CN109804833A - 一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，涉及地下采矿区地表植被保护技术，在塌陷区塌陷之前对塌陷范围内的地表土体进行增湿，使其达到其塑限含水量，从而通过降低土体对其上植被根系的约束力，降低塌陷区在塌陷的过程中因土体自身强度导致其在开裂、形变的过程中对植被根系的拉伤，降低了植被根系损伤程度；本方法操作简单，成本低，效益明显，适于大范围推广使用。

Description

一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法

技术领域

本发明涉及地下采矿区地表植被保护技术，尤其涉及一种降低地表塌陷区植被根系损失的方法

背景技术

矿产地下开采是固体矿产开采的主要技术之一，这种开采方法不仅造成土地资源破坏，同时直接破坏矿区生态环境。

地下开采过程中导致上覆岩体冒落，以致地表下沉变形，形成沉陷坡地。当地表为平原或丘陵地带，地表有一定厚度表土层分布的地区，地表下沉表现有程度不同的拉伸变形。在干旱半干旱地区，或在其它地区的非雨季节，土壤因水分含量很低而表现为强度高、易断裂为主的脆性变形。众所周知，土壤因土质结构类型和含水量不同而表现出不同程度的脆性和塑性变形。尤其是粘土或粉质粘土且水分含量较低时，土壤的脆性较强，内聚力较高，分布在土体内的植被根系在土体拉伸变形过程中易于拉断损伤。当采矿区位于这类干旱少水的地表环境开采时，对地表植被根系拉断或损伤现象十分明显。

矿产资源地下开采不同于其它地下工程，开采的范围大，持续时间长。尤其是煤矿开采区，多数矿区是多煤层重复开采。在矿区地表为土壤层分布的林地或草地等植被时，植被的根系在沉陷过程中遭受的损伤不可避免。实践表明，在干旱半干旱地区植被的生存条件本身就很差。若其根系遭受破坏，严重者植物直接死亡，轻者恢复周期延长。因此，矿产资源地下开采造成的生态环境破坏是不可避免的。

因此，如何提供一种方法以降低植被在地表塌陷过程中其根系损伤，以避免现有技术的缺陷，是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，以解决现有技术中无法有效降低地表植被根系损伤的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、测定采矿区地表塌陷范围

步骤2、对将要塌陷的塌陷范围内的地表土壤层覆盖区进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

进一步，步骤1中确定采矿区地表塌陷范围的方法包括：获取地下采场的分布范围、获取地下采场工作面推进方向及推进速度、地表变形周期来压步距，根据获取的信息确定采矿区地表塌陷范围。

进一步，步骤1中还包括确定采矿区地表塌陷范围内会产生拉张裂隙的位置，将步骤2替换为对将要塌陷的塌陷区范围内的地表土壤层覆盖区内的拉张裂隙处进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

进一步，步骤2中，进行提前增湿之前还包括调查土壤层的土壤类型、植被类型与分布、土壤渗透性、天然含水量、塑液限指数，根据上述参数确定土体增湿用水量和增湿时长。

进一步，确定增湿用水量和增湿时长的参数还包括增湿深度。

进一步，步骤2中对地表土体增湿的方法为管网喷洒或直接浇灌。

进一步，步骤2中增湿深度为：林地2-2.3米，草地1-1.3米。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，本方法通过对土体增湿技术的实施，直接减轻了对植被根系的损伤破坏，保护了矿区生态环境，填补了相关领域的空白。方法无需大型机械施工，在矿区环境治理技术方法中属低投入少，治理成本低廉。

方法不会破坏土壤环境，适合生态环境脆弱的的矿区生态环境保护。此外，该方法可广泛应用于地下水位埋深较大，开采后地表无积水的干旱半干旱丘陵或平原矿区。由于改善地表土体的含水率，能够对矿区植被有效的保护作用。该方法除了对矿区开采沉陷地植被的保护，对具有覆绿的天然或人工土质边坡的植被保护同样具有显著效果。该方法简单，成本低廉，效益明显，适于大范围推广应用。

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。

本发明中选用的所有原辅材料、试剂和仪器、设备都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。

本实施例提供一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、测定采矿区地表塌陷范围

步骤2、对将要塌陷的塌陷范围内的地表土壤层覆盖区进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

优选的，为了能够快速的确定采矿区地表塌陷范围，在本实施例中通过获取地下采场的分布范围、地下采场工作面推进方向及推进速度、地表变形周期来压步距等，根据获取的上述信息从而可有效地确定地表塌陷范围。

地下采场结束开采后，对地表的影响主要为采空区上方岩土层下沉填补采空区，层层传递后，最终体现在采场正上方的地表出凹陷，即塌陷区。因此，根据采场的分布和开采速度，可提前确定地表的下沉范围和时间；

因为地下开采在平面上由一个方向向前逐步推进开采，因此，通过确定开采工作面推进方向和推进速度，可提前预判地表塌陷区的走向、范围和塌陷速度；

根据上述信息便可有效地判断地表塌陷区范围。

在本方法实际应用的过程中，因塌陷区范围较大，如果对塌陷区所有地表土壤层覆盖区域均进行土体增湿，那么将会产生巨大的工作量，且并不是所有塌陷区范围内的地表土壤层覆盖区域的植被根系均会产生拉裂损失。

因在塌陷区塌陷过程中，其产生形变的主要区域为塌陷区边界处及地下采场中支护墙体或巷道对应墙体等投影到地表的位置处，且形变多表现为拉张裂隙，处于拉张裂隙部分处的植被的根系在塌陷的过程中会产生较大的损伤，而其它区域的变形则很小，因为其形变方式主要为下沉，不像塌陷区边界处因其一侧下沉一侧不变，导致处于其上的植被根系损伤较大。

同时采场上覆岩层周期来压时，周期来压处会出现大型拉张裂隙，在这类拉张带内的土体的植被根系会产生强烈拉裂损伤；因此，需要确定在周期来压显现的拉张裂隙带位置，同时为了减少工作量和增湿成本，在本实施例中，为了降低工作量和工作成本，在确定了拉张裂隙的位置后，将步骤2改为对将要塌陷的塌陷区范围内的地表土壤层覆盖区内的拉张裂隙处进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

通过上述操作，可有效降低土体增湿工作量和工作成本。

进一步，为了确定土体增湿的用水量和增湿时长，在进行土体增湿之前，还包括调查工作面上方地表土层的土壤类型、植被类型与分布、获取裂隙处土壤渗透性、天然含水量、塑液限指数，根据上述参数确定土体增湿用水量和增湿时间。

进一步，步骤2中对地表土体增湿的方法为管网喷洒或直接浇灌。

根据不同的情况，可选用不同的增湿方法。

进一步，步骤2中增湿深度为：林地2-2.3米，草地1-1.3米

上述增湿深度为一般增湿深度，在实际应用的过程中还需要考虑拉张裂隙处的深度、宽度、规模和分布方向，进而为增湿深度设计、水量需求提供依据。

当塌陷区内的拉张裂隙处对应的土壤为沙土时，因沙土不存在塑限含水量，则不需要对其增湿，且沙土自身具有一定的流动性，其对植被根系的约束力较差，因此，沙土处产生塌陷时，其上的植被的根系破坏较小，所有不考虑对其增湿。

当裂隙处为山地或岩石分布区的情况时，因山地或岩石对地表形成了有效支撑，所以不会产生较大的形变，因此，此种情况也不考虑植被根系损伤，不需对土体增湿。

当裂隙处表土层下位脆性岩层时，塌陷区塌陷过程中，脆性岩层断裂直接影响其上层土壤层，且脆性岩层的变形剧烈，导致其上土壤层也会产生较大的变形，即便增湿也无法减缓因脆性岩层带来的形变，所以对于此种情况不考虑增湿。

当采矿区地表的地下水位埋深较浅时，可预见的地表塌陷后地下水位会渗出淹没塌陷区的，其地表植被无法被保护，则不需要对其进行增湿处理。

本方法对地下水位埋深较大的，塌陷区塌陷后不会被地下水淹没的矿区，其地表植被具有保护价值，采用本方法能够有效地对地表植被进行保护，且操作成本低，效益明显。

Claims (7)

1.一种降低采矿区地表塌陷过程中植被根系损伤的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、测定采矿区地表塌陷范围

步骤2、对将要塌陷的塌陷范围内的地表土壤层覆盖区进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中确定采矿区地表塌陷范围的方法包括：获取地下采场的分布范围、获取地下采场工作面推进方向及推进速度、地表变形周期来压步距，根据获取的信息确定采矿区地表塌陷范围。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中还包括确定采矿区地表塌陷范围内会产生拉张裂隙的位置，将步骤2替换为对将要塌陷的塌陷区范围内的地表土壤层覆盖区内的拉张裂隙处进行提前增湿，使得增湿区域的含水量达到其塑限含水量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，进行提前增湿之前还包括调查土壤层的土壤类型、植被类型与分布、土壤渗透性、天然含水量、塑液限指数，根据上述参数确定土体增湿用水量和增湿时长。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定增湿用水量和增湿时长的参数还包括增湿深度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2中对地表土体增湿的方法为管网喷洒或直接浇灌。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2中增湿深度为：林地2-2.3米，草地1-1.3米。