[发明专利]采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法

说明书

一种采‑选‑充一体化开采技术耕地保护率计算方法。适用于矿区矸石充填保护耕地设计及矸石充填耕地保护率计算。先确定耕地保护设防标准，接着预测出常规开采的地表形变，确定常规开采引起的耕地受损面积；预测出矸石充填开采的地表形变，确定矸石充填开采引起的耕地受损面积，其余差值为矸石充入采空区能保护耕地的面积S1，根据矸石用量σ₁计算出矸石直接充填采空区的耕地保护率λ_直充；同时再计算避免矸石压占所能保护的耕地面积S2，得到采‑选‑充一体化技术避免矸石占地的耕地保护率λ_矸压；最后根据这两个保护率相加就能得到采‑选‑充一体化耕地保护率计算方法。其步骤简单，解决了矸石充填保护耕地的设计及能力评估难题，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法，尤其适用于面向充填保护 耕地设计的采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法。

技术背景

耕地是土地的精华，是农业生产的基础，更是事关国计民生的根本。近年来我国耕地保 有量下降幅度大，下降趋势明显。到2010年和2020年全国耕地保有量要分别保持在18.18 亿亩和18.05亿亩以上。以目前耕地下降幅度及趋势估算，要完成这一耕地保有量任务十分 艰巨。

在《中国可持续能源发展战略》研究报告中，多位院士认为到2050年，煤炭在我国一次 性能源生产和消费中所占比例不会低于50％，可见煤炭工业在我国国民经济中的基础地位是 长期稳固的。煤炭的不断开采固然能够满足国民经济的高速发展要求，但其高强度大规模开 采的同时也带来一系列问题，特别是煤炭开采引起地表沉陷对我国耕地资源的破坏十分严重。

矸石井下充填采煤技术的研究与应用，不但可以减小矿区土地沉降量，减轻矿区耕地破 坏，安全开采建筑物、水体及铁路下呆滞煤炭资源，提高矿区资源采出率，同时可避免矸石 排放，避免矸石压占、污染土地，达到保护耕地、提高资源采出率、保持矿区社会稳定和减 轻环境污染的多重目的，是符合矿区可持续发展，满足绿色开采要求的重要技术途径。矸石 充填采煤技术目前在邢台、新汶、兖州等矿区已得到成功应用，无论是从减小地表沉降、保 护矿区生态环境、减少矿区耕地破坏等方面，还是从开采矿区呆滞资源、提高资源采出率方 面都取得了不错的效果。

考虑到矸石充填保护耕地的能力与地质采矿条件、充填条件、矸石材料性质等诸多因素 有关，试图给出一个标准值相当困难。为对比不同矿区采-选-充一体化开采技术耕地保护能 力的差异，提出了耕地保护率这一指标。耕地保护率为百万吨矸石所能保护耕地的面积(亩 /Mt)。然而目前尚缺乏计算耕地保护率的计算方法，导致不同矿区充填保护耕地的能力评价 缺乏定量及科学依据。

发明内容

针对上述技术问题，提供了一种步骤简单、实用的采-选-充一体化开采技术耕地保护率 计算方法。

为了实现上述技术目的，本发明的采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法，其步 骤为：

a收集研究区域地质采矿条件、水文地质条件、矿区先前地表沉陷观测数据、耕地种类 及矸石量，并根据研究区域耕地的类型、破坏形式及地下水位高度，确定研究区域耕地保护 的设防指标；

b结合研究区域地质采矿条件及先前地表沉陷观测数据，确定研究区域垮落法开采地表 沉陷预计参数，并利用概率积分法计算垮落法开采地表移动与变形值；

c根据实际区域设计充实率，基于等效采厚理论及概率积分法计算矸石充填开采地表移 动与变形值；

d结合研究区域的耕地保护设防指标，根据垮落法开采地表移动与变形值确定垮落法开 采情况下耕地受损面积，同时根据矸石充填开采地表移动与变形值确定充填开采情况下耕地 受损面积，进而确定利用矸石充填能保护耕地的面积，并根据矸石用量可以计算出矸石直接 充填采空区的耕地保护率；