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申请/专利权人:通用技术集团工程设计有限公司
摘要:本发明属于绿色矿山技术、采煤塌陷治理与土地复垦技术领域,涉及一种动态采煤塌陷地预修复施工及验收方法。获得任意工作面开采地表动态下沉曲线,根据潜水位标高确定表土剥离时机,确定各子区域的设计标高,以控制施工时刻的预施工标高作为施工标准,达到该标高则可认为完成采煤塌陷地的预修复工程,以验收时刻标高作为验收标准,达到该标高则可认为采煤塌陷地预修复工程验收通过。本发明根据矿区各个开采时期的地表移动变形动态演化特点,合理划分地表不同类型变形区域及动态预修复单元的施工等高线,提前保护和规划采煤塌陷土地资源,从而确保煤炭资源开采与土地资源保护协同发展。
主权项:1.一种动态采煤塌陷地预修复施工及验收方法,其特征在于,收集采煤塌陷地的水文地质采矿资料、地形地理资料和地表岩移观测资料,求取适用于采煤塌陷地的概率积分法预计参数;基于开采沉陷动态预计理论获得任意工作面开采地表动态下沉曲线,计算施工时刻动态下沉量,结合采煤塌陷地现状地形地貌得到地表任意点的原始标高以及在未来时间动态变化的标高;确定表土剥离时机,根据未来采煤塌陷地稳态沉陷预计确定损毁程度、积水情况、原有地类规划该区域的预修复方向以及确定各子区域的设计标高,进而确定各个子区域的施工回填土方量和开挖土方量;最后根据原始标高、回填土方量、施工时刻动态下沉量计算施工时刻标高,形成不同时机的动态预修复施工等高线;以控制施工时刻的预施工标高作为施工标准,达到预施工标高则认为完成采煤塌陷地的预修复工程;计算验收时刻标高,以验收时刻标高作为验收标准,达到验收时刻标高则认为采煤塌陷地预修复工程验收通过;步骤如下:(1)根据矿区水文地质采矿资料、地形地理资料和地表岩移观测资料,获取采前地表原始标高、工作面开采时间、煤层倾角α、开采深度H0和厚度m、潜水位标高H水、下沉系数q、主要影响角正切tanβ;(2)采用Logistic时间函数模型对实测观测数据进行拟合求取时间相关参数,得到符合矿区的地表移动变形动态预计模型,公式如下: ,其中t为预计时刻与井下开采时刻的相对时间差,单位为天;T为地表下沉达到终态下沉值的一半所需要的时间,c为与地质开采条件有关的时间参数,c2;根据概率积分法原理,定义研究区域D,并计算研究区域D内的任意点(x,y)在任意时刻t的地表动态下沉值,计算公式为: ,其中,Wm为充分采动条件下的地表最大下沉值,;r为主要影响半径,;x、y为待求的任意点坐标;(3)定义研究区域D内任意点(x,y)的原始标高为H原x,y,即t=0时的标高Hx,y,0=H原x,y,时刻t的沉降量为Wx,y,t,则时刻t的地表动态变化后的标高Hx,y,t为: ,(4)确定表土剥离时机:当Hx,y,t小于等于潜水位标高H水时,则,表示在该时刻t之前要完成采煤塌陷地的表土剥离工程;(5)根据研究区域D的采煤塌陷地损毁程度、积水情况以及原有地类情况规划预修复方向,确定各子区域的设计标高H设x,y;(6)根据概率积分法计算开采后的终态沉降量Wx,y,根据H原x,y、H设x,y计算采煤塌陷地的回填厚度Sx,y,公式为: ;其中s为回填土在自身重力作用下产生的压缩量;(7)以控制施工时刻t施的预施工标高H施作为施工标准,达到施工标高H施则认为完成采煤塌陷地的预修复工程,计算公式为: ;(8)以验收时刻t验的验收标高H验作为验收标准,达到验收标高H验则认为采煤塌陷地的预修复工程通过验收标准,计算公式为: ;(9)采煤塌陷地预修复施工时,以控制施工时刻t施的预施工标高H施x,y作为施工标准,若施工时刻t施实际施工标高H实x,y不低于预施工标高H施x,y,则可认为施工完成,公式如下: ;(10)采煤塌陷地预修复验收时,以控制验收时刻t验的验收标高H验x,y作为验收标准,若验收时刻t验的实际地表标高H实x,y不低于验收标高H施x,y,则可认为标高验收合格,公式如下: 。
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