CN111165110A - 一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，包括以下步骤：1)在塌陷区域布设地块，地块长边平行于采煤工作面走向；2)在地块内四周开挖生态环沟，生态环沟不闭合，留3～4米宽作为农业机械进入地块内部的进田道路；生态环沟底部充填40～60cm厚的生物质填料；利用从生态环沟挖掘出的土方在生态环沟外侧修筑田埂；3)对地块内的田面实施反坡整理，使远离塌陷区中心一侧田面低于靠近塌陷区中心一侧，形成反坡耕地地面；4)在远离塌陷区中心一侧的田埂底部埋设带阀门的PCV管，作为进水通道；在靠近塌陷区中心一侧的生态环沟底部埋设带阀门的PVC管，作为排水通道；5)实施种养结合的耕地利用措施。
Description
技术领域
本发明涉及土地整治技术领域，具体涉及一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，适用于不积水或部分积水的高潜水位采煤塌陷区耕地修复。
背景技术
地下有用矿物被采出后，地面发生塌陷。在高潜水位矿区，地面塌陷使耕地向塌陷区中心一侧倾斜，田面坡度增加，导致土壤氮、磷、水分顺坡流失，汇聚到下坡位，使得下坡位产生富营养化和渍水问题，不利于施肥和浇灌，耕地产能因此降低,必须对耕地实施保护和修复工程。
为维持耕地质量和产能，一般对塌陷耕地实施土地复垦措施。相关技术有：平原矿区厚煤层开采塌陷地动态预复垦方法，发明专利申请号200710139658.0；一种中西部煤矿区动态预复垦的新方法，发明专利申请号201810014567.2；一种基于泥浆混合的采煤塌陷地煤矸石充填复垦方法，发明专利申请号201711031007.X。现有技术方案是采用挖深垫浅或充填的方式平整土地，降低田面坡度，将耕地恢复到原来的平整状态。
但是现有技术实施后，耕地恢复到塌陷前状态，耕地质量和产能与塌陷前一致，土地复垦工程没有新增经济效益，这导致土地复垦的动力不足，不利于耕地保护。因此，需要采取有效方法对塌陷旱地进行提质改造，一方面，解决土壤氮、磷、水分流失和富集问题，另一方面提高耕地质量和产能，从而达到提质改造的目的。
发明内容
本发明针对塌陷旱地养分和水分流失、传统复垦技术新增经济效益差的问题，提供一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，使得达到提高土地质量和产能的目的。
为实现上述目的本发明采用的技术方案是，一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，包括以下步骤：
1)划定地块
在塌陷区域布设地块，地块长100～200m，宽50～100m；地块长边平行于采煤工作面走向；提质改造的最佳时间为耕地塌陷积水前，最佳时间判断公式为：
W＝he+hi
式中，W为残余塌陷深度，he为潜水埋深，hi为毛管上升高度；
2)在地块内修建生态环沟
在地块内四周开挖生态环沟，生态环沟不闭合，留3～4米宽作为农业机械进入地块内部的进田道路，生态环沟宽度3～5m，深度1.5～2.5m，内坡坡比1:2～1:3；生态环沟底部充填40～60cm厚的生物质填料；利用从生态环沟挖掘出的土方在生态环沟外侧修筑田埂，田埂高0.5～1m，宽1～2m，边坡坡比1:2～1:3；最佳生态环沟底部标高为：
Ho＝He+1+W
式中，W为残余塌陷深度，Ho为生态环沟深度，He为潜水标高。
3)地块田面反坡整理
对地块内的田面实施反坡整理，使远离塌陷区中心一侧田面低于靠近塌陷区中心一侧，田面坡度1:2000，形成反坡耕地地面；田面的平均标高控制公式为：
式中，H为田面平均标高，L为田面宽度，Do为生态环沟宽度,W为残余塌陷深度,
为透水层厚度，ε为降雨入渗强度0.02m/d；
4)修建进、排水通道
在远离塌陷区中心一侧的田埂底部埋设带阀门的PCV管，作为进水通道；在靠近塌陷区中心一侧的生态环沟底部埋设带阀门的PVC管，作为排水通道；
5)实施种养结合的耕地利用措施
在生态环沟养殖虾、鱼、鳖等水产品生物，在生态环沟中种植金鱼藻和伊乐藻等绿肥植物，用于吸附田面流失的氮磷养分、水产品生物排泄养分，在冬季腐败前收获绿肥植物，堆肥处理后，作为肥料施用到改造后的田块中；改造后的田面用于农作物种植，夏秋两季种植水稻或浅水藕，冬春种植小麦。
有益效果：对塌陷耕地实施生态化改造，可以达到提高耕地质量的目标。(1)在地块内修建生态环沟，可以截断土壤氮、磷、水的坡面流失，通过生态环沟内植物吸附、堆肥、回用，可以实现氮磷元素的地块内部循环，从而提高塌陷耕地氮磷的消纳能力和循环效率。(2)利用地块的进排水设施和反坡耕地地面，可以调节生态环沟内的水位，从而控制地块内田面的地下水位，解决残余塌陷或地下水位波动后耕地渍水问题。(3)利用生态环沟和田面实施养殖和种植结合措施，可以提高塌陷耕地的经济产出。
附图说明
图1是采煤塌陷耕地的剖面示意图。
图2是采煤塌陷耕地提质改造后的剖面图。
图3是采煤塌陷耕地提质改造后的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，以下结合附图和实例用于进一步详细说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，在高潜水位矿区，地面塌陷使耕地向塌陷区中心一侧倾斜，田面坡度增加，导致土壤氮、磷、水分顺坡流失，汇聚到下坡位，使得下坡位产生富营养化和渍水问题，不利于施肥和浇灌，耕地产能因此降低。
基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造的主要步骤包括：
第一步，划定地块。如图2所示，在塌陷区域布设地块，地块长100～200m，宽50～100m。地块长边平行于采煤工作面走向7。提质改造的最佳时间为耕地塌陷积水前，最佳时间判断公式为：
W＝he+hi
式中，W为残余塌陷深度，he为潜水埋深，hi为毛管上升高度。
第二步，在地块内修建生态环沟。如图3所示，在地块内四周开挖生态环沟1，生态环沟1不闭合，留3～4米宽作为农业机械进入田块内部的进田道路4。生态环沟1宽度3～5m，深度1.5～2.5m，内坡坡比1:2～1:3。生态环沟1底部充填40～60cm厚的生物质填料。利用从生态环沟1挖掘出的土方在环沟外侧修筑田埂3，田埂高0.5～1m，宽1～2m，边坡坡比1:2～1:3；最佳生态环沟底部标高为：
Ho＝He+1+W
式中，W为残余塌陷深度，Ho为生态环沟深度，He为潜水标高。
第三步，地块内田面反坡整理。如图2所示，对地块内的田面实施反坡整理，使远离塌陷区中心一侧田面低于靠近塌陷区中心，田面坡度1:2000，形成反坡耕地地面2。田面的平均标高控制公式为：
式中，H为田面平均标高，L为田面宽度，Do为生态环沟宽度,W为残余塌陷深度,
为透水层厚度，ε为降雨入渗强度0.02m/d。
第四步，修建进排水通道。如图3所示，在远离塌陷区中心一侧的田埂3底部埋设带阀门的PCV管，作为进水通道5；在靠近塌陷区中心一侧的环沟底部埋设带阀门的PVC管，作为排水通道6。
第五步，实施种养结合的耕地利用措施。如图3所示，在生态环沟1养殖虾、鱼、鳖等水产品生物。生态环沟1中种植金鱼藻和伊乐藻等绿肥植物，用于吸附田面流失的氮磷养分、水产品生物排泄养分，在冬季腐败前收获绿肥植物，堆肥处理后，作为肥料施用到改造后的反坡耕地地面2中。反坡耕地地面2用于农作物种植，夏秋两季种植水稻或浅水藕，冬春种植小麦。
对塌陷耕地实施上述提质改造方法，与耕地复垦到原状态相比，全年可以节约施氮磷肥30％，田面土壤肥力增加20％，亩均经济产出增加3～5倍。塌陷耕地的土地利用现状二级类型为旱地时，提质改造后，可作为水田，获得旱改水指标，每亩公开交易可获得15～25万元经济收益。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不能脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)划定地块
在塌陷区域布设长方形地块，地块长边平行于采煤工作面走向；提质改造的时间为耕地塌陷积水前，时间判断公式为：
W＝he+hi
式中，W为残余塌陷深度，he为潜水埋深，hi为毛管上升高度；
2)在地块内修建生态环沟
在地块内四周开挖生态环沟，生态环沟不闭合，留设农业机械进入地块内部的进田道路，；生态环沟底部充填生物质填料；利用从生态环沟挖掘出的土方在生态环沟外侧修筑田埂，生态环沟底部标高的计算公式为：
Ho＝He+1+W
式中，W为残余塌陷深度，Ho为生态环沟深度，He为潜水标高。
3)地块田面反坡整理
对地块内的田面实施反坡整理，使远离塌陷区中心一侧田面低于靠近塌陷区中心一侧，田面坡度1:2000，形成反坡耕地地面；田面的平均标高控制公式为：
式中，H为田面平均标高，L为田面宽度，Do为生态环沟宽度,W为残余塌陷深度,
为透水层厚度，ε为降雨入渗强度0.02m/d；
4)修建进、排水通道
在远离塌陷区中心一侧的田埂底部设置进水通道；在靠近塌陷区中心一侧的生态环沟底部设置排水通道；
5)实施种养结合的耕地利用措施
在生态环沟养殖水产品生物；在生态环沟中种植绿肥植物，用于吸附田面流失的氮磷养分、水产品生物排泄养分，在冬季腐败前收获绿肥植物，堆肥处理后，作为肥料施用到改造后的田块中；改造后的田面用于农作物种植，夏秋两季种植水稻或浅水藕，冬春种植小麦。
2.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤1)中，所述地块长100～200m，宽50～100m。
3.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤2)中，进田道路宽3～4米，生态环沟宽度3～5m，深度1.5～2.5m，内坡坡比1:2～1:3。
4.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤2)中，所述生态环沟底部充填40～60cm厚的生物质填料。
5.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤2)中，所述田埂高0.5～1m，宽1～2m，边坡坡比1:2～1:3。
6.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤4)中，所述进水通道和排水通道均为带阀门的PVC管。
7.根据权利要求1所述的一种基于生态环沟的采煤塌陷耕地提质改造方法，其特征在于，步骤5)中，在生态环沟养殖水产品生物虾、鱼、鳖；在生态环沟中种植绿肥植物金鱼藻和伊乐藻。
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2020
- 2020-01-10 CN CN202010026667.4A patent/CN111165110B/zh active Active
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