煤礦塌陷地土地復墾規劃與設計研究

趙 存 維

(邯鄲市廣凱土地規劃設計有限公司，河北 邯鄲　056000)

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煤礦塌陷地土地復墾規劃與設計研究

趙 存 維

(邯鄲市廣凱土地規劃設計有限公司，河北 邯鄲056000)

以山西省東溝煤礦塌陷區為研究區，介紹了該研究區土地復墾規劃設計原則，從裂縫充填、土地平整、耕地配套設施等方面，闡述了塌陷地復墾工程設計措施，為同類工程設計提供了參考。

煤礦，土地復墾，塌陷區，配套設施

0　引言

土地復墾規劃與設計是在復墾發展的過程中，提供空間發展戰略，控制復墾土地使用及其變化，表明土地復墾規劃總輪廓的一項工作[1]。土地復墾規劃與設計是依據地表沉陷的特點，在與復墾區土地利用總體規劃一致的前提下[2]，因地制宜地選擇土地利用方向，采取合理的復墾措施，以盡可能少的投入獲得盡可能大的效益[3]。土地復墾規劃與設計對土地復墾工作具有重要的作用[4]。

1　研究區概況

東溝煤業有限公司位于山西省鄉寧縣城西南15 km處，行政區劃隸屬鄉寧縣西坡鎮及西交口鄉管轄。其地理坐標為：東經110°42′19″～110°46′23″，北緯35°46′32″～35°49′39″，井田面積10.139 4 km2，礦井開采方式為井工開采。將礦井煤炭開采引起的地表水平變形等值線、傾斜等值線與礦區土地利用現狀圖等進行疊加后可以得到東溝煤業煤炭開采后土地的損毀情況。東溝煤業開采會引起地表塌陷的土地面積為916.98 hm2。

2　土地復墾規劃與設計

2.1設計原則

1)因地制宜原則。該原則是土地復墾工程設計的一個重要原則。

2)保證耕地數量，提高耕地質量。為保證采礦不影響當地農民的農業收入及糧食來源，保證耕地的數量不減少，同時提高耕地的質量，改善耕地的生產能力。

3)工程復墾與生物復墾相結合。工程復墾是生物復墾的基礎，生物復墾是工程復墾的保障。所以，應該將二者密切結合，統籌規劃。

4)生態學中的生態演替原理原則。宜林則林，宜草則草，合理地選擇樹種，優化配置復墾土地，保護和改善生態環境，形成草灌喬、帶片網相結合的植物生態結構。

2.2設計對象

根據礦區土地損毀形式，進行相應的復墾設計，主要為礦區塌陷地復墾設計和廢棄建設用地復墾設計。

2.3塌陷地復墾工程設計

2.3.1裂縫充填設計

地表受開采沉陷后一個明顯的損毀特征是地表出現裂縫，嚴重時還將有塌陷臺階出現，地表裂縫主要集中在煤柱、采區邊界的邊緣地帶，以及煤層淺部地帶。土地復墾過程中要對其填堵與整治，以恢復土地功能，防止水土流失。

因塌陷損毀造成的裂縫一般分為兩種：

1)動態裂縫。動態裂縫由于隨著井下工作面的推進而不斷發生變化，具有不可預測性，而且部分可能自動愈合。

2)永久性裂縫。開采結束后，在地表水平變形較大的區域出現永久裂縫。塌陷區內裂縫寬度較小的區域(寬度小于100 mm)，可以采用人工直接充填裂縫法，即人工直接就地挖土，填補裂縫，填土夯實后進行平整。對于寬度較大的裂縫(寬度大于100 mm)，需剝離裂縫兩側的表土，填入煤矸石，再將剝離表土填入，矸石充填裂縫具體流程如下：

表土剝離——先沿著地表裂縫剝離表土，剝離寬度為裂縫周圍0.5 m。充填裂縫——可用小平車向裂縫中倒矸石，當充填高度距地表1 m左右時，做第一次搗實，然后每充填40 cm左右搗實一次，直到略低于原地表30 cm時，再將之前剝離的表土覆蓋于其上。

2.3.2耕地土地平整復墾設計

對于塌陷后坡度小于4°的耕地，擬采用田塊平整技術進行治理；對于塌陷后坡度大于4°的耕地，主要采用坡改梯工程進行治理。

1)土地平整工程設計。土地平整是深陷地復墾中一項比較常用的技術，通過對耕地進行土地平整不僅消除因開采深陷產生的附加坡度，而且借此機會對項目區的耕地進行改善，提高生產力。

根據塌陷地不同損毀程度產生傾斜變形的附加坡度平均值，平整土地的每公頃土方量(P)可按下列經驗公式計算：

(1)

其中，Δα為地表塌陷附加傾角。平整土地的土方量可按式(2)計算：

Mp=P×F

(2)

其中，F為盤區面積，hm2。

2)坡改梯設計。對于塌陷后坡度在4°～15°的坡耕地通過修建土坎水平梯田的方法進行治理。

a.梯田要素設計。

田面寬：

B=H(ctgα-ctgβ)

(3)

田面毛寬：

Bm=Hctgα

(4)

田面占地寬：

Bn=Hctgβ

(5)

耕地田面寬：

b=B-D

(6)

田面斜寬：

(7)

田坎高：

H=Lsinα

(8)

b.梯田規格標準。

梯田田面寬度大于8 m。人工梯田田坎高小于3.5 m。地埂高一般采用0.3 m，頂寬0.3 m，埂內坡1∶1，外坡與田坎側坡一致，與田坎一并夯實修筑。田坎側坡坡度可采用71°～74°；表土剝離厚度30 cm。

c.工程量計算。

在挖(填)方相等時，梯田挖(填)方的斷面面積由下式計算：

S=1/2×H/2×B/2=HB/8

其中，H為田坎高度；B為田面寬度。

每畝田坎長度，公式如下：

(9)

單位面積土方量，公式如下：

(10)

則可以得出每畝土方量，公式如下：

(11)

不同坡度級別的梯田設計要素及每畝挖(填)土方量見表1。表1各坡度分區每公頃挖(填)方土方量按相應分區的平均值計算。

表1　改建水平梯田土方量計算表

d.表土剝離與回填設計。表土采用中間堆土法進行堆放，就是把表土堆放到各條田塊中間，然后再將底土平整，表土剝離厚度為0.3 m。

將田面沿橫向分成三等份，將上1/3田面和下1/3田面上的表土刮起，堆放到中間1/3田面。從田坎線外側開溝取土修筑田坎，分層填土，踏實或夯實。將上1/3田面開挖到設計高程，并把土運到下1/3田面內填平。整平中部，覆蓋表土。

2.3.3耕地配套設施

1)道路工程。根據其區外已有的道路狀況，該項目區設計田間路、生產路兩級布設。東溝煤業復墾區擬布設南北方向和東西方向的道路網，其中與村莊相連接道路一般布設為田間道路(可通行運輸汽車)，田塊與田塊相連接道路一般布設生產道。

a.田間道。田間道路應可通行大車和小型農用機動車。結合東溝煤業當地使用要求和當地的自然條件，田間道為泥結碎石路面，最大縱坡8%～10%，道路基寬為5 m，路面寬為4 m，高出地面50 cm，素土夯實路基30 cm，泥結碎石路面20 cm。設計在田間路兩側種行道樹，單側修建排水溝。

b.生產路。生產路為人畜下田作業和收獲農產品服務。東溝煤業生產路設計為素土夯實路面，厚度20 cm，路面寬度為2 m，高出地面20 cm。

2)行道樹。對于礦區應該注重綠化。結合東溝煤業當地情況，本方案規劃在田間路兩側栽植行道樹，每側一行，樹種選擇毛白楊，間距3 m，苗木選擇3年生一級苗，穴狀整地，規格為0.4 m×0.4 m×0.4 m。

3)排水溝設計。復墾區只修建農溝，一般沿田間道修建，排水溝采用漿砌石砌筑。東溝煤業排水溝斷面宜選用底寬50 cm，口寬80 cm，深50 cm，漿砌石厚0.3 m，縱坡不小于3/1 000的梯形斷面。

4)土壤培肥設計。復墾初期，平整后的土地土壤養分貧瘠，理化性狀差，有機質含量少，土壤板結，可耕性差，需采取綜合施肥措施，以增加土壤有機質含量，提高土壤生產力。

例如東溝煤礦復墾地要施用有機肥料和無機化肥來提高土壤肥力，有機肥的施用量3 000 kg/hm2左右，配合施用化肥。氮肥按照375 kg/hm2、磷肥450 kg/hm2進行施用。在施肥的基礎上，對土壤進行深耕，調整種植結構，從而提高土壤肥力，增加土壤熟化程度。

2.4村莊搬遷地及工業場地復墾工程設計

根據中國的現有國策，村莊搬遷地及工業場地應優先復墾為耕地。清運：廢棄建筑找當地專業建筑物拆除公司進行拆除。復墾前，清除表面的礫石以及對土質較差的區域進行清理，一般清理厚度為0.5 m。翻耕：由于復墾區經過推平碾壓，土壤硬性較強，需對土壤進行翻耕，使耕作層富含養分，更有利于農作物生長。土壤培肥：復墾初期，平整后的土地土壤養分貧瘠，理化性狀差，有機質含量少，土壤板結，可耕性差。需采取綜合施肥措施，以增加土壤有機質含量，提高土壤生產力。具體措施見塌陷區耕地。

3　結語

土地復墾規劃與設計對土地復墾工作具有重要的作用，因為規劃與設計的合理性以及工程量測算的準確性等都直接影響土地復墾的效果與質量。本文以東溝煤礦塌陷地為例，對研究區的復墾工程量、空間布局、技術參數等進行了合理布局和測算。研究結果對我國煤礦塌陷地復墾工作具有重要的指導意義，可為其他類似復墾工程項目提供技術支撐與借鑒。

[1]周復旦，趙長勝，丁佩，等.開采沉陷預計在礦區土地復墾中的應用[J].金屬礦山，2010(10)：146-150.

[2]胡振琪.山西省煤礦區土地復墾與生態重建的機遇和挑戰[J].山西農業科學，2010，38(1)：42-45，64.

[3]蘇尚軍，張強，張建杰，等.塌陷預測在采煤礦區土地復墾規劃中的應用[J].山西農業科學，2012，40(4)：378-382，428.

[4]胡海峰，郝兵元，康立勛.工礦區土地復墾中破壞面積及破壞程度的預測[J].山西農業科學，2010，38(1)：60-64.

Research on mine land reclamation planning and design

Zhao Cunwei

(HandanCityGuangkaiLandPlanningDesignCo.,Ltd，Handan056000,China)

Taking the collapsible area of Donggou Coal Mine in Shanxi as the example, the paper introduces the land reclamation planning and design principle of the area, and illustrates its engineering design measures from the refilling of cracks, land leveling, and farming auxiliary measures, so as to provide some reference for similar projects.

coal mine, land reclamation, collapsible area, auxiliary facilities

1009-6825(2016)23-0017-02

2016-05-24

趙存維(1982- )，男，工程師

F301.24

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