积已接近18亿亩的临界红线，过去十年间减少了1.13亿亩（Wu等人，2025年）。耕地保护政策将变得越来越重要（Li等人，2025年）。因此，协调基于煤炭的能源生产和耕地保护的工作对于加强能源和粮食安全的基础至关重要。当煤层位于耕地下方时，地下煤炭开采（UCM）不可避免地会导致耕地退化（Zhu等人，2022年）。地面沉降和地表水体减少了可耕地面积和粮食产量，尤其是在煤炭与农作物重叠区域（COAs）（Deng等人，2025年；Hu等人，2023年；Li等人，2022a）。1990年至2017年间，采矿引起的沉降形成了32.7×10^4公顷的地表水体，其中79.76%曾为耕地，但仅在中国东部有14.18%的耕地得到了复垦（He等人，2020年）。此外，COAs地区的耕地极其有限，人均耕地面积不足0.07公顷，在某些地区甚至不足0.05公顷（Bai等人，2024年）。广泛的积水加剧了耕地与粮食之间的冲突，并增加了耕地保护的压力，尤其是在中国东部（Liu等人，2024年；Yang等人，2022年）。沉降引起的水体在受影响地区加剧了资源诅咒和荷兰病现象（Dou等人，2022年）。因此，必须实施有针对性的矿山复垦措施以减轻耕地退化。

在恢复受采矿活动影响的数据方面积累了丰富的实践经验（Hu等人，2022年、2016年、2015年）。复垦技术包括基于回填的方法（Hu和Xiao，2012年）、排水策略（Hu等人，2013年）以及浆液泵复垦（Hu等人，2014年；Xiao等人，2014年）。后续的创新包括分层回填方法（Xiao等人，2018年）、先进复垦技术（Jiao等人，2024年）、同时进行采矿和复垦（CMR）（Hu等人，2014年）、利用黄河沉积物进行回填复垦（Hu等人，2022年），以及将沉降区域转化为新的湿地（Sun等人，2019年）。煤矸石和粉煤灰被用来填充沉降区，减少了土地损失（Cao等人，2025年；Li等人，2019年）。Dong等人（2019年）引入了一种浆液泵方法——分层剥离和交错回填——来重建沉降土壤。Chugh YP提出了CMR技术，以提高稳定后的复垦效率（Chugh，2018年）。此外，Feng等人（2022年）开创了利用黄河沉积物填充的技术，缓解了下游的沉积物堆积问题，并补充了沉降区域的土壤。

目前，传统的采矿和复垦（TMR）既不能有效保护耕地，也不能提高复垦效率（Li等人，2021年，2022c）。因此，在COAs地区平衡UCM和粮食生产的优先级是一个紧迫的科学挑战（Hu等人，2023年）。在这项研究中，我们模拟了四种采矿-复垦方案，以寻找可持续的方法。本研究的目标是：（1）减少UCM对耕地的影；（2）提高耕地的复垦率；（3）平衡UCM与耕地保护及复垦；（4）为COAs地区提供科学的采矿-复垦方案，并促进可持续发展。这些结论可以应用于美国的伊利诺伊州、澳大利亚的昆士兰州（Darmody等人，2014年）、捷克共和国和波兰的上西里西亚煤田（Malinowska等人，2019年）以及东南亚（Dang等人，2021年）。

2 材料与方法
2.1 材料
2.1.1 研究区域概述
在中国，地下水水位较高的COAs主要分布在中部和东部省份。地下水位埋藏深度为0～5米。80%的土地被划分为耕地。尽管上述面积仅占土地总面积的7.82%，但该地区支撑着29.84%的人口，并拥有26.48%的耕地，贡献了35.06%的总粮食产量。因此，由于COAs地区人口密度高且耕地面积广，这一地区成为重要的粮食生产基地之一。

古桥煤矿（海拔23米）位于安徽省的淮河流域（图1a、b）。该地区地下水位较浅（1～2米），年降水量为926毫米，主要以水稻种植为主。

图1
研究区域的示意图。c表示古桥煤矿的面板分布。d和e表示中国淮南潘薛矿区因煤炭开采造成的地表水体分布。

古桥煤矿于2007年投产，年产能为900万吨。其煤层倾角为0°～5°，埋藏深度为400～1000米。北部第一采矿区横跨5602米（东西向）× 2700米（南北向），面积为15.47平方公里。共布置了22个采矿面板，每个面层的厚度为4.0～7.0米。顶板岩体的控制采用了走向长度方向的长壁法，采空区的塌陷岩体也得到了处理。面板的宽度为220～250米，长度约为2500米（图1c）。

2.1.2 采矿引起的沉降和耕地退化
古桥煤矿位于中国的凤台县。COAs覆盖了凤台县78.4%的耕地。到2020年，43.7%的耕地已经退化，导致粮食产量减少了134,800吨/年。这种损失威胁到了农民的生计。图1d和e显示了2006年12月至2022年12月间UCM扩展造成的地表水体。

采矿引起的沉降降低了作物产量（图2a～c），在某些区域甚至完全丧失了农业生产力（图2d）。目前，采矿引起的水体覆盖了1235.0公顷（5.0×3.2公里）的面积（图1a）。只有少量的积水土地被改为了鱼塘（图2e）。2019年至2023年间，采矿导致6211名居民迁移。耕地面积从2015年的3562公顷减少到2017年的2001公顷（减少了43.82%）。人均耕地面积从0.116公顷下降到0.064公顷（减少了45.09%）。未来，采矿引起的水体面积可能会扩大到65平方公里（图2f），占凤台县891.4平方公里的7.3%。

图2
中国古桥煤矿因采矿沉降导致的耕地退化过程。e为沉降区域内的鱼塘分布；f为采矿后的土地利用变化。

2.2 方法
2.2.1 采矿引起的沉降预测
由中国矿业技术大学（CUMT）开发的Mining Subsidence Prediction Software 2018 Vision（MSPS）被用来预测最优采矿布局下的沉降情况，为每个面板生成了等高线。使用ArcGIS绘制了跳采和全面开采情景下的沉降模式（图3a、b）。

图3
中国古桥煤矿跳采过程中的地表沉降形态。b 全面开采过程中的地表沉降形态。

十六个优化的跳采面板形成了一个6442×3568米的沉降盆地，面积为20.81平方公里。设计海拔限制了最大沉降深度为-1.00米（图3b），使得盆地中心形成了平坦的地表（表S1）。盆地边缘坡度较缓，允许在耕地下方安全地进行开采。

在全面开采阶段，额外的采矿活动加剧了土地沉降。基于跳采过程中的沉降情况，累积沉降加深。第一个全面开采形成的沉降深度为-2.20米（图3b）。最初形成了一个槽状盆地，随后形成了底部平坦的盆地，在21.48平方公里的区域内发生了-2.70米的沉降（表S2）。

2.2.2 采矿引起的耕地退化预测
在跳采过程中，采空区上方形成了一个底部平坦的盆地，最大沉降深度为-1.00米。此时，耕地尚未发生退化（图4a）。在全面开采过程中，沉降超过了-1.20米的临界阈值，导致耕地受损（图4b）。随着沉降加深，地下水位突破地表（图4c），引发了盆地内的耕地退化。

图4
中国古桥煤矿跳采过程中耕地的动态损伤范围。b 全面开采过程中耕地的动态损伤范围。c 全面开采阶段后地表水体的变化。

表S3量化了耕地退化情况，图4d绘制了其空间分布：（1）总退化范围（包括积水和非积水区域）覆盖了1480.99公顷（占沉降面积的68.95%）；（2）中央区块的采矿引起的水体覆盖了1353.18公顷（占沉降面积的63.00%）；（3）退化但未积水的耕地位于完好区域和积水区域之间，总计127.81公顷（占沉降面积的5.95%）；（4）边缘未退化的耕地覆盖了666.96公顷（占沉降面积的31.05%）。

2.2.3 采矿-复垦方案模拟
针对UCM和矿山复垦，模拟了四种方案。（1）TMR：仅在地面稳定后开始土地复垦（图5a）；（2）ECMR：在土地沉降过程中进行动态挖掘和回填，以最大化土方再利用并加速早期复垦（图5b）；（3）RCM：优化采矿布局以防止耕地退化并保护地表资产，但会降低煤炭开采率（图5c）；（4）结合CMR（CCMR）：一种混合方法，推迟复垦时间以优化煤炭开采率，同时保持较高的土地复垦效率。基于这些考虑，提出了CCMR方案，该方案结合了RCMR和ECMR的优势，既延迟了土地复垦时间，又提高了煤炭开采效率（图5d）。图5 这张图片的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图片a-d 分别代表地下煤炭开采的TMR、ECMR、RCMR和CCMR。在本研究中，CMR的背景（Li等人，2025年）中，挖掘指的是从煤炭开采形成的深层地表沉降区挖掘土壤，这些土壤被保留用于后续浅层地表沉降区的回填。回填是指使用从深层沉降区挖掘出的土壤来填充浅层地表沉降区的过程。未受干扰的区域是指在采矿沉降区内农田保持未受损的区域。这些区域通常位于沉降区的最外缘，经历的沉降最小，支持正常的农业耕作。关键退化是指由煤炭开采引起的地表沉降阈值，直接导致农田受损。

3 结果
3.1 传统采矿与复垦（TMR）
使用MSPS预测了传统采矿布局的土地沉降值和农田退化情况。（1）第一个开采阶段导致了最大1.80米的地表沉降，第二个阶段后沉降增加到-2.30米（图6a、b）。（2）土地沉降超过了农田退化阈值，并与地下水位相交，引发了土地退化和地表积水（图6c）。

3.2 减少退化的CMR（RCMR）
我们使用关键土地沉降阈值和跳过至全开采宽度标准来模拟RCMR，以优先保护农田。表S5和图7a总结了模拟结果：（1）在RCMR方案下，煤炭开采率仅为39.9%，远低于80.0%的监管目标；（2）由于没有发生农田退化，简单的土地平整就足以完全恢复地表坡度；（3）RCMR将区域划分为四个部分：关键退化区（1089.0公顷，52.3%）、降低高程区（267.5公顷，12.9%）、洼地回填区（321.5公顷，15.5%）和未受干扰区（402.6公顷，19.3%）。因此，RCMR虽然完全保护了农田，但牺牲了煤炭开采率。尽管实现了全面的土地复垦，但其较低的煤炭开采率使得RCMR在现行法规下经济上不可行。

3.3 保护土方的CMR（ECMR）
我们通过设定1.0米的复垦高程来模拟ECMR情景。在预测到的农田退化之前立即启动土地复垦。ECMR和CCMR采用相同的布局，恢复了70.09%的退化农田。主要区别包括：（1）ECMR由于农田早期退化而提前启动了第一个开采阶段的复垦；（2）土地复垦开始得更早，共进行了22个回填阶段和17个开采阶段；（3）每个小面积操作延长了整个区块的复垦周期（图7b）。

3.4 耦合CMR（CCMR）
模拟了十八种复垦布局方案（图8），以分析回填面积、土方量和复垦率之间的关系，以及相应的开采深度（表S6，图9a）。最终优化了CCMR的复垦布局（图9b）。

4 讨论
4.1 采矿与复垦布局的比较
表1从定量和定性角度比较了TMR、RCMR（Li等人，2021年）、ECMR（Li等人，2022c）和CCMR（Hu等人，2023年）的复垦率、煤炭开采率、复垦周期和操作次数（Li等人，2022b）。

CCMR有八个关键优势：（1）复垦率比TMR提高了45.90%，额外恢复了738.78公顷的农田；（2）由于跳采过程中可以持续耕作，农田可用时间比ECMR延长了14年；（3）复垦周期缩短了42.31%（14年），开采阶段减少了46%（7个阶段）；（4）每次CCMR操作可以额外恢复11.98公顷的土地，并每阶段额外挖掘380,800立方米的土方，从而提高了单阶段效率，优于ECMR；（5）煤炭开采率上升至92.24%（比RCMR提高了52.62%），额外生产了24.936百万吨煤炭，满足了监管阈值；（6）预堆放高度较低，回填区更快稳定：土地在-1.00米的深度已经被复垦，减少了残余变形，同时煤柱的提取加速了沉降；（7）与TMR相比，农田未耕种的时期更短，早期开采的区域能够改善土地使用；（8）CCMR实现了采矿与土地复垦的结合，符合矿区可持续发展的标准。

4.2 采矿与复垦效益的比较
4.2.1 经济效益
Guqiao煤矿支付的农田占用税为3.25×10^4元/亩。我们使用了中国安徽省煤炭的保证供应指导价格645元/吨。由于采矿引起的农田退化，农田配额费为30×10^4元/亩。根据中国安徽省的规定，幼苗补偿为1800元/亩·年。农田的年产出值为3400元/亩（水稻2000元，小麦1400元）。TMR的复垦成本为7400元/亩，而CMR的复垦成本为20,000元/亩。使用这些参数，我们比较了四种复垦方案的经济效益（表2）。

直接经济效益如下：（1）RCMR仅恢复了18.39百万吨煤炭——比其他方案少24.42百万吨——可回收资源的收入减少了1.58×10^4元/104吨；（2）TMR需要在土地复垦上投资3.32×10^7元，而ECMR和CCMR需要3.11×10^8元，增加了2.78×10^8元的额外成本，是TMR的8.37倍；（3）每104吨煤炭的复垦成本从TMR的3.55×10^4元上升到ECMR/CCMR的7.26×10^4元——增加了3.71×10^4元（约105%）；（4）每104吨煤炭的复垦成本从TMR的0.55%上升到ECMR/CCMR的1.13%，煤炭产出价值增加了0.58个百分点；（5）TMR的幼苗补偿从5700元/104吨下降到ECMR/CCMR的1800元/104吨，年支付额从2.42×10^7元减少到7.88×10^6元——每年节省1.64×10^7元，30年内节省4.90×10^8元；（6）到第23年，ECMR/CCMR的累计直接成本几乎与TMR相当——分别为5.87×10^8元和5.90×10^8元（图11）。尽管TMR降低了初始复垦成本，但较高的幼苗补偿（每年额外1.23×10^7元）导致23年的累计成本超过了ECMR/CCMR（图11）。TMR降低了初始复垦成本，但每年增加了1.23×10^7元的幼苗补偿，因此到第23年其累计直接成本（5.90×10^8元）超过了ECMR/CCMR的总投资。

图11显示了中国Guqiao煤矿不同土地复垦方案的直接成本随时间的变化。图12a说明了间接经济效益。（1）关于农田占用税：在TMR下，开采煤炭的税率为8.40×10^4元/104吨，而在ECMR和CCMR下，这一金额降至2.63×10^4元。这样，每生产104吨煤炭可以节省5.77×10^4元。在整个矿区，TMR所需的农田占用税为3.58×10^8元，而ECMR和CCMR将其降至1.16×10^8元，累计节省了2.41×10^8元，减少了67.49%；（2）关于农田配额费：在TMR下，煤炭的配额费用为1.25×10^6元/104吨，是ECMR和CCMR的2.20倍（3.90×10^5元）。这导致TMR的配额费用额外增加了8.58×10^5元/104吨。对于整个矿区，TMR的农田配额费为5.31×10^9元，而ECMR和CCMR仅为1.73×10^9元。因此，TMR的间接经济成本超过了ECMR和CCMR。

表S8和图12b显示，TMR的总成本（6.41×10^9元）比ECMR/CCMR高出3.90×10^9元。因此，与TMR相比，ECMR和CCMR降低了62.82%的经济成本，突显了它们的显著财务优势。尽管ECMR和CCMR具有相同的复垦布局，但它们的干预时机不同，导致成本和周期的差异。ECMR在农田开始退化时立即开始复垦，形成了33年的周期和立即的幼苗补偿支付，总计1.29×10^8元。相比之下，CCMR提前投资于地下道路建设以减缓退化，在19年内完成了土地复垦，并将幼苗补偿推迟到第17年——将其总支付额降至6.61×10^7元。这种时间优势在CCMR下节省了6.38×10^7元的补偿费用。综上所述， guqiao煤矿的经济效益排名如下：CCMR > ECMR > TMR > RCMR。

4.2.2 社会效益
RCMR留下的煤柱对能源安全有害，并且社会效益有限（Wu等人，2025年）。因此，我们在这里重点关注ECMR和CCMR。然而，ECMR和CCMR的社会效益都显著高于TMR：（1）ECMR/CCMR使农田恢复率提高了45.90%；（2）每年粮食产量增加了11,081.70吨（假设水稻每亩600公斤，小麦每亩400公斤）；（3）就业增加了2,770个岗位（假设每4亩土地对应一名工人）；（4）每年为22,163人提供食品安全保障（假设平均年消耗量为每亩500公斤）；（5）ECMR/CCMR减轻了农田保护的压力，并促进了采矿、政府和农业之间的协调。

ECMR和CCMR的恢复率相同，但在退化和恢复所需的时间上有所不同。这些差异导致了不同的社会后果：（1）ECMR的早期挖掘成本为1.16×10^5吨粮食，而CCMR的成本为6.11×10^4吨粮食；（2）CCMR较长的农田使用寿命在恢复期间可为122,257人提供食品安全保障；（3）ECMR的早期挖掘导致了29,235人的迁移，而CCMR只导致了13,953人的迁移——使得15,282名工人（每年478人）能够继续就业。

综上所述， guqiao煤矿的社会效益排名是CCMR > ECMR > TMR > RCMR。

4.2.3 生态效益
目前，农田保护的生态效益落后于煤炭开采的经济回报，导致环境因素在发展决策中处于劣势（Sun等人，2019年；Xiao等人，2021年）。煤炭开采的可量化经济效益主导了绩效指标，促使公司优先考虑盈利能力而非生态平衡（Sun等人，2019年）。相比之下，沉降区恢复的效益——如碳封存、水资源保护、生态系统服务、生物多样性增强、景观价值提升以及减轻人类活动引起的沉降——难以量化（Sun等人，2024年）。它们的间接价值也难以评估，阻碍了煤炭开采负面外部性的内化（Fu等人，2024年；Han等人，2022年）。因此，企业倾向于选择TMR，而不是积极采用RCMR、ECMR或CCMR，从而导致土地恢复的延迟和低效率。

四种方案的环境后果如下：（1）TMR导致大面积土地被废弃和积水，水资源利用不足，表土侵蚀，以及本土生态系统的退化。水下废弃物进一步掩盖了生态损害；（2）ECMR和CCMR通过在水沉降前剥离表土、清除废弃物并在填充区重塑土壤来加速恢复，从而更早地恢复农田；（3）CCMR进一步延长了农田的使用寿命，并比ECMR更长时间地维持了生态服务；（4）RCMR避免了退化和积水，最大限度地提高了土地利用效率，并带来了最大的生态效益。

综上所述， guqiao煤矿的生态效益排名是RCMR > ECMR > TMR > RCMR。

4.3 综合效益评估和最佳采矿-恢复方案
4.3.1 综合效益评估
土地恢复的综合效益必须整合自然、经济、社会和技术维度，以实现对社会有益、经济可行且环保的结果（Hu等人，2023年；Li等人，2022c年）。土地恢复规划应平衡各种效益，并合理分配资源以最大化整体效益（Li等人，2022b年）。德国、荷兰和波兰等国家的土地恢复实践已经成功平衡了经济、社会和生态目标（Aznar-Sánchez等人，2019年；Krodkiewska，2006年）。

表S9比较了各种方案的综合效益：（1）TMR的直接成本较低，且没有额外的采矿支出。然而，它会产生农田占用税、苗木补偿费和配额费，这可能会加剧土地使用冲突，削弱农田保护，并损害采矿区的生态；（2）ECMR减少了农田占用税和配额费，降低了更高的采矿成本，并提高了恢复土地的比例，从而缓解了土地使用冲突并提升了生态质量。然而，它增加了总的恢复成本，加速了农田的破坏，并在早期土地挖掘过程中要求额外的苗木补偿；（3）RCMR保护了农田的完整性，并最大化了生态效益。然而，它需要对地下采矿进行限制，这会减少煤炭资源，并带来最小的经济和社会回报；（4）CCMR减少了农田占用税、配额费和苗木补偿费，延长了农田使用期，缩短了恢复周期，并增加了恢复土地的面积，改善了生态条件。然而，它带来了更高的恢复成本，并需要额外的地下开发。

总体而言，每种方案都有其优缺点，其中TMR的综合表现最低。

ECMR和CCMR由于填充更深的沉降区，因此每单位恢复的成本高于TMR。然而，ECMR和CCMR下恢复的农田位于更深的沉降区，这需要每单位面积更多的土方工程。与此同时，TMR只专注于快速煤炭提取，削弱了来自采矿规划的农田保护约束。相比之下，RCMR和CCMR采用了源头控制措施——调整采矿布局以减少退化——这增加了UCM的成本。

总体而言，如果规定较高的恢复率，TMR需要在积水区进行大规模的土方工程或昂贵的场外土方转移。如果没有恢复率的强制要求，ECMR/CCMR和道路建设的额外土方工程将增加恢复和采矿的成本。相反，如果恢复率较高，TMR所需的投资将显著增加。

4.3.2 最佳采矿-恢复方案
从经济角度来看，TMR降低了恢复成本，但牺牲了大面积的农田。随着苗木补偿费和农田配额费的增加，TMR的成本优势将逐渐减弱。相比之下，ECMR和CCMR改善了经济表现。尽管ECMR和CCMR需要更高的前期恢复投资，但它们可以恢复更多的农田，从而减少苗木补偿、农田占用税和配额费。然而，ECMR中的早期农田退化会导致苗木补偿成本的增加，而CCMR中的额外地下工程工作会导致UCM成本的增加。RCMR完全保护了农田，但显著减少了煤炭开采量。

从社会角度来看，TMR留下了大量无法恢复的积水农田，导致农民流离失所，危及农田保护的红线，加剧了利益相关者之间的冲突，并削弱了食品安全。RCMR可以防止农田损失，但它减少了煤炭开采，威胁到了能源安全。ECMR和CCMR提高了恢复率。然而，ECMR减少了粮食产量，并导致了更多农民的迁移，未能达到CCMR的社会效益。

从生态角度来看，RCMR减少了TMR的大面积积水和农田退化现象。ECMR和CCMR都能减少积水并促进生态系统恢复，但ECRM可能会造成过早的土地扰动。因此，RCMR和CCMR有效地恢复了生态系统，其中RCMR提供了最佳的生态表现。

图13展示了不同UCM阶段下的最佳恢复方案模型。历史上，在早期的社会经济、技术和政策框架中，TMR更受青睐。如今，严格的农田保护政策使得ECMR成为首选。如果将社会和生态外部性内化，RCMR将成为最佳选择。从长远来看，随着社会、经济、技术和环境的发展，CCMR将提供最可持续的平衡。

4.4 限制与政策影响
4.4.1 限制与前景
本研究提出的RCMR和CCMR方法仅从跳过采矿和完全采矿的角度进行了开发，尚未结合其他源头控制损害减少技术（Bai等人，2024年）。未来，对RCMR的研究可以集中在开发一套与表面恢复要求相配套的损害减少采矿技术上（Feng等人，2022年）。

对于CCMR，需要进一步分析调整采矿布局所引起的额外隧道成本与苗木补偿费用节省以及保留的粮食产出价值之间的权衡——同时充分考虑特定矿山的实际隧道费用（Li等人，2022b年）。

鉴于研究的复杂性，迫切需要开发一个智能恢复系统（Li等人，2025年）。该系统应能够实现采矿-恢复进度的实时反馈，在线监测采矿引起的土地沉降、耕地损害和建设高度，智能划分深挖掘和浅填埋区域，并实时优化土方工程分配。最终，这将实现整个煤炭开采-沉降-恢复周期的动态设计和实时优化。

4.4.2 政策影响
土地恢复的经济效益容易量化，但其社会和生态效益仍难以准确评估（Li等人，2020年；Yu等人，2020年）。过早的农田退化的社会和生态成本没有体现在采矿成本中（Tai等人，2020年）。目前，ECMR是减少农田退化补偿最具有成本效益的策略。如果绿色发展政策能够将社会和生态效益货币化，那么当外部性超过地下开发的高成本时，CCMR将成为最佳选择。

综上所述，所提出的ECMR和CCMR在技术和经济上都能够有效协调UCM和采矿恢复之间的关系。然而，它们的现场实施面临关键的政策瓶颈。因此，提出以下四项建议：（1）严格执行农田保护政策，建议采矿企业使用ECMR和CCMR；（2）推动煤炭开采沉降区的土地使用政策改革，克服监管瓶颈，促进全面的土地恢复；（3）加强国家对COA科学研究的支持，促进沉降控制和恢复工程的技术创新；（4）在中国淮南市建立CMR在煤炭开采沉降区的应用示范基地，并进一步改进相关技术研究和发展。

5 结论
本研究预测了地表沉降模式和农田动态退化，以解决采矿引起的农田退化问题。模拟并比较了TMR、RCMR、ECMR和CCMR方案的特点，主要结论如下：
（1）效益排名因维度而异：在经济和社会方面，方案的优先顺序是CCMR > ECMR > TMR > RCMR；在生态方面，RCMR > CCMR > ECMR > TMR。在经济上，经过30年的研究周期，CCMR和ECMR将累计总成本降低了62.82%（TMR为5.90×10^9元，而CCMR/ECMR为2.51×10^9元）；在社会方面，CCMR比ECMR少迁移了15,282人，并在恢复期间为122,257人提供了食品安全保障；在生态方面，RCMR实现了100%的农田保护，CCMR恢复了70%的退化土地，而TMR仅恢复了24.4%。因此，ECMR优化了经济效益，RCMR在生态方面表现最佳，CCMR在社会方面表现出色——方案选择基于特定采矿背景下的优先目标。
（2）在矿山设计阶段，CCMR是最佳选择——在平衡经济可行性、社会效益和生态可持续性方面——因为它恢复了70%的退化农田，同时保持了92.24%的煤炭回收率，并将恢复周期缩短了42%。对于具有固定UCM布局的矿山，ECMR是最实际的选择，在沉降区的恢复率为79.38%，并将农田占用税减少了67.49%。在严格的农田保护规定下，可以首先采用RCMR，从而防止农田退化。
（3）对于运营中的矿山，ECMR可以带来显著的经济、社会和生态效益：它将土地恢复率提高到了79.38%，将农田配额费减少了3.59×10^9元，保持了现有的矿山布局，并保持了92.24%的煤炭回收率。如果ECMR的年苗木补偿（7.87×10^6元）和社会生态赤字超过了CCMR的额外地下布局调整费用，那么CCMR是更优的选择，具有19年的周期和每年减少478人的迁移。从长远来看，RCMR是最可持续的。
（4）四种恢复策略反映了不同的权衡：TMR牺牲了农田，只有24.4%的退化区域得到恢复；RCMR保护了农田，但导致的可回收煤炭量减少了24.94百万吨；ECMR增加了煤炭开采量，但缩短了农田的可用性；而CCMR延长了农田寿命，恢复了70%的退化农田，减少了补偿费用，并缩短了恢复周期。CCMR结合了RCMR的农田保护优势和TMR的高煤炭回收率，同时避免了ECMR中的过早农田退化，从而将UCM与农田保护结合起来。