CN112685824B - 顾及开采沉陷变形的梯田式复垦参数优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顾及开采沉陷变形的梯田式复垦参数优化方法,包括以下三部分内容:一、顾及裂缝充填的梯田断面优化方法;二、顾及地表坡度变化的梯田断面优化;三、顾及裂缝充填的梯田施工工艺:首先沿梯田长度方向将治理区划分成若干个区段,区段划分示意图,然后以区段为单元进行治理,每个区段的长度根据施工机械的作业效益而定。
Description
技术领域
本发明涉及采煤沉陷地的治理方法。
背景技术
对采煤沉陷地的治理,最常用的方法就是梯田式复垦。对连续性的沉陷地,可以参照常规的水土保持方法进行治理设计。但近年来,随着采煤机械化水平的提高,开采规模的加大,塌陷裂缝成为采煤沉陷区一种典型的破坏形式。如何在考虑地表变形及裂缝充填的同时,合理设计相关治理工艺,仍缺少详细研究。如果采用传统方法进行设计及工程量估算,可能会产生较大的误差。本发明结合采煤沉陷地的地形变化及裂缝的发育特征,探讨采用梯田式治理时的相关技术参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种顾及开采沉陷变形的梯田式复垦参数优化方法,减少采煤裂缝区梯田断面设计误差,有利于水土保持,田坎占地系数相对较小,土地利用率高。
本发明的技术方案是,一种顾及开采沉陷变形的梯田式复垦参数优化方法,包括以下实施步骤:
步骤(一)、顾及裂缝充填的梯田断面优化方法,需要对原来的设计断面进行调整,调整优化方法又包含两种方案,
单位长度水平梯田修筑的土方量V(m3)为:
方案一、保证其他参数不变的条件下,适当降低田面高程ΔH1(m),即增加田坎高度,来保证土方挖填平衡,则:
调整后的田坎高度H1(m):
H1=H+ΔH1 (4)
由于田坎高度增加,导致田坎占地系数k1发生变化,即:
k1=H1*cot(β)/(B+H1*cot(β)) (5)
方案二、保证其他参数不变的条件下,适当调整田面宽度ΔB1(m),即增加田面宽度,来保证土方挖填平衡,则:
ΔB1=W*D/H (7)
修正后的田面宽度B1(m)
B1=B+ΔB1 (8)
由于田面宽度变化,导致田坎占地系数k2发生变化,即:
k2=H*cot(β)/(B1+H*cot(β)) (9)
式中β为田坎坡度(°),H为田坎高(m),B为田面宽(m),W为裂缝开口宽度(m),D为裂缝发育深度(m);
步骤(二)、顾及地表坡度变化的梯田断面优化
地表坡度未发生变化时,存在以下关系:
B=H(cota-cotβ) (10)
由于开采沉陷导致地形坡度变化Δa(°),则变形后的地面坡度a1(°):
a1=a+Δa (11)
为了保持田面处于同一高度,即H保持不变化,需要对田面宽度进行调整,即:
B2=H(cota1-cotβ) (12)
B2为修正后的田面宽度(m)
田面宽度修正量(ΔB2):
ΔB2=B2-B (13)
修正后的田坎占地系数(k3):
k3=H*cot(β)/(B2+H*cot(β)) (14)
修正后的单位长度水平梯田修筑的土方量V2(m3)为:
式中α为原地面坡度(°),β为田坎坡度(°),H为田坎高(m),B为田面宽(m),W为裂缝开口宽度(m),D为裂缝发育深度(m);
步骤(三)、顾及裂缝充填的梯田施工工艺
首先沿梯田长度方向将治理区划分成若干个区段,区段划分示意图,然后以区段为单元进行治理,每个区段的长度根据施工机械的作业效益而定。
本发明的优点是:减少采煤裂缝区梯田断面设计误差,有利于水土保持,田坎占地系数相对较小,土地利用率高。
附图说明
图1是顾及裂缝充填的梯田断面优化示意图。
图2是顾及裂缝充填的梯田断面优化方案一示意图。
图3是顾及裂缝充填的梯田断面优化方案二示意图。
图4是顾及地表坡度变化的梯田断面优化示意图。
图5是顾及裂缝充填的梯田施工工艺。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式,都属于本发明所保护的范围。
一、顾及裂缝充填的梯田断面优化
在一般自然条件下,水平梯田的设计断面如图1所示。图中,α为原地面坡度(°),β为田坎坡度(°),H为田坎高(m),B为田面宽(m),单位长度水平梯田修筑的土方量V(m3)为:
由于塌陷裂缝的存在,需要多余的土方进行裂缝充填,因此,需要对原来的设计断面进行调整,本发明给出两种方案。
方案一:
保证其他参数不变的条件下,适当降低田面高程ΔH1(m),即增加田坎高度,来保证土方挖填平衡。调整后的断面如图2所示。图中W为裂缝开口宽度(m),D为裂缝发育深度(m)。则:
调整后的田坎高度H1(m):
H1=H+ΔH1 (4)
由于田坎高度增加,导致田坎占地系数k1发生变化,即:
k1=H1*cot(β)/(B+H1*cot(β)) (5)
方案二:
保证其他参数不变的条件下,适当调整田面宽度ΔB1(m),即增加田面宽度,来保证土方挖填平衡。调整后的断面如图3所示。则:
ΔB1=W*D/H (7)
修正后的田面宽度B1(m)
B1=B+ΔB1 (8)
由于田面宽度变化,田坎占地系数k2发生变化,即:
k2=H*cot(β)/(B1+H*cot(β)) (9)
方案对比分析:
方案一和方案二都可以在满足土方综合平衡的条件下对塌陷裂缝进行治理。对于一个田面内存在多条裂缝的情况,亦可以采用此方法进行计算分析。但方案二可以保证裂缝区梯田田面高程与相邻区域一致,有利于水土保持,而且田面宽度增大,田坎占地系数相对较小。
二、顾及地表坡度变化的梯田断面优化
由于不均匀地表下沉,导致原地形坡度发生变化,影响梯田设计参数。地表坡度未发生变化时,根据图4,存在以下关系:
B=H(cota-cotβ) (10)
由于开采沉陷导致地形坡度变化Δa(°),则变形后的地面坡度a1(°):
a1=a+Δa (11)
为了保持田面处于同一高度,即H保持不变化,需要对田面宽度进行调整,即:
B2=H(cota1-cotβ) (12)
B2为修正后的田面宽度(m)
田面宽度修正量(ΔB2):
ΔB2=B2-B (13)
修正后的田坎系数(k3):
k3=H*cot(β)/(B2+H*cot(β)) (14)
修正后的单位长度水平梯田修筑的土方量V2(m3)为:
三、顾及裂缝充填的梯田施工工艺
裂缝区土地平整采用纵向(梯田长度方向)分段,横向平整的方法。即首先沿梯田长度方向将治理区划分成若干个区段,然后以区段为单元进行治理。区段划分示意图。每个区段的长度根据施工机械的作业效益而定。施工工艺如下:
(1)表土剥离
将第一区段的表土剥离,就近堆放到第二区段。
(2)裂缝充填
在第一区段内,利用底土,将裂缝充填至设计标高。
(3)田面平整
在第一区段内,采用挖高垫低的方法,利用底土平整田面。
(4)表土回覆
将之前剥离的表土覆盖到第一区段的田面上。
(5)然后开始一下区段的治理。
Claims (1)
1.一种顾及开采沉陷变形的梯田式复垦参数优化方法,其特征在于,包括以下实施步骤:
步骤(一)、顾及裂缝充填的梯田断面优化方法,需要对原来的设计断面进行调整,调整优化方法又包含两种方案,
单位长度水平梯田修筑的土方量V,单位:m3,则:
式中H为田坎高,单位:m,B为田面宽,单位:m;
方案一、保证其他参数不变的条件下,降低田面高程ΔH1,单位:m,来保证土方挖填平衡,则:
式中B为田面宽,单位:m,W为裂缝开口宽度,单位:m,D为裂缝发育深度,单位:m;
调整后的田坎高度H1,单位:m,则:
H1=H+ΔH1 (4)
式中H为田坎高,单位:m;
由于田坎高度增加,导致田坎占地系数k1发生变化,则:
k1=H1*cot(β)/(B+H1*cot(β)) (5)
式中β为田坎坡度,单位:°,H1为调整后的田坎高度,单位:m,B为田面宽,单位:m;
方案二、保证其他参数不变的条件下,适当调整田面宽度ΔB1,单位:m,来保证土方挖填平衡,则:
ΔB1=W*D/H (7)
式中H为田坎高,单位:m,W为裂缝开口宽度,单位:m,D为裂缝发育深度,单位:m;
修正后的田面宽度B1,单位:m,则:
B1=B+ΔB1 (8)
式中B为田面宽,单位:m;
由于田面宽度变化,导致田坎占地系数k2发生变化,即:
k2=H*cot(β)/(B1+H*cot(β)) (9)
式中β为田坎坡度,单位:°,H为田坎高,单位:m,B1为修正后的田面宽度,单位:m;
步骤(二)、顾及地表坡度变化的梯田断面优化
地表坡度未发生变化时,存在以下关系:
B=H(cota-cotβ) (10)
式中H为田坎高,单位:m,B为田面宽,单位:m,β为田坎坡度,单位:°,α为原地面坡度,单位:°;
由于开采沉陷导致地形坡度变化Δα,单位:°,则变形后的地面坡度α1,单位:°,则:
a1=a+Δa (11)
式中α为原地面坡度,单位:°;
为了保持田面处于同一高度,即H保持不变化,需要对田面宽度进行调整,则:
B2=H(cot a1-cotβ) (12)
式中H为田坎高,单位:m,β为田坎坡度,单位:°,α1为变形后的地面坡度,单位:°;
B2为修正后的田面宽度,单位:m;
田面宽度修正量ΔB2,则:
ΔB2=B2-B (13)
式中B为田面宽,单位:m;
修正后的田坎占地系数k3,则:
k3=H*cot(β)/(B2+H*cot(β)) (14)
式中β为田坎坡度,单位:°,H为田坎高,单位:m,B2为修正后的田面宽度,单位:m;
修正后的单位长度水平梯田修筑的土方量V2,单位:m3,则:
式中H为田坎高,单位:m,B2为修正后的田面宽度,单位:m;
步骤(三)、顾及裂缝充填的梯田施工工艺
首先沿梯田长度方向将治理区划分成若干个区段,然后以区段为单元进行治理,每个区段的长度根据施工机械的作业效益而定,具体施工工艺如下:
(1)表土剥离
将第一区段的表土剥离,就近堆放到第二区段;
(2)裂缝充填
在第一区段内,利用底土,将裂缝充填至设计标高;
(3)田面平整
在第一区段内,采用挖高垫低的方法,利用底土平整田面;
(4)表土回覆
将之前剥离的表土覆盖到第一区段的田面上;
(5)然后开始一下区段的治理。
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114175885A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-15 | 青海九零六工程勘察设计院有限责任公司 | 一种高寒区煤矿塌陷区坡地改梯田修复与整治方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1414182A (zh) * | 2002-10-16 | 2003-04-30 | 党海愚 | 复合式淤滩坝地工程技术 |
JP2008274609A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Jsp Corp | 傾斜地拡幅構造物 |
CN103039147A (zh) * | 2013-01-06 | 2013-04-17 | 中国矿业大学(北京) | 一种山地采煤沉陷水田复垦方法 |
CN103741698A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-23 | 西安科技大学 | 黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法 |
RU2013113269A (ru) * | 2013-03-25 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
CN104541643A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 西安科技大学 | 一种平原区的采煤沉陷区土地整治方法 |
CN106988320A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-28 | 李德群 | 石灰岩矿山废弃矿坑改造成水库、塘、池的复垦方法 |
CN107882561A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-06 | 安徽省交通航务工程有限公司 | 一种高潜水位采煤沉陷区超前治理方法 |
CN111919677A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-13 | 湖南艾布鲁环保科技股份有限公司 | 一种矿区废弃地生态恢复系统和构建方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007160288A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Kato Takanari | 簡易計測を用いた廃棄物埋立処分場の残埋立容量の算出システム |
CN103235853B (zh) * | 2013-04-21 | 2016-05-25 | 中国矿业大学(北京) | 用于采煤沉陷地边采边复的基于土方平衡的基塘布局方法 |
CN104541650B (zh) * | 2015-02-06 | 2016-06-08 | 武汉科技大学 | 一种露天矿采场动态复垦方法 |
CN108243647B (zh) * | 2018-01-08 | 2019-09-10 | 西安科技大学 | 一种中西部煤矿区动态预复垦的新方法 |
CN109763499A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-17 | 四川川煤华荣能源股份有限公司 | 用于大高差、陡坡降煤矸石山的综合治理方法 |
CN111910578A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-10 | 扎赉诺尔煤业有限责任公司 | 针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工修复方法 |
CN111837500B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-05-17 | 西安科技大学 | 基于隔坡梯田模式的采煤塌陷裂缝治理方法 |
-
2021
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1414182A (zh) * | 2002-10-16 | 2003-04-30 | 党海愚 | 复合式淤滩坝地工程技术 |
JP2008274609A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Jsp Corp | 傾斜地拡幅構造物 |
CN103039147A (zh) * | 2013-01-06 | 2013-04-17 | 中国矿业大学(北京) | 一种山地采煤沉陷水田复垦方法 |
RU2013113269A (ru) * | 2013-03-25 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием |
CN103741698A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-23 | 西安科技大学 | 黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法 |
CN104541643A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 西安科技大学 | 一种平原区的采煤沉陷区土地整治方法 |
CN106988320A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-28 | 李德群 | 石灰岩矿山废弃矿坑改造成水库、塘、池的复垦方法 |
CN107882561A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-06 | 安徽省交通航务工程有限公司 | 一种高潜水位采煤沉陷区超前治理方法 |
CN111919677A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-13 | 湖南艾布鲁环保科技股份有限公司 | 一种矿区废弃地生态恢复系统和构建方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
Design and analysis of solar photovoltaic based coal mine reclamation in India;Mobi Mathew 等;《2017 International Conference on Intelligent Computing, Instrumentation and Control Technologies (ICICICT)》;20180423;1790-1794 * |
Mining land reclamation and ecological restoration-a case study of Limestone Mine of GaoYao;Dong Wang 等;《2011 International Symposium on Water Resource and Environmental Protection》;20110616;372-375 * |
典型工矿区受损土地修复技术与整治规划设计;王自威;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》;20131215(第S2期);B021-6 * |
开采沉陷动态预计模型构建与算法实现;张兵;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》;20180215(第02期);B021-25 * |
辽西半干旱区铁矿采坑土地复垦关键技术研究;孟卓;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》;20190415(第04期);B021-1 * |
黄土丘陵沟壑区煤矿沉陷耕地复垦;王帅红 等;《农业工程学报》;20110930;第27卷(第09期);299-304 * |
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