[發明專利]一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法

有效

• 申請號: 201410315329.7
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104076048A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 胡振琪;王義;郭洋楠;林杉;王新靜;李強
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華神東煤炭集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N23/09
• 分類號: G01N23/09;G01V5/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;黃姝

技術領域

本發明涉及煤礦相關技術領域，特別是一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法。

背景技術

風沙區的主體礦區位于我國黃土丘陵與毛烏素沙漠之間，沙漠化及潛在沙漠化土地面積約占總面積的85％。沙層上覆的薄表層土顆粒較為松散，人為干擾或惡劣天氣的侵擾均會導致其迅速分散，并發土壤侵蝕。隨著我國煤炭開采“戰略西移”，勢必也將對該區域的生態環境帶來相應的負面影響，其主要破壞形式為地表移動變形引起的塌陷、地表裂縫以及由此引起的土壤質量損傷。

目前，一些學者對采煤塌陷對土壤水分的影響進行了研究。內蒙古農大和中國礦業大學2007年完成的“神東礦區采煤塌陷區生態恢復技術試驗與示范研究”的研究成果顯示：采煤塌陷對土壤的養分、水分基本沒有影響。而趙紅梅的研究表明：塌陷區土壤含水量與非塌陷區相比在0-60cm的各個深度上均明顯減少，塌陷9年后的穩定塌陷地與非塌陷地相比，土壤含水量仍然較低，但差異小。臧蔭桐等也對采煤沉陷后風沙土理化性質變化進行了研究，認為沉陷2年后的土壤水分的影響仍然存在。張發旺、聶振龍、李文平等人的研究，都認為該類型區域的開發加劇環境的變化，對土壤環境有一定影響。在實際的調查研究中，也有許多人認為，采煤塌陷對風沙化地區的土地生態影響小或沒有影響：趙永峰發現塌陷區與未塌陷區土壤水分在剖面各層次上的含量基本一致，表明塌陷對土壤含水率的影響不明顯；呂晶潔等通過對毛烏素沙地東南邊緣沙地采煤塌陷對固定沙丘的水分時空動態分布規律影響的研究表明，在沙區采煤引起的地表塌陷對土壤水分的時空變化影響較小。

然而，上述研究結論卻不盡相同，需要從開采損傷全過程的角度去進行動態測量及研究，而以往的研究，主要是對塌陷后的土地選擇適宜的位置進行取樣分析，缺乏動態測量水分損傷。

風沙區采煤沉陷水分損傷測量方法的難點在于：

1)風積沙層的存在，采動引起的土地損傷的形式與中東部地區存在明顯差異，損傷因子的觀測位置的選取非常困難；

2)風沙區煤礦主產區多為快速推進的超大工作面開采，采煤沉陷、土壤垂直水分的時空演變數據變化速率很快，獲取其變化的全過程中的完整的信息非常困難；

3)時空變異與降雨對水分的監測影響很大，排除時空變異與降雨的影響非常困難；

4)在不破壞原地貌結構的前提下，持續觀測同一地點深層土壤水分非常困難；

5)土地移動沉陷變化多樣，準確的找到目標深度非常困難。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術對采煤沉陷水分動態變化和損傷情況測量不準確的技術問題，提供一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法。

一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法，包括：

選定沿開采走向反方向距離大于兩倍煤層平均采深的非沉陷區域作為對照區，選定所述采煤沉陷地工作面開采線前端的未擾動區域作為測量區域；在所述測量區域，預計出均勻沉陷區域作為測量均勻沉陷區，預計出非均勻沉陷區域作為測量非均勻沉陷區；

在所述對照區、所述測量均勻沉陷區和所述測量非均勻沉陷區平行開切眼方向分別布設多個水分監測點，在每個所述水分監測點埋設具有一定觀測深度的中子儀鋁管；

在采煤過程中利用所述中子儀鋁管對每個所述水分監測點進行動態觀測，以所述測量均勻沉陷區和所述測量非均勻沉陷區的水分監測點為測量點，以所述對照區的水分監測點為對照點，獲得每個所述測量點的水分觀測值作為測量水分觀測值W_觀(i,j)，獲得每個所述對照點的水分觀測值作為對照水分觀測值W_對(i)，其中i代表觀測深度，j代表開采線距離所述水分監測點的距離；

計算得到排除降雨影響校正值W_除雨(i,j)＝(W_對(i)-W_觀(i,j))。

本發明通過增設對照點，從而排除降雨影響，對水分含量進行了校正，因此所測量的采煤沉陷地土壤垂直含水量更為準確，能更加全面科學地掌握采煤沉陷全過程對土壤產生的水分損傷情況，為區域土地復墾與生態環境修復提供數據信息。

附圖說明

圖1為本發明的一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法的工作流程圖；

圖2為本發明一個例子的監測點布設圖；

圖3為本發明的一種中子儀鋁管埋設及刻度標識示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。

如圖1所示為本發明的一種采煤沉陷地土壤垂直含水量動態變化的監測方法的工作流程圖，包括：