[发明专利]远距离引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山环境保护技术领域，特别涉及高潜水位平原矿区远距离充填采煤沉陷地的充填位置与需沙量分析、取沙、输沙和充填复耕方法。

技术背景

在中国的东部平原地区，存在着淮南、淮北、徐州、兖州、济宁等几大矿区，这些区域由于地下潜水位较高，沉陷后积水情况严重，有些地区的耕地损失量能达到50%以上。对于该类地区采煤沉陷土地复垦的研究最早引起了各方学者的重视，已产生了许多实用的复垦技术，但目前常用的挖深垫浅、煤矸石充填、粉煤灰充填等复垦方式均不能很好的解决该类地区人多地少的矛盾。挖深垫浅复垦的耕地面积较少，煤矸石或粉煤灰充填需要大量的复垦材料，而且运距大，经济成本高，充填后，填充物所含的一些化学成分或重金属对农作物生长和产品质量都有影响，况且目前矿区已基本将煤矸石、粉煤灰等工业废弃物加以资源化利用，没有足够的可供充填的煤矸石或粉煤灰。根据部分矿区采煤沉陷地比较靠近黄河的特点，引黄河泥沙对其进行充填，使其恢复耕地，是一种行之有效的措施。引用黄河泥沙充填复垦，不仅可以合理利用黄河水沙资源，而且能够最大限度地增加耕地面积，缓解矿区人地矛盾；在采煤沉陷区恢复耕地的同时十分有利于降低黄河河床高程，提高防洪效益，能够解决引黄济青、济津工程的淤泥处置难题；压煤村庄搬迁选址不再是难题，而且搬迁村民也不用远离乡土，采煤沉陷区耕地资源的恢复有利于社会的和谐稳定。

远距离引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的关键是充填位置与需沙量分析、取沙、输沙和充填复耕。国内部分矿区已对引黄河泥沙（湖泥）充填沉陷区进行了一些积极探索。其中，对引用湖泥充填沉陷地研究较多。刘光荣（刘光荣,1995）对特大型矿井采煤引起的地表沉陷治理提出了相应的对策，对靠近南阳湖的济宁二号井、三号井面积为29.5km²的沉陷区，提出采用南阳湖湖泥充填沉陷区进行治理的方法。薛世新（薛世新,2006）、邹朝阳等（邹朝阳等,2009）、时洪超（时洪超,2010）在分析大屯公司采煤沉陷地现状的基础上，对比分析了用土回填、挖深垫浅、煤矸石或粉煤灰充填和湖泥充填的优劣，提出了包含取土区标志设立、排泥管铺设、充填区围堰填筑、挖泥船施工、排水、固结、土地平整和水利配套等7个步骤在内的湖泥充填施工工艺，并在张楼村、陶官屯村、王庄村、大屯村和徐庄矿采煤沉陷地进行了实地应用。该方法的不足之处在于淤泥层厚，容易形成沼泽，排水固结时间也比较长，充填复垦完成至少两三年后才能耕种。孙桂环等（孙桂环等,2011）通过分析黄河下游具备的水沙条件，对实施引黄淤填煤矿沉陷地的黄河可引水天数、流量及可引进沙量等进行了定量分析，提出了包含取沙位置、输沙方式等在内的淤填总体规划目标设想，并进行了工程成本估算及社会经济效益分析，为处理黄河泥沙和解决采煤沉陷地问题提供了参考。引黄河泥沙充填采煤沉陷地的关键是取沙、输沙和充填。挖泥船取沙技术已使用多年，有很好的设备和技术。管道输送浆液技术也在相关行业如输送精矿、粉煤灰、石油、煤泥、水煤浆和纸浆等方面有很好的实践（廖传华等,2008），可以借鉴和使用。此外，中国在黄河下游开展淤背固堤工作已有50多年的历史，历经自流放淤、提水淤背和机淤固堤三个阶段，其淤筑工艺包括淤区清基与围格堤填筑、泵淤设备和输送管线布设、淤区排水沟与辅道的修筑、淤区吹填、排水与包边盖顶等，为远距离引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地提供了技术参考和重要依据，但经过近40年的改进完善，引黄机淤固堤技术的提升仅限于挖取沙设备功效提高方面。目前引黄淤背固堤生产中存在的主要问题包括挖泥船取沙浓度偏低、输浆距离逐年增加，生产效率下降、黄河断流，影响吸泥船生产、淤背区包边盖顶挖损农地多等，且引黄淤背固堤距离一般都在3km以内（郑万勇等,2003），最远不超过12km（黄文峰等,2006），而远距离（>30km）引黄充填技术由于工艺较为复杂，初期投资高，生产管理难度大，目前在采煤沉陷区的应用还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为解决采煤沉陷区恢复耕地的技术难题，提出一种远距离引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的方法，旨在强调充填位置与需沙量分析、取沙、输沙和充填复耕4个工序的重要性和相互影响，通过各个工序具体实现方法和技术参数的优选，获得具有原表土、较高生产力的农田和实施高效益的引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地工程。

本发明提出的远距离引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地的方法，其特征在于，将采煤沉陷地充填恢复为耕地、所述远距离为输送充填物距离大于30km；包括以下步骤：