趙 存 維

(邯鄲市廣凱土地規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河北 邯鄲　056000)

?

煤礦塌陷地土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究

趙 存 維

(邯鄲市廣凱土地規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河北 邯鄲056000)

以山西省東溝煤礦塌陷區(qū)為研究區(qū)，介紹了該研究區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)原則，從裂縫充填、土地平整、耕地配套設(shè)施等方面，闡述了塌陷地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)措施，為同類工程設(shè)計(jì)提供了參考。

煤礦，土地復(fù)墾，塌陷區(qū)，配套設(shè)施

0　引言

土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)是在復(fù)墾發(fā)展的過程中，提供空間發(fā)展戰(zhàn)略，控制復(fù)墾土地使用及其變化，表明土地復(fù)墾規(guī)劃總輪廓的一項(xiàng)工作[1]。土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)是依據(jù)地表沉陷的特點(diǎn)，在與復(fù)墾區(qū)土地利用總體規(guī)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(fù)墾措施，以盡可能少的投入獲得盡可能大的效益[3]。土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)對(duì)土地復(fù)墾工作具有重要的作用[4]。

1　研究區(qū)概況

東溝煤業(yè)有限公司位于山西省鄉(xiāng)寧縣城西南15 km處，行政區(qū)劃隸屬鄉(xiāng)寧縣西坡鎮(zhèn)及西交口鄉(xiāng)管轄。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)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(qū)土地利用現(xiàn)狀圖等進(jìn)行疊加后可以得到東溝煤業(yè)煤炭開采后土地的損毀情況。東溝煤業(yè)開采會(huì)引起地表塌陷的土地面積為916.98 hm2。

2　土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則

1)因地制宜原則。該原則是土地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。

2)保證耕地?cái)?shù)量，提高耕地質(zhì)量。為保證采礦不影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的農(nóng)業(yè)收入及糧食來源，保證耕地的數(shù)量不減少，同時(shí)提高耕地的質(zhì)量，改善耕地的生產(chǎn)能力。

3)工程復(fù)墾與生物復(fù)墾相結(jié)合。工程復(fù)墾是生物復(fù)墾的基礎(chǔ)，生物復(fù)墾是工程復(fù)墾的保障。所以，應(yīng)該將二者密切結(jié)合，統(tǒng)籌規(guī)劃。

4)生態(tài)學(xué)中的生態(tài)演替原理原則。宜林則林，宜草則草，合理地選擇樹種，優(yōu)化配置復(fù)墾土地，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，形成草灌喬、帶片網(wǎng)相結(jié)合的植物生態(tài)結(jié)構(gòu)。

2.2設(shè)計(jì)對(duì)象

根據(jù)礦區(qū)土地?fù)p毀形式，進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)墾設(shè)計(jì)，主要為礦區(qū)塌陷地復(fù)墾設(shè)計(jì)和廢棄建設(shè)用地復(fù)墾設(shè)計(jì)。

2.3塌陷地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)

2.3.1裂縫充填設(shè)計(jì)

地表受開采沉陷后一個(gè)明顯的損毀特征是地表出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時(shí)還將有塌陷臺(tái)階出現(xiàn)，地表裂縫主要集中在煤柱、采區(qū)邊界的邊緣地帶，以及煤層淺部地帶。土地復(fù)墾過程中要對(duì)其填堵與整治，以恢復(fù)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(dòng)態(tài)裂縫。動(dòng)態(tài)裂縫由于隨著井下工作面的推進(jìn)而不斷發(fā)生變化，具有不可預(yù)測(cè)性，而且部分可能自動(dòng)愈合。

2)永久性裂縫。開采結(jié)束后，在地表水平變形較大的區(qū)域出現(xiàn)永久裂縫。塌陷區(qū)內(nèi)裂縫寬度較小的區(qū)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(bǔ)裂縫，填土夯實(shí)后進(jìn)行平整。對(duì)于寬度較大的裂縫(寬度大于100 mm)，需剝離裂縫兩側(cè)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(dāng)充填高度距地表1 m左右時(shí)，做第一次搗實(shí)，然后每充填40 cm左右搗實(shí)一次，直到略低于原地表30 cm時(shí)，再將之前剝離的表土覆蓋于其上。

2.3.2耕地土地平整復(fù)墾設(shè)計(jì)

對(duì)于塌陷后坡度小于4°的耕地，擬采用田塊平整技術(shù)進(jìn)行治理；對(duì)于塌陷后坡度大于4°的耕地，主要采用坡改梯工程進(jìn)行治理。

1)土地平整工程設(shè)計(jì)。土地平整是深陷地復(fù)墾中一項(xiàng)比較常用的技術(shù)，通過對(duì)耕地進(jìn)行土地平整不僅消除因開采深陷產(chǎn)生的附加坡度，而且借此機(jī)會(huì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)的耕地進(jìn)行改善，提高生產(chǎn)力。

根據(jù)塌陷地不同損毀程度產(chǎn)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(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(jì)算：

Mp=P×F

(2)

其中，F(xiàn)為盤區(qū)面積，hm2。

2)坡改梯設(shè)計(jì)。對(duì)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(jìn)行治理。

a.梯田要素設(shè)計(jì)。

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(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。

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(nèi)坡1∶1，外坡與田坎側(cè)坡一致，與田坎一并夯實(shí)修筑。田坎側(cè)坡坡度可采用71°～74°；表土剝離厚度30 cm。

c.工程量計(jì)算。

在挖(填)方相等時(shí)，梯田挖(填)方的斷面面積由下式計(jì)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(zhǎng)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(jí)別的梯田設(shè)計(jì)要素及每畝挖(填)土方量見表1。表1各坡度分區(qū)每公頃挖(填)方土方量按相應(yīng)分區(qū)的平均值計(jì)算。

表1　改建水平梯田土方量計(jì)算表

d.表土剝離與回填設(shè)計(jì)。表土采用中間堆土法進(jìn)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(cè)開溝取土修筑田坎，分層填土，踏實(shí)或夯實(shí)。將上1/3田面開挖到設(shè)計(jì)高程，并把土運(yùn)到下1/3田面內(nèi)填平。整平中部，覆蓋表土。

2.3.3耕地配套設(shè)施

1)道路工程。根據(jù)其區(qū)外已有的道路狀況，該項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)田間路、生產(chǎn)路兩級(jí)布設(shè)。東溝煤業(yè)復(fù)墾區(qū)擬布設(shè)南北方向和東西方向的道路網(wǎng)，其中與村莊相連接道路一般布設(shè)為田間道路(可通行運(yùn)輸汽車)，田塊與田塊相連接道路一般布設(shè)生產(chǎn)道。

a.田間道。田間道路應(yīng)可通行大車和小型農(nóng)用機(jī)動(dòng)車。結(jié)合東溝煤業(yè)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛彤?dāng)?shù)氐淖匀粭l件，田間道為泥結(jié)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(shí)路基30 cm，泥結(jié)碎石路面20 cm。設(shè)計(jì)在田間路兩側(cè)種行道樹，單側(cè)修建排水溝。

b.生產(chǎn)路。生產(chǎn)路為人畜下田作業(yè)和收獲農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)。東溝煤業(yè)生產(chǎn)路設(shè)計(jì)為素土夯實(shí)路面，厚度20 cm，路面寬度為2 m，高出地面20 cm。

2)行道樹。對(duì)于礦區(qū)應(yīng)該注重綠化。結(jié)合東溝煤業(yè)當(dāng)?shù)厍闆r，本方案規(guī)劃在田間路兩側(cè)栽植行道樹，每側(cè)一行，樹種選擇毛白楊，間距3 m，苗木選擇3年生一級(jí)苗，穴狀整地，規(guī)格為0.4 m×0.4 m×0.4 m。

3)排水溝設(shè)計(jì)。復(fù)墾區(qū)只修建農(nóng)溝，一般沿田間道修建，排水溝采用漿砌石砌筑。東溝煤業(yè)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(shè)計(jì)。復(fù)墾初期，平整后的土地土壤養(yǎng)分貧瘠，理化性狀差，有機(jī)質(zhì)含量少，土壤板結(jié)，可耕性差，需采取綜合施肥措施，以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤生產(chǎn)力。

例如東溝煤礦復(fù)墾地要施用有機(jī)肥料和無機(jī)化肥來提高土壤肥力，有機(jī)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(jìn)行施用。在施肥的基礎(chǔ)上，對(duì)土壤進(jìn)行深耕，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，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(yè)場(chǎng)地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)

根據(jù)中國(guó)的現(xiàn)有國(guó)策，村莊搬遷地及工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)優(yōu)先復(fù)墾為耕地。清運(yùn)：廢棄建筑找當(dāng)?shù)貙I(yè)建筑物拆除公司進(jìn)行拆除。復(fù)墾前，清除表面的礫石以及對(duì)土質(zhì)較差的區(qū)域進(jìn)行清理，一般清理厚度為0.5 m。翻耕：由于復(fù)墾區(qū)經(jīng)過推平碾壓，土壤硬性較強(qiáng)，需對(duì)土壤進(jìn)行翻耕，使耕作層富含養(yǎng)分，更有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。土壤培肥：復(fù)墾初期，平整后的土地土壤養(yǎng)分貧瘠，理化性狀差，有機(jī)質(zhì)含量少，土壤板結(jié)，可耕性差。需采取綜合施肥措施，以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤生產(chǎn)力。具體措施見塌陷區(qū)耕地。

3　結(jié)語

土地復(fù)墾規(guī)劃與設(shè)計(jì)對(duì)土地復(fù)墾工作具有重要的作用，因?yàn)橐?guī)劃與設(shè)計(jì)的合理性以及工程量測(cè)算的準(zhǔn)確性等都直接影響土地復(fù)墾的效果與質(zhì)量。本文以東溝煤礦塌陷地為例，對(duì)研究區(qū)的復(fù)墾工程量、空間布局、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行了合理布局和測(cè)算。研究結(jié)果對(duì)我國(guó)煤礦塌陷地復(fù)墾工作具有重要的指導(dǎo)意義，可為其他類似復(fù)墾工程項(xiàng)目提供技術(shù)支撐與借鑒。

[1]周復(fù)旦，趙長(zhǎng)勝，丁佩，等.開采沉陷預(yù)計(jì)在礦區(qū)土地復(fù)墾中的應(yīng)用[J].金屬礦山，2010(10)：146-150.

[2]胡振琪.山西省煤礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(1)：42-45，64.

[3]蘇尚軍，張強(qiáng)，張建杰，等.塌陷預(yù)測(cè)在采煤礦區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃中的應(yīng)用[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(4)：378-382，428.

[4]胡海峰，郝兵元，康立勛.工礦區(qū)土地復(fù)墾中破壞面積及破壞程度的預(yù)測(cè)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，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

A