專利名稱：一種基于預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦技術(shù)、土地利用和土地復(fù)墾領(lǐng)域，特別涉及高潛水位-平原礦區(qū)煤炭開采下正在沉陷土地的邊采邊復(fù)工作，主要通過劃分開采階段模擬復(fù)墾工作，依據(jù)各模擬階段的耕地復(fù)墾率與對應(yīng)的復(fù)墾成本優(yōu)選確定復(fù)墾時機(jī)，科學(xué)的指導(dǎo)復(fù)墾施工。
背景技術(shù)：
人多地少，耕地資源十分稀缺，這是我國的基本國情。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對能源的需求與日俱增，煤炭作為我國的最主要能源，占一次能源消費(fèi)的70%左右，由于我國90%以上的煤炭產(chǎn)量來自于井工開采，且多采用走向長壁全部垮落法開采，土地不可避免地產(chǎn)生下沉，造成大量土地的沉陷損毀。高潛水位礦區(qū)主要分布于我國的華東及東北平原區(qū)，開采所損毀的土地大多為優(yōu)質(zhì)的高產(chǎn)農(nóng)田。對高潛水位礦區(qū)損毀土地的復(fù)墾是保證耕地數(shù)量，保障糧食安全的重要舉措。以往的治理多側(cè)重于沉陷穩(wěn)定后再復(fù)墾，根據(jù)該類地區(qū)多年的復(fù)墾經(jīng)驗，在現(xiàn)有技術(shù)水平下復(fù)耕率只有30%-40%，這也就意味著大面積的優(yōu)質(zhì)農(nóng)田將會變?yōu)樗?直接影響耕地的數(shù)量。造成這一現(xiàn)象的原因有很多，一方面，特殊的地質(zhì)采礦條件使得這一地區(qū)沉陷具有典型性，高潛水位礦區(qū)大多為平原礦區(qū)，所在區(qū)域大多為地勢平坦、土壤資源豐富、肥力較高的優(yōu)質(zhì)基本農(nóng)田區(qū)，由于本身地表地勢平坦且潛水位較高，而同時煤層賦存條件又特別好，很多礦區(qū)煤層數(shù)量多、煤層厚度大，這就造成沉陷后積水的現(xiàn)象嚴(yán)重，大量的表土資源沉入水底；另一方面，由于是平原地區(qū)，缺乏固體充填物，目前主要采用煤矸石、粉煤灰、建筑垃圾等作為塌陷區(qū)治理的充填材料，與地表巨大的沉陷體積相比，此類充填物是車水杯薪。且珍貴的土壤資源作為多年風(fēng)化沉積形成的資源，從某種意義上來說是不可再生的資源，復(fù)墾時缺少充填材料與表土覆蓋材料，造成恢復(fù)土地和耕地的比例低。近年來，相關(guān)學(xué)者開展“動態(tài)復(fù)墾”與“超前復(fù)墾”的研究，研究人員希望通過提前采取復(fù)墾措施來達(dá)到保護(hù)耕地的目 的。由于“動態(tài)復(fù)墾”與“超前復(fù)墾”不可避免的涉及到地面沉陷前施工或者對正在沉陷的土地進(jìn)行復(fù)墾施工，復(fù)墾耕地率與復(fù)墾成本會由于復(fù)墾時機(jī)的選擇不同而出現(xiàn)較大的差異。如何確定合理的復(fù)墾時機(jī)，既達(dá)到預(yù)期的復(fù)墾耕地率，同時又考慮經(jīng)濟(jì)的可承受力，是目前尚未解決的問題。1965年，劉寶琢、廖國華出版了《煤礦地表移動的基本規(guī)律》一書，將概率積分法全面引入中國礦區(qū)地表移動沉陷預(yù)計，目前，概率積分法也成為中國最成熟應(yīng)用范圍最廣泛的煤礦開采沉陷預(yù)計理論。應(yīng)用該理論，可獲得煤炭開采過程中各階段的地表下沉值及相應(yīng)的水平變形、曲率變形、傾斜變形等各種變形值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述難題，提出一種基于預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選方法，本發(fā)明能基于預(yù)期的復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本，優(yōu)選復(fù)墾時機(jī)，合理確定復(fù)墾耕地率與復(fù)墾成本約束下的最佳復(fù)墾時機(jī)
本發(fā)明方法提出的一種基于預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選方法，適用于單一水平煤層，其特征在于，該方法通過開采階段的劃分，各階段開采沉陷預(yù)計，模擬在無外來土源情況下的復(fù)墾，由此確定預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本約束下的復(fù)墾時機(jī)；該方法包括以下步驟:I)開采階段的劃分:將地下開采工作面劃分為多個開采階段，設(shè)工作面推進(jìn)長度為L，單位為m，將工作面推進(jìn)長度L等距離劃分為5 12個階段或以月推進(jìn)的距離劃分開米階段；2)各開采階段沉陷預(yù)計:依據(jù)劃分的各開采階段和相關(guān)開采沉陷參數(shù)，采用概率積分法對各個開采階段地表塌陷狀況進(jìn)行沉陷預(yù)計，獲得各個階段的下沉等值線和最終開采結(jié)束后的下沉等值線，并由最終下沉等值線確定復(fù)墾責(zé)任范圍S單位為hm2 ；3)各開采階段復(fù)墾耕地率與復(fù)墾成本估算:根據(jù)各開采階段下沉預(yù)計，結(jié)合最終下沉等值線、潛水深度和地面高程，在無外來土源的情況下模擬各開采階段的復(fù)墾工作，確定各開采階段地面復(fù)墾的耕地率F(X)與對應(yīng)的復(fù)墾成本G(X);同時獲取復(fù)墾耕地率F(X)和復(fù)墾成本G(X)隨時間的變化曲線；4)復(fù)墾時機(jī)的優(yōu)選:根據(jù)步驟3)中各階段的復(fù)墾耕地率F(X)與復(fù)墾成本G(X)，構(gòu)建復(fù)墾效率函數(shù)Q (X)，如式(I):
權(quán)利要求
1.一種基于預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選方法，適用于單一水平煤層，其特征在于，該方法通過開采階段的劃分，各階段開采沉陷預(yù)計，模擬在無外來土源情況下的復(fù)墾，由此確定預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本約束下的復(fù)墾時機(jī)；該方法包括以下步驟: O開采階段的劃分:將地下開采工作面劃分為多個開采階段，設(shè)工作面推進(jìn)長度為L，單位為m，將工作面推進(jìn)長度L等距離劃分為5 12個階段或以月推進(jìn)的距離劃分開采階段； 2)各開采階段沉陷預(yù)計:依據(jù)劃分的各開采階段和相關(guān)開采沉陷參數(shù)，采用概率積分法對各個開采階段地表塌陷狀況進(jìn)行沉陷預(yù)計，獲得各個階段的下沉等值線和最終開采結(jié)束后的下沉等值線，并由最終下沉等值線確定復(fù)墾范圍S單位為hm2 ； 3)各開采階段復(fù)墾耕地率與復(fù)墾成本估算:根據(jù)各開采階段下沉預(yù)計，結(jié)合最終下沉等值線、潛水深度和地面高程，在無外來土源的情況下模擬各開采階段的復(fù)墾工作，確定各開采階段地面復(fù)墾的耕地率F(X)與對應(yīng)的復(fù)墾成本G(X);同時獲取復(fù)墾耕地率F(X)和復(fù)墾成本G(X)隨時間的變化曲線； 4)復(fù)墾時機(jī)的優(yōu)選:根據(jù)步驟3)中各階段的復(fù)墾耕地率F(X)與復(fù)墾成本G(X)，構(gòu)建復(fù)墾效率函數(shù)Q (X)，如式(I):
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于預(yù)期復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選方法，屬于采礦技術(shù)、土地利用和土地復(fù)墾領(lǐng)域，該方法包括開采階段的劃分，各開采階段沉陷預(yù)計，各開采階段復(fù)墾耕地率與復(fù)墾成本估算，根據(jù)目標(biāo)不同進(jìn)行復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選。該發(fā)明方法簡單易懂，易于在采前進(jìn)行沉陷與復(fù)墾模擬分析，考慮在復(fù)墾耕地率和復(fù)墾成本約束下的復(fù)墾時機(jī)優(yōu)選，適用于單一水平(近水平)煤層。是井工開采煤礦區(qū)邊采邊復(fù)技術(shù)的重要組成部分。
文檔編號G06Q50/02GK103226738SQ20131013963
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月21日
發(fā)明者胡振琪, 肖武, 周祥勃 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)