[發明專利]一種采煤沉陷地復墾施工敏感區的確定方法

有效

• 申請號: 201210417843.2
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102918950A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 胡振琪;肖武
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: A01B79/00
• 分類號: A01B79/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于采礦技術、土地利用和土地復墾領域，特別涉及高潛水位-平原礦區煤炭開采下正在沉陷土地的邊采邊復工作，主要通過地面單元的劃分，定量化的確定正在沉陷土地進行復墾施工過程中的敏感地面單元，科學的指導復墾施工。

背景技術

人多地少，耕地資源十分稀缺，這是我國的基本國情。隨著經濟的高速發展，對能源的需求與日俱增，煤炭作為我國的最主要能源，占一次能源消費的70%左右，由于我國90%以上的煤炭產量來自于井工開采，且多采用走向長壁全部垮落法開采，土地不可避免地產生下沉，造成大量土地的沉陷損毀。高潛水位礦區主要分布于我國的華東及東北平原區，開采所損毀的土地大多為優質的高產農田。對高潛水位礦區損毀土地的復墾是保證耕地數量，保障糧食安全的重要舉措。

以往的治理多側重于沉陷穩定后再復墾，根據該類地區多年的復墾經驗，在現有技術水平下復耕率只有30%-40%，這也就意味著大面積的優質農田將會變為水域，直接影響耕地的數量。造成這一現象的原因有很多，一方面，特殊的地質采礦條件使得這一地區沉陷具有典型性，高潛水位礦區大多為平原礦區，所在區域大多為地勢平坦、土壤資源豐富、肥力較高的優質基本農田區，由于本身地表地勢平坦且潛水位較高，而同時煤層賦存條件又特別好，很多礦區煤層數量多、煤層厚度大，這就造成沉陷后積水的現象嚴重，大量的表土資源沉入水底；另一方面，由于是平原地區，缺乏固體充填物，目前主要采用煤矸石、粉煤灰、建筑垃圾等作為塌陷區治理的充填材料，與地表巨大的沉陷體積相比，此類充填物是車水杯薪。且珍貴的土壤資源作為多年風化沉積形成的資源，從某種意義上來說是不可再生的資源，復墾時缺少充填材料與表土覆蓋材料，造成恢復土地和耕地的比例低。

今年來，相關學者開展“動態復墾”與“超前復墾”的研究，研究人員希望通過提前采取復墾措施來達到保護耕地的目的。由于“動態復墾”與“超前復墾”不可避免的涉及到地面沉陷前施工或者對正在沉陷的土地進行復墾施工。因此，復墾施工的對象（如耕地區、水利設施、道路等）不可避免的要遭受動態沉陷，如拉伸、傾斜、曲率變形的影響。導致很多工程在施工過程中或者施工后遭受二次破壞，致使復墾失敗。如何合理的確定復墾的時間與區域，既確保復墾耕地率最大，又避免在動態開采階段的敏感區域（受水平變形、曲率變形區域）進行施工，成為井工開采煤礦區邊采邊復技術發展的瓶頸，直接關系到復墾工程的成功與否。

地理信息系統（Geographic?Information?System，GIS），它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數。GIS的技術優勢在于它的數據綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規方法或普通信息系統難以得到的重要信息，實現地理空間過程演化的模擬和預測。

1965年，劉寶琛、廖國華出版了《煤礦地表移動的基本規律》一書，將概率積分法全面引入中國礦區地表移動沉陷預計，目前，概率積分法也成為中國最成熟應用范圍最廣泛的煤礦開采沉陷預計理論。應用該理論，可獲得煤炭開采過程中各階段的地表下沉值及相應的水平變形、曲率變形、傾斜變形等各種變形值。

發明內容

本發明的目的是為解決上述難題，提出一種采煤沉陷地復墾施工動態敏感區域的確定方法，本發明能確定正在沉陷土地在采取復墾措施過程中的施工敏感區域，避免井工開采煤礦山邊采邊復過程中施工時機及區域選擇不當導致的復墾失敗。

本發明方法的流程圖如圖1所示。

本發明提出的采煤沉陷地復墾施工動態敏感區域的確定方法，包括地面單元的劃分、地面單元柵格化、各個階段地表變形等值線的獲取、施工敏感單元的確定等幾個步驟，具體敘述如下：

1）劃分地面單元，并柵格化地面單元。

11）將地面劃分為方格地面單元，方格地面單元各邊長度為H/20所得數的10位取整；H為平均采深，單位為米；

12）將方格地面單元柵格化，柵格化單位取值范圍為10m-100m；

2）根據開采階段進行沉陷預計，獲取各個開采階段的地表變形等值線（包括水平變形等值線與曲率變形等值線）；開采階段以月或年為單位進行劃分；

3）通過GIS的插值與擬合功能，獲取各個開采階段的地表的水平變形柵格圖與曲率變形柵格圖；實現地表變形等值線到變形柵格圖的轉換；