塌陷地复垦土壤特性变异研究

2024-07-20

塌陷地复垦土壤特性变异研究（精选5篇）

塌陷地复垦土壤特性变异研究篇1

塌陷地复垦土壤特性变异研究

采用野外取样结合室内分析的方法,研究兖州矿区采煤塌陷地土壤特性,以及矸石复垦和就地取土复垦地复垦5年的土壤特性变化.结果表明:采空区地表塌陷引起的附加坡度是土壤退化的主要原因;从5年的复垦效果来看,复垦可有效改变土壤退化趋势,且就地取土复垦土地土壤特性优于矸石复垦土地;两种复垦耕地还存在着影响土壤生产力发挥的.不利因素.建议通过增施有机肥、种植绿肥增加土壤有机质含量,以及采取适宜的农业措施可有效促进土壤各肥力要素的形成,提升土壤肥力水平、恢复土壤生产力.

作者：李树志高荣久 LI Shu-zhi GAO Rong-Jiu 作者单位：李树志,LI Shu-zhi(山东科技大学,资源与环境工程学院,山东,青岛,266510;煤炭科学研究总院,唐山分院,河北,唐山,063000)

高荣久,GAO Rong-Jiu(煤炭科学研究总院,唐山分院,河北,唐山,063000)

刊名：辽宁工程技术大学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF LIAONING TECHNICAL UNIVERSITY年，卷(期)：25(5)分类号：X171.4关键词：兖州采煤塌陷土壤特性复垦

塌陷地复垦土壤特性变异研究篇2

1研究区域概况及研究方法

1.1 研究区域概况

金沙县地处黔中山原向黔西北高原山地过渡地带。境内地势西南高, 东北低, 最高海拔1427米, 最低海拔457米, 相对高差1 427m。全县地形呈三级台阶下降, 赤水河及支流鸭池河河谷深切, 地形破碎, 由于岩溶地貌发育, 许多地方可见漏斗、峰丛、洼地、落水洞、优流和天生桥等岩溶地貌特征。年平均气温15.5℃, 年日照1 098h, 无霜期313天, 年均降水量775.7mm。主要灾害性气候有干旱、秋风、倒春寒、秋绵雨、冰雹、暴雨等。

1.2 研究方法

本实验以金沙县马路、太平、箐门、平坝、西洛、城关、禹漠、安底、后山等九个乡镇的耕地为例, 以乡镇为单位, 按照面积布点, 2～5hm2的面积设一个采样单元, 在每个采样点上采取耕层厚度为0～20cm的土壤样品, 并用GPS (GARMIN GPSMap76) 记录采样单元中心的经纬度坐标。室内分析项目包括土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、缓效钾、全氮等指标含量。样品的制定采用制样机磨碎, 过0.25mm和1mm筛, 自封袋密封保存, 并按采样标签记录写上标签, 分析测定指标及其方法参照《土壤分析技术规范》。

使用Excel、DPS、SPSS等统计软件进行土壤养分描述性统计分析。

2结果分析

2.1 不同地区土壤养分含量的变化

对于一个县域的不同乡镇土壤养分含量各异, 有高有底, 即使在同一乡镇, 年限不同的土壤养分含量也是起伏变化着的。具体来说, 从2007～2011年金沙县各地土壤的酸碱度变化不大, 酸性土壤占总体的85%, 其中只以2007～2009年、2011年间菁门和马路的土壤为弱碱性, 有机质在2007～2009年间, 西洛、禹谟、安底含量最高, 平均值分别为32.82 g.kg-1、31.31 g.kg-1、30.42 g.kg-1, 菁门含量最低, 为18.97 g.kg-1;在2010年, 有机质含量在前年的水平上都有所下降, 特别是马路和平坝低至12 g.kg-1;在2011年, 有机质含量又普遍提高, 马路和平坝含量最高, 为37.24 g.kg-1和32.80 g.kg-1, 两地分别比2010年提高了210%和172%。全氮在2007～2009年与2011年间, 全县各地含量差异走势相同, 但2011年里各地含量都有所降低, 安底、马路、平坝的含量相对较高;在2010年时, 城关的全氮含量是所有观测值中最大的, 为3.12 g.kg-1, 但同年的其他地方全氮含量都不高, 特别是马路镇。各地碱解氮含量, 2011年高于2007～2009年, 2010年的含量最低, 次外, 2011年与2007～2009年的各地含量走势相同, 西洛碱解氮含量显著最高, 分别是174.3 mg.kg-1和192.9 mg.kg-1;对于2010年来说, 除了安底镇以外, 其他乡镇走势都与前二者相似, 西洛的碱解氮虽然有所下降, 但同年相比也是显著最高。速效磷的走势与碱解氮相似, 2007～2009年和2010年的都是西洛最高, 2011年西洛也很高, 但是太平速效磷的含量最高。缓效钾在2007～2009年城关地区的含量最高 (201.1 mg.kg-1) , 马路的含量最低 (108.7 mg.kg-1) ;2010年菁门含量最高 (608.1 mg.kg-1) , 安底和马路含量最低 (182.1mg.kg-1和182.4mg.kg-1) ;2011年城关含量最高 (227.1mg.kg-1) , 菁门含量最低 (97.62mg.kg-1) 。

2.2 不同地区土壤空间变异系数的变化

从下列各图可以看出, 同一县域不同乡镇的土壤pH变异系数是不同的, 同一乡镇不同年限的变异系数也是起伏变化的。总的来说, 各乡镇大体变化趋势相同, 各地域变异系数存在着一定的规律性。

2.3 不同地区土壤养分各指标相关性比较

贵州省金沙县不同乡镇土壤养分含量存在不同程度的相关性, 随着地域和年限的不同, 相关程度不一样, 土壤的碳、氮、磷、钾含量确实是显著相关的。pH值与有机质达到显著正相关, 与缓效钾达到极显著正相关;有机质含量与全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等都达到极显著正相关, 与速效钾达到极显著负相关;全氮与碱解氮达到极显著正相关;与速效磷、缓效钾、速效钾的相关系数在本实验中没有达到显著水平;而碱解氮与速效磷、缓效钾达到极显著的正相关水平, 与速效钾达到极显著的负相关水平;速效磷与缓效钾、速效钾没有达到显著相关水平;缓效钾与速效钾负相关, 且达到极显著水平。

3结论和讨论

3.1 结论

本实验通过对贵州省金沙县九大乡镇不同年限的土壤进行网点采集土样, 测试其普遍的土壤养分指标, 包括pH值、有机质、全氮等7个指标, 总结各地养分含量规律及其空间变异特性, 得出以下结论: (1) 对于一个县域的不同乡镇土壤养分含量各异, 有高有低, 即使在同一乡镇, 年限不同的土壤养分含量也是起伏变化着的。 (2) 同一县域不同乡镇的土壤pH变异系数是不同的, 同一乡镇不同年限的变异系数也是起伏变化的。总的来说, 各乡镇大体变化趋势相同, 各地域变异系数存在着一定的规律性。 (3) 贵州省金沙县不同乡镇土壤养分含量存在不同程度的相关性, 随着地域和年限的不同, 相关程度不一样, 土壤的碳、氮、磷、钾含量确实是显著相关的。

3.2 讨论

金沙县各地的数据差异是明显存在的, 对于同一个指标, 不同年限的观测值出现了各种程度的起伏变化, 土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、缓效钾、速效钾养分含量的变化幅度均较大, 说明它们在土壤耕层存在明显的差异, 当然其中的原因很复杂, 需要继续研究和探讨。不同的生态因子 (包括植物生境、水分、养分、温度、动物侵食、微生物侵染等) , 都会使得土壤环境发生变异。按照变异系数大小可将土壤养分变异性进行粗略的分级:变异系数<10%为弱变异系数, 10%≤变异系数≤100%为中等变异系性, 变异系数>100%为强变异系性。本实验结果表明, 研究区各样品的土壤养分要素的变异系数多属于中等变异。

土壤养分分布是由结构性因素和随机性因素共同作用的结果, 结构因素, 如气候、母质、地形、土壤类型等可以导致土壤养分强烈的空间相关性, 而随机性因素如施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动使土壤养分的空间相关性减弱, 朝均一化发展。研究区土壤养分要素在一定范围内均存在相关性, 表面土壤养分既受到结构性要素的影响又受到随机性要素的影响, 但是由于样品采集量较大, 没有针对相邻点之间的养分相关性比较, 各效应构成比例还有待研究。对于搞清楚各地区土壤养分的构成情况, 及其空间变异特性对于农田的良好管理有着及其重要的作用。

摘要：本文以贵州省金沙县马路、太平、箐门、平坝、西洛、城关、禹漠、安底、后山等乡镇为例进行研究, 测定连续几年内各地pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、缓效钾、全氮等养分指标来了解金沙县的土壤养分空间变异特性, 为当地科学施肥, 实行养分的分区管理和有效控制农田养分流失提供一定理论和科学依据。

关键词：土壤养分,变异系数,相关性

参考文献

[1]黄绍文, 金继运, 杨俐苹, 等.县级区域粮田土壤养分空间变异与分区管理技术研究[J].土壤学报, 2003, 40 (01) :79-88.

塌陷地复垦土壤特性变异研究篇3

摘要：采用网格取样法对三块不同时间的铲运机复垦重构土壤以及一块普通农田进行了取样化验，求得有机质值，应用地质统计学理论和克立格法，研究了铲运机复垦重构土壤有机质的空间变异性。结果表明：三块实验田均为对数正态分布。实验田3在0°和135 °方向的土壤有机质的半变差函数模型为纯块金效应模型，在其它方向和另外二块实验田的半变差函数模型均为球状模型。用克立格估值作出了三块实验田有机质含量的分布等值线图，为评价复垦后土壤质量状况提供了直接依据。

关键词：地质统计学；复垦重构土壤；有机质；空间变异性

中图分类号：Q958.113 文献标识码：A 文章编号：1672-1098(2008)03-0008-06

土地复垦作为煤矿区一项利国利民的工作，在我国已开展多年，取得了很大的成绩［1 ］。但是，在复垦作业时，由于机械的作用，对土壤产生严重的扰乱压实作用，使得复垦土地地力下降。因此，研究复垦土壤理化特性对评价复垦土地质量的好坏就显得尤为重要［2-3］。本文选择土壤有机质作为研究对象，应用地质统计学原理和方法对同一复垦方法下的不同复垦时间实验田进行取样化验，测定取样土壤中的有机质含量，研究它们的空间变异特征，应用克立格法绘制了等值线图。对了解复垦后土壤有机质变化情况、合理选择复垦手段以及如何尽快恢复地力等方面都有重要的参考价值。

1 地质统计学理论和方法［4-5］

1.1 半变差函数和球状模型

地质统计学已广泛应用于空间分布数据的空间结构性和随机性分析及其最优线性无偏估值中，在许多领域得到大力推广和应用。半变差函数 (Variogram)是地质统计学基本工具，其定义为

2 实验地选择及取样方法

2.1 实验地选择

实验场地为典型的平原地形农田。是由三块互不相连的采煤沉陷区、并在不同年份采用铲运机复垦技术进行复垦的田块构成。

实验田1：复垦结束并已耕作3年半；

实验田2：复垦结束1年多未耕作；

实验田3：取样时刚刚完成复垦。

三块实验田土壤均为砂姜黑土，含姜砾。

2.2 取样方法

取样深度为0～20 cm的表层土壤。取样时间为2002年9月27日至30日。实验田1 占地6.4 hm²，该地种植小麦、玉米，一年两季。取样时选在该复垦地的中部，划分10 m×10 m的间距网格，共100个取样点。实验田2面积3.733 hm²，选择在其中部，划分为6 m×8 m的间距网格，共102个采样点。实验田3约60.0 hm²，取样时选择其东北角约6.667 hm²作为复垦取样田，按10 m×10 m间距共104个采样点。另外，为了对比，在实验田附近未受采煤塌陷影响的农田内，随机选取了6个采样点。

样品送专业实验室，采用重铬酸钾氧化-外加热法测定送样土壤的有机质含量。

3 结果分析与讨论

3.1 统计分析

应用统计学的原理和方法，对三块实验田和对照田的样品土壤有机质含量进行了统计分析( 见表1)。因为部分土壤样品缺失，所以实际测定的土壤样品数与取样数有差别。

3.2 半变差函数结构分析

根据地质统计学的半变差函数理论，对三个实验田的土壤有机质含量的进行半变差函数计算，并均以南北方向为0°方向，按顺时针旋转做出不同方向的实验半变差函数曲线图［6］。然后依据曲线图找出最优拟合理论模型，求出参数值，得到最优拟合曲线图［7-8］（见表2～表4，图1～图3）。

表中c0/(c0+c)表示空间变异程度，该比值越大，表示随机现象所引起的空间变异程度越大，而空间自相关现象所引起的空间异质性程度就越小。如果该比值接近1，则说明该区域化变量在整个尺度范围具有恒定的变异。

从图1～图3可以看到，实验田1的四个方向上有机质含量的半变差函数均为球状模型。由随机因素引起的空间异质性程度总的表现是从0°方向到135°方向在逐步减少。实验田2中有机质含量在0°和90°两个方向上的半变差函数模型均为球状模型。其块金值在两个方向上是基本相同，说明了有机质的变差函数为几何异向性。实验田3在表层土壤0°方向、135° 方向上，有机质元素半变差函数模型为纯块金效应模型，与其在另二块样田的模型不同。说明土壤有机质在这两个方向上完全不存在空间相关的情况。分析认为与复垦机械覆土时进出的方向、熟土的来源以及覆土的方法有关系。在其它方向均为球状模型。

3.3 克立格估值等值线图及分析

图4～图6反映了三块实验田有机质含量的克立格估值等值线分布情况。从图4可见，该实验田北部（图左半部）表层有机质分布等高线比南部（图右半部）密集，即北部有机质含量高于南部，反映出耕作施肥时的不均匀。从图5可见，实验田2复垦结束一年多，未进行耕作，但有机质的分布是“北高南低”，即北部（图左半部）有机质高于南部（图右半部）。分析原因应是该实验田北部靠近农用道路，受其他田块农业耕作活动的影响要大于南部，所以，有机质的含量也较多。从图6看出，实验田3有机质含量分布表现为在田的西部（图中下部）的表层土壤里有机质含量明显高于该田其他部分，在这点上形成 “金字塔”。分析原因是回填熟土不均匀造成的。

图7揭示了土壤有机质随复垦时间不同的变异特性。可以看出，普通对照农田的土壤有机质含量最大，为1.5%，三块复垦实验田土壤的有机质含量均值均小于1%，且按编号顺序依次减少，最小者是实验田3，其与对照田相比，相差3倍多。与实验田1相比，是其的一半。说明复垦后的土壤有机质十分缺乏，在经过了3年的人工耕作后其有机质含量仍未达到普通农田的水平。

4 结论

通过对不同时间复垦的三块实验田和一块普通农田的研究，得出以下结论：

（1）三块实验田有机质含量的半变差函数大多数为球状模型，只有刚结束复垦作业的实验田3的土壤有机质含量在0°方向、 135°方向上为纯块金效应模型。说明复垦机械工作时的方法以及回覆熟土的方法对其半变差函数模型有影响。另外，复垦土壤有机质含量的统计分布类型均是对数正态分布；

（2）通过克立格估值作出的等值线图，可以直观地了解复垦后土壤有机质的分布情况，为评价复垦工作质量以及如何尽快恢复复垦土壤地力提供了科学的参考依据。

（3）应用地质统计学的原理和方法，可以定量地掌握复垦土壤各种理化特性的空间变异特征，为复垦工程设计和评价提供科学依据。

参考文献：

［1］胡振琪.露天煤矿复垦土壤物理特性的空间变异性［J］.中国矿业大学学报, 1992，21（4）：31-37.

［3］胡振琪.矿山复垦土壤物理特性及其在深耕措施下的改良［D］.徐州：中国矿业大学，1991.

［3］胡振琪.露天矿复垦土壤的研究现状［J］.农业环境保护，1997,16（2）：90-92.

［4］ Matheron G. Principles of geostatistics. Economic geology,196 3.58:1 246-1 266.

［5］侯景儒,尹镇南,李维明，等.实用地质统计学［M］.北京：地质出版社,199 8.31-54.

［6］王政权.地质统计学及其在生态学中的应用［M］.北京:科学出版社,1999. 35-98.

［7］张乃明,李保国,胡克林.太原污灌区土壤重金属和盐分含量的空间变异特征［J］.环境科学学报,2001,21(3):349-353.

［8］胡克林，李保国，林启美，等.农田土壤养分的空间变异性特征［J］.农业工程学报,1999,15(3):33-38.

塌陷地复垦土壤特性变异研究篇4

一、土地复垦的定义和意义

(一) 土地复垦概念

《土地复垦条例》中关于土地复垦的定义是对于因生产建设活动和自然灾害损毁的土地, 采取整治措施, 使之达到可供利用状态的活动。本文认为应该用发展的眼光并从不断发展的角度上来认识土地复垦, 土地复垦的价值不应仅仅体现在生态价值和经济价值上, 还应体现出价值的动态变化。

(二) 土地复垦的重要意义

1. 有利于改善我国土地资源紧张状况

我国目前在土地方面面临的主要问题就是即使在我国严守18亿亩耕地的政策下, 我国的土地资源还是不断减少, 人均占有量小, 后续土地资源紧缺。随着土地资源的不断减少, 久而久之会对国家的稳定产生不利影响, 影响国家的长治久安, 进而也会影响到中国梦的顺利实现, 因此大力推进开展复垦工作, 对于缓解土地资源的紧张和国家的长治久安具有重要意义。

2. 有利于贯彻国家保护环境的政策

“土地作为一种重要的环境要素, 影响着与它相关联的区域以及这个区域内的生态环境等。在当前, 人们往往过多的看重经济价值而忽视环境价值, 不断的对土地进行开垦来获取经济价值, 并引发了一系列环境灾害。因此无论是从保护环境还是保持经济持续发展都需要对土地进行复垦。

二、立法与实践的不足

(一) 土地复垦费概念模糊

根据《土地复垦条例》的规定, 土地复垦义务人不复垦, 或者复垦验收中经整改仍不合格的, 应当缴纳土地复垦费。但在《土地复垦条例实施办法》中又规定土地复垦义务人应按照申请开采许可证前上交的复垦方案确定的金额, 在银行专门账户中预存足额费用。预存土地复垦费使得土地复垦费有了保证金的性质, 但这容易对实施保证金制度造成概念上的混乱。

(二) 专门性土地复垦法律的缺失

目前有关土地复垦的法律法规概况来讲都是从整体考虑, 对特殊的特定的土地复垦规定较少。由于采煤沉陷区的特殊性, 复垦土地复垦不仅需要不同的方法和工程技术, 在法律方面也应该是不同的, 应当进行立法区分。

(三) 复垦技术标准滞后

现行的复垦标准仍是1995年颁布实施的《土地复垦技术标准 (试行) 》, 其内容和标准相比现在已经滞后, 复垦技术标准的滞后很难适应现在发展需要。

(四) 缺乏较强的操作性

在土地验收环节, 由项目所在地县级政府部门负责组织。而对于历史遗留和自然灾害毁损土地的复垦, 由县级以上政府部门制定每年的土地复垦计划, 分季度、有序地组织开展土地复垦工作, 在此将工作层层划定范围, 但未明确各级政府及相关部门所负具体职责。

三、对煤炭塌陷区土地复垦制度发展的建议

(一) 拓展土地复垦费的来源形式

根据我国目前的法律法规, 土地复垦费由于采用预存的形式, 但其形式和来源较为单一, 只是现金, 灵活性不够, 对企业经营及发展有较大的资金压力。可通过以下来拓展复垦费, 包括:根据生产经营单位实际产量收取定额复垦费;矿产企业用相关资产抵押;经政府相关证券部门核准的债券公司发行的债券;由规模大及资质高的法人担保或企业自身信用一直表现良好时进行自我担保。

(二) 设立复垦基金

设立复垦基金, 并用来帮助并规范采矿企业尤其是中小型遵守复垦保证金制度, 一旦复垦目标没有实现, 政府此时能够动用复垦基金或储备金保证复垦的顺利进行。也可用于在紧急情况或偶发性事故中应急费用的支付或用于处理不可预知的情况。

(三) 针对废弃矿山可设立复垦基金

实行基金制度, 是有效解决相关问题的手段。全国土地复垦基金作为一个统一的系统, 可统筹进行更公平的资源分配, 保障全国废弃矿井矿山及企业征用绝产土地机会相对均等的进行复垦。

(四) 推动塌陷区土地复垦产业化

运用市场经济的灵活性与资金的流动性推动采矿塌陷区土地复垦的产业化, 为土地复垦找到一条长期性且参与度较高的投资途径。实行产业化运作, 除了保证政府投资外, 还要对资金来源进行拓展。

(五) 加强公众参与程度

土地塌陷区及其周边居民对于土地塌陷及土地复垦前后的政策、方案应有一定的作用, 在发放采矿许可证前应举行听证会, 广泛吸纳百姓意见, 达成共识, 为进一步沟通交流打好基础, 为社会和谐做出贡献。

总之, 我国的土地复垦法律制度既需要借鉴国外的优良制度, 又要结合我国的国情逐步实现土地复垦的法制化。

摘要：为避免煤矿开采造成塌陷区之后土地的荒废无法再利用的困境, 在保护生态环境的基础上, 综合对比中外土地复垦立法与实施现状, 系统探究我国采煤塌陷区的情况与立法状况, 并对此提出切实可行的意见。以此为基础构建制度化的管理体系, 促进经济可持续发展, 生态日益改善和社会效益不断提升。

关键词：采煤塌陷区,土地复垦立法,立法状况

参考文献

煤矿区土地复垦中塌陷预测分析篇5

1 研究区概况

峰峰集团有限公司(原峰峰矿务局)小屯矿位于河北省峰峰矿区和磁县境内,地理坐标为东经114°16′10″,北纬36°31′32″。于1958年建井,经过多年的开采,煤炭资源面临枯竭,为了延长小屯矿的生产服务年限,需要扩大矿区范围,2002年经峰峰矿务局煤总[2002]308号文件,批准《小屯矿扩大区开拓延深工程初步设计》,同意对小屯矿扩大区进行开采。原小屯矿面积为408.78 hm2,扩大区面积为432.21 hm2。

2 塌陷预测方法

2.1 预测模型选择

目前,我国常用的地表移动和变形预测方法主要有典型曲线法、负指数法、概率积分法以及力学方法。经过多年的实践,概率积分法逐渐成为应用最多的方法,这主要是因为和其他的方法相比,概率积分法的预测模型相对简单,预测参数比较稳定,预测精度能满足一般工程的需要,同时,更容易实现电算。因此,本研究采用概率积分法对本井田的地表移动变形进行预测[3,4]。概率积分法预测模型如下:

下沉:

$W (x, y) = W_{c m} \cdot \iint_{D} \frac{1}{r^{2}} \cdot \exp [- π \frac{(η - x)^{2} + (ξ - y)^{2}}{r^{2}}$ dηdξ。

倾斜:

曲率:

水平移动:

水平变形:

其中,Wcm为地表充分采动时最大下沉值;Ucm为地表充分采动时最大水平移动值;r为主要影响半径;θ0为主要影响传播角;D为开采区域;x,y均为计算点的相对坐标(考虑了拐点偏移距)。

地表最大移动、变形值估算公式如下:

最大下沉值: Wcm=qmcosα。

最大倾斜值: $Ι_{c m} = \frac{W_{c m}}{r} m m / m$ 。

最大曲率值: $Κ_{c m} = \pm 1.52 \frac{W_{c m}}{r^{2}} 10^{- 3} / m$ 。

最大水平移动值: Ucm=bWcm。

最大水平变形值: $ε_{c m} = \pm 1.52 b \frac{W_{c m}}{r} m m / m$ 。

主要影响半径: $r = \frac{Η}{\tan β}$ 。

其中,q为下沉系数;m为开采厚度;α为煤层的倾角;b为水平移动系数。

本次预测计算均在计算机上进行,采用根据上述预测模型编制的“地表移动与变形计算”程序,输入相关参数,程序自动计算各种移动变形数据。

2.2 预测参数的确定

地表移动和变形预测参数确定的是否准确直接关系到预测的精度,根据小屯矿扩大区煤层顶底板岩石的岩性,结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,可确定本矿区范围内煤层覆岩为中性岩性。根据煤层赋存条件,顶底板岩性及地质构造特征,2号煤层顶板管理采用垮落法,4号煤层采用缓慢下沉法管理顶板[5]。依据临近矿井羊渠河矿的预测参数如下:

下沉系数q=0.78;水平移动系数b=0.3;主要影响角正切tanβ=2.1;拐点偏距s=0.08H;开采影响传播角取θ=90-0.6α。

主要开采煤层有两层,先开采下部的4号煤层,后开采2号煤层。在重复采动条件下,地表移动变形预测参数要做修改,重复采动与初次采动主要体现在复采时覆岩的下沉系数q要增大,对于中硬岩层,地表受下层煤开采的下沉系数较初次采动增大10%。

3 预测结果分析

小屯矿扩大区划分2个采区,即东一采区、东二采区。采区开采顺序本着先近后远的原则,原则上先采上山采区,后采下山采区。根据矿井开拓布置方案,矿井投产一个采区一个综采工作面保证矿井产量。矿井采用立井开采,首采区为浅部的东一采区。由于该矿地质构造比较复杂,设计根据煤层赋存条件和开采技术条件,采用倾向长壁采煤法分层开采,全部冒落法管理顶板。

由于矿井扩大区面积较大,服务年限为9年,因此,结合井田开拓设计和采区布设情况,运用编制的“地表移动与变形计算”程序,对该矿井分采区进行地表移动变形预测。

首采区(东一采区)位于工业广场西侧,-750水平以上,主要开采煤层为4号,2号煤层。

1)对东一采区4号煤层开采的移动变形预测。

4号煤层平均煤厚1.6 m,开采深度750 m～900 m,除去前塔子村、东西佛店、西古佛、梁庄和东古佛村庄保护煤柱线,可采面积约为1.4 km2。

地表变形预测内容包括地表下沉等值线图、开采后地表移动和变形最大值等数据。由于受煤层倾角影响,地下开采引起的下沉盆地形状是非对称性的,下山方向的影响范围大于上山方向的影响范围。经用概率积分法计算,东一采区4号煤层开采后地表移动和变形最大值如表1所示,开采后地表下沉盆地面积约为327.14 hm2。

2)对东一采区4号,2号煤层开采的移动变形预测。

东一采区两个煤层服务年限为5年,开采深度为750 m～900 m,其中2号煤层较厚,平均5.5 m。地表下沉盆地面积约为386.45 hm2。不同下沉深度区面积详见表2。

3)对扩大区全开采预测。

根据可行性研究报告的设计,东二采区是东一采区的接替采区,位于东一采区的深部,煤层倾角平均为14°,开采深度为900 m～1 150 m。根据预测待东二采区开采完毕后,地表移动和变形最大值如表3所示,地表下沉盆地面积为560.85 hm2。

4)拟破坏土地预测结果。

综上所述,小屯矿扩大区拟塌陷破坏土地面积为560.95 hm2,由于原小屯矿矸石场在扩大区开采过程中继续使用,所以把矸石场作为拟破坏类型,矸石场占地面积为3.12 hm2,小屯矿拟破坏土地总面积为564.07 hm2。具体破坏土地类型详见表4。

4 结语