[发明专利]一种治理黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝的方法

说明书

本发明公开了一种治理黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝的方法。本发明根据宽大裂缝的发育特点，利用反铲挖掘机进行裂缝治理。依据水土保持原理和土壤重构理论，提出了利用垄沟微地貌改造技术进行塌陷裂缝就地充填的方法，建立了裂缝充填与垄沟修建的之间的数学模型，构建了适合黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝反铲挖掘机充填的工艺流程，为反铲挖掘机裂缝治理提供了技术指导。本发明成果有助于裂缝区土壤重构，促进矿区生态恢复及生态文明建设。

技术领域

本发明涉及黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝治理的新方法。

背景技术

在西部黄土丘陵地区，煤炭资源开采对地表的破坏主要是裂缝。尤其是在煤层埋藏浅，厚度大的区域，地表往往出现较多的发育宽度大于50cm的宽大裂缝。该类裂缝影响程度大，治理难度大。目前还缺少专门研究，无针对性的治理技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种治理黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝的方法。本发明根据裂缝区地形特点，就地取材，实现了宽大裂缝就地掩埋，减少了土方外运，节约了治理成本。本发明成果有助于裂缝区土壤重构，促进矿区生态恢复及生态文明建设。

本发明根据宽大裂缝的发育特点，利用反铲挖掘机进行裂缝治理。依据水土保持原理和土壤重构理论，提出了利用垄沟微地貌改造技术进行塌陷裂缝就地充填的方法，建立了裂缝充填与垄沟修建的之间的数学模型，构建了适合黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝反铲挖掘机充填的工艺流程，为反铲挖掘机裂缝治理提供了技术指导。

本发明的技术方案是：一种治理黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝的方法，其特征是：利用垄沟微地貌改造技术进行塌陷裂缝就地充填，建立了裂缝充填与垄沟修建的之间的数学模型，构建了适合黄土丘陵区采煤塌陷宽大裂缝反铲挖掘机充填的工艺流程，为反铲挖掘机裂缝治理提供了技术指导；具体包括以下三部分内容

一、其中塌陷裂缝就地充填的具体方法是：利用生土垄和种植沟对治理区微地貌进行重塑；生土垄是在裂缝所在的位置，利用生土填高成垄，促进径流就地拦蓄入渗；种植沟是依托取土区进行修建，利用原来地表剥离的表土进行覆盖，增加表土层厚度，改善植被恢复条件；

二、其中裂缝充填与垄沟修建的之间的数学模型如下：

裂缝区单位长度生土垄修建需要填充的土方量V₁可采用下式计算：

公式中，V₁表示单位长度生土垄修建需要填充的土方量，W表示裂缝发育宽度，β表示生土垄的坡角；

单位长度种植沟修建需要剥离的底土的土方量V₂可采用下式计算：

V₂＝[(2W₂+H₃*ctg(θ))*H₃]/2+[(W₂+H₃*ctg(θ))²*sin(a)*sin(180-θ)/(2*sin(θ-a))] (公式2)

公式中，V₂表示单位长度种植沟修建需要剥离的底土的土方量，W₂表示种植沟的宽度，H₃表示裂缝侧底土剥离厚度，θ表示种植沟的坡角，a表示原地面坡度；

基于裂缝就地掩埋，单位长度生土垄修建需要填充的土方量V₁和种植沟修建需要剥离的底土的土方量V₂应当平衡，即：

V₁＝V₂ (公式3)

令,

k₁＝H₃*ctg(θ)