基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法技术

本发明专利技术涉及基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，属于采矿技术、土地利用和土地复垦技术领域。该方法包括：获取矿区所在区域的自然条件、地质条件、采矿计划、预计参数信息；采用开采沉陷预计系统进行地面沉陷模拟，获取矿区地表下沉等值线、最大下沉值；基于开采沉陷理论，先确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数所对应的临界下沉值，再确定耕地损毁边界对应的下沉值；根据耕地损毁边界对应的下沉值以及地表下沉等值线确定耕地损毁边界。本发明专利技术方法为土地赔偿、征用和土地复垦方案的编制提供参考依据，对合理解决工农矛盾及土地可持续发展具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于采矿技术、土地利用和土地复垦
，特别涉及基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法。
技术介绍
我国人多地少，耕地资源十分紧张，而煤炭资源的大规模开采，造成耕地资源大面积损毁，严重威胁我国的粮食安全，制约了矿区可持续发展。尤其是我国中部及东部高潜水位矿区，土地沉陷后积水严重，大面积的优质农田沦为水域，不能得到合理利用。《中华人民共和国煤炭法》第三十二条规定：因开采煤炭压占土地或者造成地表土地塌陷、挖损，造成他人损失的，应当依法给予补偿。《中华人民共和国土地管理法》第四十七条规定：征收土地的，按照被征收土地的原用途给予补偿，征收耕地的补偿费用包括土地补偿费、安置补助费以及地上附着物和青苗的补偿。耕地损毁边界是耕地范围测算的前提依据，关乎企业、农民、政府的三方利益。但我国目前并没有统一的耕地损毁边界的界定标准，传统以地表下沉边界10mm划定的沉陷地复垦范围过大(采煤形成的沉陷盆地的特点是边界损毁轻、内部损毁严重(边缘等值线值小，内部等值线值大))，此时，以10mm作为边界，沉陷边界区域有很大面积耕地只受轻微影响，基本不减产，若按此边界征地或补偿，大大增加征用耕地面积和土地复垦成本，从而增加国家经济支出，浪费资源。另一种是矿山企业与农民商议确定的赔偿边界，这种赔偿边界往往较小，一些耕地已减产而没在赔偿范围之内，导致工农矛盾加剧。我国相关学者在耕地损毁边界方面的研究很少，复垦责任范围的划定、损毁耕地研究范围的确定基本上都是约定俗成的采用下沉边界代替耕地损毁边界。戚家忠提出用耕地破坏影响角确定采煤沉陷地范围，但此耕地损毁边界来源于工作经验，缺少理论支持。因此，耕地损毁边界的确定可以为耕地损毁范围的测算提供依据，为土地赔偿、征用和土地复垦方案的编制提供参考依据，对合理解决工农矛盾及土地可持续发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述难题，提出基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，本专利技术方法确定了合理的耕地损毁边界，为土地赔偿、征用和土地复垦方案的编制提供参考依据，确保资源开采与耕地复垦的协调发展，促进和谐矿区建设。本专利技术提出的基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，适用于华东煤矿区耕地损毁边界的确定，该方法是确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数中最早开始对耕地生产力产生影响的参数所对应的边界作为耕地损毁边界(也是复垦边界)，主要具体包括以下步骤：1)获取矿区煤层所在区域的自然条件、地质条件、采矿计划及预计参数信息；2)根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的地质条件、采矿计划、预计参数，采用开采沉陷预计系统进行地面沉陷模拟，得到矿区地表下沉等值线、最大下沉值；3)基于开采沉陷理论，根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的自然条件、预计参数，先确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数所对应的临界下沉值，即耕地损毁边界的临界下沉值、临界倾斜值对应的下沉值、临界水平变形值对应的下沉值，再确定耕地损毁边界对应的下沉值；4)根据步骤2)确定的矿区地表下沉等值线以及步骤3)确定的耕地损毁边界对应的下沉值确定耕地损毁边界。本专利技术主要具有以下技术特点及有益效果：本专利技术从耕地损毁影响因素即下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数出发，确定耕地损毁边界的三个临界值，即临界下沉值、临界倾斜值及临界水平变形值，然后基于开采沉陷理论，将临界倾斜值、临界水平变形值通过积分运算转换为对应的下沉值，实现了耕地损毁边界三个参数的统一，进而确定耕地损毁边界(即确定三个参数中最早开始对耕地生产力产生影响的参数所对应的边界作为耕地损毁边界)，为耕地损毁范围的测算提供依据，减弱企、农、政三者的矛盾，促进和谐矿区建设。本专利技术为土地赔偿、征用和土地复垦方案的编制提供参考依据，对合理解决工农矛盾及土地可持续发展具有十分重要的意义。附图说明图1为本专利技术的基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法流程框图。具体实施方式本专利技术提出的基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，具体流程如图1所示，具体包括以下步骤：1)获取矿区煤层所在区域的自然条件、地质条件、采矿计划及预计参数信息：通过收集矿区煤层所在区域的自然、地质、采矿等资料获得该区域的自然条件、地质条件、采矿计划及预计参数信息；其中，自然条件主要包括地面标高、潜水位标高、地下水临界深度、农作物不减产的最大坡度、土壤理化性质、土地利用现状；地质条件主要包括煤层开采深度、埋藏深度、煤层倾角、断层分布、松散层厚度、岩层分布；采矿计划主要包括采煤工作面布置、开采方向、开采时序、开采方法；预计参数主要包括矿区地表下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、开采影响传播角、拐点偏移距、主要影响半径(该半径为煤层开采深度与主要影响角正切的比值)；2)根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的地质条件、采矿计划、预计参数，采用开采沉陷预计系统(已知技术，基于概率积分法设计的系统)进行地面沉陷模拟，得到矿区地表下沉等值线、最大下沉值；3)基于开采沉陷理论，根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的自然条件、预计参数，先确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数所对应的临界下沉值，即耕地损毁边界的临界下沉值、临界倾斜值对应的下沉值、临界水平变形值对应的下沉值，再确定耕地损毁边界对应的下沉值；具体包括：3-1)确定耕地损毁临界下沉值：(地表下沉，潜水位抬高，当地下水埋深大于地下水临界深度时土壤含水量增加，土壤发生盐渍化，对耕地生产力产生影响。)定义对耕地生产力开始产生影响的下沉值为耕地损毁临界下沉值，用Wp来表示；该临界下沉值Wp根据矿区煤层所在区域内的地面标高、丰水期潜水位标高及作物根层的地下水临界深度确定(由于丰水期的潜水位标高大于枯水期的潜水位标高，所以耕地损毁临界下沉值Wp应确定为丰水期临界下沉值)，即式(1)中：Wp为耕地损毁临界下沉值，单位m；H0为地面标高，单位m；为丰水期潜水位标高，单位m；h临埋为地下水临界深度，单位m；3-2)确定耕地损毁临界倾斜值对应的下沉值：定义对耕地生产力开始产生影响的倾斜值为耕地损毁临界倾斜值，用ip来表示；(倾斜对耕地的影响主要为地表倾斜产生的附加坡度影响农作物的生长，所以，耕地损毁临界倾斜值ip的获取可以通过确定开采对农作物产量开始产生影响的附加坡度，然后将其转换为对应的倾斜值。)定义对耕地生产力开始产生影响的附加坡度为临界附加坡度，用P临来表示；(由于不同农作物生长对坡度的要求不同，原有地形坡度坡向也不一致)P临由保证农作物不减产的最大坡度要求和原有地形坡度坡向共同决定，即公式(2)，此临界附加坡度P临对应的倾斜值即为耕地损毁临界倾斜值ip，即公式(3)：P临≤±P农-P地 (2)ip＝18×P临 (3)上述式中：P临为开采对耕地生产力开始产生影响的附加坡度，单位°；P农为保证农作物不减产的最大坡度要求，当产生的附加坡度方向与原地形坡度方向相同时取“+”，产生的附加坡度方向与原地形坡度方向相反时取“-”，单位°；P地为原始地形坡度，单位°；ip为耕地损毁临界倾斜值，单位mm/m；根据开采沉陷理论，结合步骤1)得到的主要影响半径，步骤2)得到的最大下沉值，将临界倾斜值ip通过积分运算转换为临界倾斜值对应的下沉值Wip，即： W 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)获取矿区煤层所在区域的自然条件、地质条件、采矿计划及预计参数信息；2)根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的地质条件、采矿计划、预计参数，采用开采沉陷预计系统进行地面沉陷模拟，得到矿区地表下沉等值线、最大下沉值；3)基于开采沉陷理论，根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的自然条件、预计参数，先确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数所对应的临界下沉值，即耕地损毁边界的临界下沉值、临界倾斜值对应的下沉值、临界水平变形值对应的下沉值，再确定耕地损毁边界对应的下沉值；4)根据步骤2)确定的矿区地表下沉等值线以及步骤3)确定的耕地损毁边界对应的下沉值确定耕地损毁边界。

【技术特征摘要】
1.一种基于沉陷参数的采煤沉陷耕地损毁边界的确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)获取矿区煤层所在区域的自然条件、地质条件、采矿计划及预计参数信息；2)根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的地质条件、采矿计划、预计参数，采用开采沉陷预计系统进行地面沉陷模拟，得到矿区地表下沉等值线、最大下沉值；3)基于开采沉陷理论，根据步骤1)获取的矿区煤层所在区域的自然条件、预计参数，先确定下沉、倾斜、水平变形三个沉陷参数所对应的临界下沉值，即耕地损毁边界的临界下沉值、临界倾斜值对应的下沉值、临界水平变形值对应的下沉值，再确定耕地损毁边界对应的下沉值；4)根据步骤2)确定的矿区地表下沉等值线以及步骤3)确定的耕地损毁边界对应的下沉值确定耕地损毁边界。2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括：3-1)确定耕地损毁临界下沉值：定义对耕地生产力开始产生影响的下沉值为耕地损毁临界下沉值，用Wp来表示；该临界下沉值Wp根据矿区煤层所在区域的地面标高、丰水期潜水位标高及作物根层的地下水临界深度确定，即WP＝H0-Hq丰-h临埋 (1)式(1)中：Wp为耕地损毁临界下沉值，单位m；H0为地面标高，单位m；Hq丰为丰水期潜水位标高，单位m；h临埋为地下水临界深度，单位m；3-2)确定耕地损毁临界倾斜值对应的下沉值：定义对耕地生产力开始产生影响的倾斜值为耕地损毁临界倾斜值，用ip来表示；定义对耕地生产力开始产生影响的附加坡度为临界附加坡度，用P临来表示；P临由保证农作物不减产的最大坡度要求和原有地形坡度坡向共同决定，即公式(2)，此临界附加坡度P临对应的倾斜值即为耕地损毁临界倾斜值ip，即公式(3)：P临≤±P农-P地 (2)ip＝18×P临 (3)上述式中：P临为开采对耕地生产力开始产生影响的附加坡度，单位°；P农为保证农作物不减产的最大坡度要求，当产生的附加坡度方向与原地形坡度方向相同时取“+”，产生的附加坡度方向与原地形坡度方向相反时取“-”，单位°；P地为原始地形坡度，单位°；ip为耕地损毁临界倾斜值，单位mm/m；根据开采沉陷理论，结合步骤1)得到的主要影响半径，步骤2)得到的最大下沉值，将临界倾斜值ip通过积分运算转换为临界倾斜值对应的下沉值Wip，即： W i p = W max π ∫ - ln ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振琪，陈慧玲，赵艳玲，黄琴焕，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11