试论井工煤矿边开采边复垦技术

2015/7/7 17:01:25  来源:ca88手机版登录网页 浏览量(577次)

目的

  我国90%以上的ca88产量来自于井工开采,且多采用走向长壁全部垮落法开采,不可避免地造成大量土地的沉陷损毁。我国现有的复垦技术主要是依据“末端治理”的理念,在沉陷稳定后再复垦,对于高潜水位地区,土地沉陷使大量肥沃的土地沉入水中、恢复土地和耕地的比率低。本文试图探讨“源头治理、过程治理”的井工矿山边开采边复垦新技术。

方法

  本文主要采用了文献综述法和对比分析的方法,对井工煤矿山边开采边复垦技术的研发历史与概念内涵进行了研究;利用开采沉陷学的理论与方法和情景分析法,通过沉陷模拟和复垦模拟,研发边采边复的基本原理,并在不同开采损毁与复垦的情景分析的基础上,探讨边采边复的技术分类与关键技术;以淮北某矿为例进行了边采边复的实例研究,最后,根据我国煤矿资源分布的特点,对边采边复技术的适用范围与前景进行了展望。

结果

  井工矿山边开采边复垦(简称:边采边复,Concurrent Mining and Reclamation,CMR)的定义为:充分考虑地下开采与地面复垦措施的耦合,通过合理减轻土地损毁的开采措施和沉陷前或沉陷过程中的复垦时机与方案的优选,实现采矿与复垦同步进行的一种复垦技术。其基本内涵为地下采矿与地面复垦的有机耦合。边采边复技术从整个矿山开采过程的角度出发,不仅提出何时、何地、如何复垦,而且引导整个采矿生产,是地上和地下措施的有机耦合。边采边复技术的基本原理和操作步骤是:(1)边采边复阶段的划分;(2)动态沉陷预计及土地损伤诊断;(3)各复垦阶段的复垦模拟;(4)确定复垦目标;(5)基于复垦目标与复垦模拟的边采边复方案决策。边采边复技术分类:(1)依据井上下耦合程度可以划分为:①考虑地面保护需求的边采边复技术,②基于地下开采计划的地面边开采边复垦技术,③井上下完全充分耦合的边采边复技术,井上下结合的边采边复技术;(2)依据煤层情况又可分为单一煤层的边采边复技术、两煤层的边采边复技术和多煤层边采边复技术以及薄煤层、厚煤层和特厚煤层的边采边复技术;(3)根据不同的采煤方法,边采边复技术可分为连续工作面开采条件下边采边复技术与跳采工作面开采条件下边采边复技术;(4)根据不同的复垦方式,边采边复技术可分为充填复垦的边采边复技术与非充填复垦的边采边复技术。边采边复实施的关键技术在于复垦位置与范围的确定、复垦时机的选择和复垦标高的设计。通过在安徽淮北某矿的实例,以恢复耕地率较高为优选标准,可以模拟出研究区边采边复的最优方案为时段(b)或者(c),分别比沉陷稳定后复垦提高复耕率37.59% 和32.62%。边采边复技术理论上适用于所有井工矿山,但是在高潜水位地区则体现出较大的优越性。通过对相关资料的整理和分析,适用边采边复技术的平原高潜水位地区主要包括十四大ca88基地中的五个:(1)两淮基地;(2)鲁西(兖州)基地;(3)河南基地;(4)冀中基地;(5)蒙东基地(东北部分)。通过使用边采边复技术,可以及早的拯救将要形成积水的土地,将增加恢复土地面积约6 680.8平方千米,最终土地恢复面积提高为19 406.13平方千米里,约为沉陷总面积的61%;

结论

  针对传统沉陷稳定后再复垦导致大量土地沉入水中、恢复土地率低的现实问题和切实保护耕地的国家战略需求,本文提出了采煤沉陷地边采边复技术,取得如下主要结论:(1)提出了边采边复的概念和内涵,将通过合理减轻土地损毁的开采措施和沉陷前或沉陷过程中的复垦时机与方案的优选,实现采矿与复垦同步进行的一种复垦技术,称之为边采边复技术。其基本内涵为地下采矿与地面复垦的有机耦合。(2)边采边复实质为一种基于采前分析-采矿动态沉陷预测-复垦虚拟模拟的多阶段多参数驱动的复垦方案优选技术。通过稳定后复垦与边采边复在恢复土地率方面的原理模拟,发现边采边复比传统稳定后复垦的恢复土地率显著增加。(3)基于地下开采计划的地面边开采边复垦技术和地下与地面措施充分耦合的边采边复技术是最主要的两种边采边复技术。复垦位置与范围的确定、复垦时机的选择和复垦标高设计是边采边复的三大关键技术。(4)采煤沉陷地边采边复技术对高潜水位矿区有更大的优势,全国十四大ca88基地中的两淮、鲁西、河南、冀中、内蒙(东北部分)等五大基地最适宜使用,对土地紧缺、耕地保护要求高的地区更能显示其优越性。淮北的研究案例表明:与传统稳定后复垦相比,可提高恢复土地率30%以上。采煤沉陷地边采边复技术克服了传统稳沉后复垦技术的弊端,恢复土地率高,是一种保土型的新兴复垦技术。

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