采煤沉陷地夾層式充填復墾原理與方法

張鵬偉

【摘 ?要】我國是一個煤炭資源儲藏豐富的國家，對煤炭資源的需求量也隨著社會經濟發展而不斷增長，基于此煤炭開采工作幾乎遍布在有煤礦資源的土地上，盡管如今開采技術得到了較大的提高，但大量的開采給諸多土地資源造成了破壞，很多土地在采煤工作之后就不具備耕種的功能了，因為采煤需要挖礦井，開挖礦井必然會使周邊土地沉陷，而這樣的土地環境是難以進行農耕的。近年來，有研究發現對采煤沉陷地進行夾層式充填可有效恢復土地的耕種功能，這種填充方式是目前提高土地農耕恢復率的有效途徑之一。本文將對其充填復墾原理和方法進行相關闡述，以期為更多采煤沉陷地恢復耕種功能提供合理依據。

【關鍵詞】采煤;沉陷地;夾層式充填;復墾原理;方法

引言

煤炭在我國的能源構成中占據著重要地位，是主體能源之一，約占所有一次性能源的65%左右，在世界上占一次性能源消費量的25%左右。相關資料顯示，我國的煤炭資源已探明的可開采量在2千億噸以上，資源儲藏量高達3萬億噸。由此可看出我國的煤炭資源豐富，但我國不僅是一個資源大國，同時也是一個人口大國，所以若將資源以人均占有量來衡量，那么無疑是貧乏的。據開采現狀來看，我國的開采技術雖然較以往有所提升，但仍顯不足，所以我國煤炭儲藏地經過采煤工作之后，當地的地形地貌都會發生變化，甚至于地下水資源都會遭到破壞，采煤之后地表發生沉陷，其沉陷地區會產生積水，這就致使土地復墾的難度增大，重新恢復耕種的可能性降低[1]。結合我國的人口和土地資源的比例來看，要在有限的土地上養活不斷增長的人口，必須要對可利用的土地都進行充分耕種。因此，我國對采煤沉陷地的復耕需加快進度，完成礦區土地資源的改造工作。

一、采煤沉陷地夾層式充填復墾現狀分析

1、缺乏先天的充填材料

對采煤沉陷地進行充填復墾需遵循“因地制宜”的原則，首先考察當地的地形，對其地理環境有一個充分的了解，再根據條件將當地礦區易得到的固體廢料和垃圾來充填沉陷區域，再就是利用土壤和湖泥等更易使沉陷地恢復農耕的材料進行充填，使其沉陷地的高度恢復至正常水平，然后在進行復墾工作，使其礦區沉陷地逐漸恢復耕種功能。目前，主要的充填材料有粉煤灰、廢棄碎石、生活垃圾以及其他固體廢料等，但由于這些都不是原有的土壤材料，充填復墾存在著先天不足，這些不是土壤的充填材料會給復墾增添極高的難度，即便復墾成功對植物的生長也會造成不利影響，最終使其填充復墾的效果大打折扣。因此，在實行充填復墾計劃時，務必要考慮到充填材料的先天不足[2]。

2、充填復墾的土壤結構剖面復雜

目前，采煤沉陷地的充填復墾工作，除了存在充填材料的先天不足的問題，還有就是由于這個問題導致的土壤剖面結構差異。存在于自然界中的先天土壤是經過漫長的自然沉積搬運及風化作用形成的，其剖面形態的發育經過了漫長的時間才最終呈現出了適合耕種的結構。自然狀態中的土壤剖面一般由表土層、心土層和母質層共同組成[3]。如今的充填復墾是直接使用非土壤材料進行一次性填充，之后于表面覆蓋上一層土壤，這就是整個充填復墾的流程，在這樣的充填之下，充填復墾的土地就形成了單純的土壤層和充填層兩層土壤剖面結構，而充填層的具體剖面是基于充填材料決定的，與自然中存在的土壤剖面結構存在巨大的差異，從把根本上來說，未能達到充填復墾的預期效果。

二、采煤沉陷地夾層式充填復墾原理

采煤沉陷地的夾層式充填復墾原理是針對填充材料而言的，一般充填復墾的材料都是非土壤的固體廢料以及湖塘泥沙等，這樣復墾出的土地結構就形成了“土壤層+充填層”的剖面形態，而夾層式的充填是基于充填層而言的，在充填材料層中夾土壤層，削弱充填材料帶來的先天不足，提高復墾土地的耕種質量。對于充填材料夾雜的土壤層性質則需依照充填層的性質決定，兩者的充填材料性質要呈反向關系，即充填層的材料顆粒大，儲水性能弱，那么夾土層的材料就需選擇具有粘性且儲水性能較好的土壤;反之亦然，若充填層的材料粘性大，透水透氣功能差，那么夾土層的材料就需選擇透氣透水性能好的砂性土壤[4]。采煤沉陷地夾層式充填復墾原理的關鍵就在于充填材料，結合土壤的性質設置出科學合理的夾層數量及夾層厚度，使之形成最接近于自然界中的土壤剖面結構。

三、采煤沉陷地夾層式充填復墾方法

1、對充填條帶進行最優尺寸的劃分

將采煤沉陷地進行條帶劃分，條帶之間的距離與尺寸根據沉陷地面積來設定，結合劃分條帶的機械設備工作半徑和準靜水沉降法及輸沙法等來確定最優的尺寸換分。確定好尺寸之后，對其劃分的條帶進行數字編號，以此來區分不同的條帶。若沉陷地有積水，應先將積水排出再進行條帶劃分。之所以對沉陷地進行條帶劃分，是為了后期的夾層式交替充填最準備，有利于進行不間斷的持續填充，可有效縮短沉陷地的復墾時間[5]。

2、對條帶間的充填時間銜接進行明確規劃

上文已經說明對沉陷地進行條帶劃分的目的即是為了后期的交替充填，對劃分的條帶進行編號就是不僅僅為了區分不同的條帶，同時也是為了規劃條帶間的充填時間。條帶間的編號有奇數和偶數之分，要么先對奇數條帶充填再對偶數條帶充填，反之亦然。之所以對條帶的充填個數進行奇、偶同步充填，也是為了連續充填而做準備，當同步奇數條帶或者偶數條帶的最后一個條帶完成充填工作的前提即是同步條帶的第一個條帶已經完成了回填心土層，第一個條帶已經可以進入二次充填的階段。

四、總結

本文通過對采煤沉陷地夾層式充填復墾現狀分析，了解到對采煤沉陷地進行充填復墾的必要性，對采煤沉陷地夾層式充填復墾原理的闡述，明白了何為采煤沉陷地夾層式充填復墾，對于采煤沉陷地夾層式充填復墾有了較為充分的認識，基于以上認知提出了采煤沉陷地夾層式充填復墾方法，這兩個方法的提出能夠有效的解決充填復墾存在的問題，即縮短了礦區沉陷地的復墾時間以及實現了良好的持續填充規劃。謹以此文以期為更多的采煤沉陷地提供夾層式充填復墾的理論及實踐依據。

參考文獻：

[1]王曉彤，胡振琪，梁宇生，等.基于水分特性的采煤沉陷地充填復墾黃河泥沙容重優選[J].農業工程學報，2018，16（1）：258-264.

[2]徐國庶.湖泥充填采煤塌陷區復墾技術[J].科技風，2017，21（7）：223-223.

[3]曹夢竺，費波，李向東.采煤塌陷區湖泥充填復墾土壤的營養元素研究[J].能源環境保護，2018，32（06）：25-28.

[4]邵芳，胡振琪，王培俊，等.基于黃河泥沙充填復墾采煤沉陷地覆土材料的優選[J].農業工程學報，2016，32（z2）：353-355.

[5]黃河泥沙間隔條帶式充填采煤沉陷地復墾技術及實踐[J].煤炭學報，2017，42（3）：557-561.

（作者單位：山西鄉寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司）