[發明專利]一種利用黃河泥沙動態充填采煤塌陷地的方法

有效

• 申請號: 201811159810.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109372511B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 胡振琪;趙艷玲;呂雪嬌;李新舉;肖武
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00
• 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

本發明提供的一種利用黃河泥沙動態充填采煤塌陷地的方法，屬于采礦技術、土地利用和土地復墾技術領域，該方法包括：根據開采計劃和采煤沉陷地的地質條件劃分開采單元，基于Knothe時間函數，采用概率積分法獲得開采單元各開采時段的動態下沉等值線；根據復墾范圍劃分各充填單元；依次確定地表整個復墾范圍D_t的復墾充填時機和各充填單元的復墾設計標高；選擇沉陷區的充填方式為多層多次引黃充填，并確定各土壤結構特征；分別確定各充填單元的多層多次引黃充填的次數和兩充填單元的充填時間間隔；確定各類土壤結構層的厚度；按照上述確定的充填參數對各充填單元進行多層多次引黃充填。本方法可大幅提高耕地率并縮短復墾周期。

技術領域

本發明屬于采礦技術、土地利用和土地復墾技術領域，特別涉及一種利用黃河泥沙動態充填采煤塌陷地的方法。

背景技術

煤炭是中國的最主要能源，占一次能源消費的70％左右。由于中國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。據測算，井下開采萬噸原煤造成的沉陷地，少的0.033hm²，多的達0.533hm²，平均0.2～0.33hm²。對于中國東部高潛水位煤礦區來說，開采造成的大多為沉陷積水區，加大了后期復墾難度，同時也造成了大量的土地損毀，因此，該區域的土地復墾問題一直是中國的研究熱點。

現有學者提出了采煤塌陷地的邊采邊復技術，主要是針對即將沉陷的土地提前進行預復墾工作，不僅可以大大提高耕地恢復率，而且還可以縮短復墾周期，增加復墾效益。該技術的關鍵是復墾時機、復墾范圍和復墾方案的確定，該技術尤其適用于高潛水位地區的開采沉陷地復墾。由于復墾時需要將沉陷區進行回填至設計標高，但是由于目前我國常用的挖深墊淺、煤矸石充填、粉煤灰充填等復墾方式均不能很好的解決中國東部地區人多地少的矛盾。挖深墊淺復墾的耕地面積較少，煤矸石或粉煤灰充填需要大量的復墾材料，而且運距大，經濟成本高，充填后，填充物所含的一些化學成分或重金屬對農作物生長和產品質量都有影響，況且目前礦區已基本將煤矸石、粉煤灰等工業廢棄物加以資源化利用，沒有足夠的可供充填的煤矸石或粉煤灰。

為了解決充填材料不足的問題，現有學者提出了引用黃河泥沙充填復墾技術，不僅可以合理利用黃河水沙資源，而且能夠最大限度地增加耕地面積，緩解礦區人地矛盾；在恢復耕地的同時十分有利于降低黃河河床高程，提高防洪效益，能夠解決淤泥處置難題。但是引用黃河泥沙充填復墾技術需要綜合考慮進行充填時的需沙量、取沙輸沙工藝、充填排水以及充填工藝等。

綜上，為了充分利用邊采邊復優勢，并解決土源不足問題，進一步提高耕地恢復率和縮短復墾周期，亟需一種將黃河泥沙充填技術與邊采邊復相結合的方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提出一種利用黃河泥沙動態充填采煤塌陷地的復墾方法。本發明利用動態沉陷來預計開采工作面地表下沉的速度與范圍，通過黃河泥沙動態充填復墾施工工藝，提前對可能出現塌陷的采煤沉陷地進行動態復墾，降低了后期復墾成本，同時也增加了土地利用效率，縮短了復墾周期，實現高潛水位-平原礦區煤炭開采與土地保護。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提出的一種利用黃河泥沙動態充填采煤塌陷地的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)預測開采沉陷最大下沉值與各階段下沉值，包括以下步驟：

1-1)根據開采計劃和采煤沉陷地的地質條件，對各個工作面選擇開采單元及開采的時點，現以單個工作面為例進行說明，將工作面沿開采方向細分為數個規則的長方形開采單元，將各開采單元按1,2,…,i,…,n依次進行編號，n為正整數，每個開采單元尺寸寬為15～100m，長為100～500m；

1-2)基于Knothe時間函數，采用概率積分法獲得開采單元各開采時段的動態下沉等值線；具體方法說明如下：