[发明专利]一种西部风积沙区采煤沉陷地治理方法

说明书

本发明公开了一种西部风积沙区采煤沉陷地治理方法，包括以下步骤：第一步：根据煤层的赋存条件及开采工艺，结合开采沉陷影响参数，确定地面影响范围；第二步：根据地表沉陷影响类型及程度，划分治理区，确定三圈模型的分布及规模；第三步：根据不同治理位置，选择相应的治理措施及工艺。本发明以风积沙区开采沉陷分布规律为依据，以荒漠化防治理论和技术为指导，科学划定沉陷区治理分区，优化治理工艺及措施，将裂缝充填与荒漠化防治、水土保持及植被恢复相结合，促进风积沙区采煤沉陷地生态环境改善与提升。

技术领域

本发明涉及煤矿区生态文明治理，尤其涉及西部风积沙区采煤沉陷治理的新工艺和新方法。

背景技术

随着我国能源资源战略西移，西部地区正成为重要的煤炭生产基地。其中大量的煤炭资源位于风积沙地貌类型区。风积沙区生态环境脆弱，采煤所造成的地表沉陷及塌陷裂缝造成周围浅层土壤水变化，进而影响植被的生长，加剧了荒漠化过程。目前对该类型矿区的沉陷损毁研究主要集中在监测和评价层面，如何科学合理地治理这类沉陷地，还缺少深入研究。本发明以风积沙区开采沉陷分布规律为依据，以荒漠化防治理论和技术为指导，科学划定沉陷区治理分区，优化治理工艺及措施，将裂缝充填与荒漠化防治、水土保持及植被恢复相结合，促进风积沙区采煤沉陷地生态环境改善与提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种西部风积沙区采煤沉陷地治理方法。本发明以风积沙区开采沉陷分布规律为依据，以荒漠化防治理论和技术为指导，科学划定沉陷区治理分区，优化治理工艺及措施，将裂缝充填与荒漠化防治、水土保持及植被恢复相结合，促进风积沙区采煤沉陷地生态环境改善与提升。

本发明的技术方案是：一种西部风积沙区采煤沉陷地治理方法，具体包括以下步骤：

(1)构建风积沙区采煤沉陷地治理分区的三圈模型。

对于水平煤层，根据开采沉陷的边界角(δ)、裂缝角(γ)、拐点偏移距(s)等参数，将煤层采空区(D)所造成的地面沉陷区(T)划分为三个圈层进行分类治理和修复，从外至里依次为：自然修复圈(A)，人工促进修复圈(B)，人工诱导修复圈(C)。空间分布见图1所示。

自然修复圈(A)：位于沉陷区的边缘部分，属于连续变形区，一般地表不出现裂缝，对土壤和植被的扰动程度较小，因此该区的生态环境以自恢复为主。

人工促进修复圈(B)：该区以非连续变形为主，裂缝呈“带状”形式分布于采空区边界所对应的地表上方。裂缝开采结束后一般不会自动闭合，对地表土壤和植被扰动强度大，为采煤沉陷地的重点治理区域。采用人工措施对裂缝区进行修复，促进生态恢复。

人工诱导修复圈(C)：该区采煤对地表的扰动以动态裂缝为主，即采动过程中的临时性裂缝一般发生在采煤工作面的正上方，随着采煤工作面的推进同时发育，当工作面推过裂缝后，大部分裂缝将逐步闭合，但仍然会遗留部分微小裂缝及错台。由于裂缝区经过拉张和压缩的过程，一般持续1月左右(与工作面推进速度有关)，裂缝发育过程对土壤和植被的扰动强度较大。为了加快生态恢复，采用人工诱导的方式，进行生态恢复。

(2)人工促进修复圈(B)生态恢复技术

该区内的土地破坏主要是边缘塌陷裂缝，不会随着采矿过程自动愈合，需要人工处理。塌陷裂缝的治理遵循裂缝充填与荒漠化防治的相结合进行综合治理。

1)裂缝治理区剖面重构

裂缝充填首先要减少原生地表的扰动，优先考虑人工充填。从地形较高的一侧进行取土。取土区和裂缝区、充填区的地表应当自然衔接，形成S型结构。裂缝区处于凹型位置，下凹深度(H)取15cm，凹口宽度(W1)控制在1.5倍的裂缝宽度(W)以内。取土区边坡为上凸结构，取土区的宽度(W2)控制在3倍的裂缝宽度(W)以内。这种结构可以减少充填方量，同时可以拦沙蓄水，促进植被恢复。裂缝治理及剖面重构模型见图2所示。

2)沙障设置