基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法，屬于采礦技術(shù)、土地利用和土地復(fù)墾技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：獲取礦區(qū)所在區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃、預(yù)計(jì)參數(shù)信息；采用開采沉陷預(yù)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行地面沉陷模擬，獲取礦區(qū)地表下沉等值線、最大下沉值；基于開采沉陷理論，先確定下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)所對應(yīng)的臨界下沉值，再確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值；根據(jù)耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值以及地表下沉等值線確定耕地?fù)p毀邊界。本發(fā)明方法為土地賠償、征用和土地復(fù)墾方案的編制提供參考依據(jù)，對合理解決工農(nóng)矛盾及土地可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
【專利說明】
基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于采礦技術(shù)、土地利用和土地復(fù)墾技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于沉陷參數(shù)的 采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國人多地少，耕地資源十分緊張，而煤炭資源的大規(guī)模開采，造成耕地資源大面 積損毀，嚴(yán)重威脅我國的糧食安全，制約了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。尤其是我國中部及東部高潛水 位礦區(qū)，土地沉陷后積水嚴(yán)重，大面積的優(yōu)質(zhì)農(nóng)田淪為水域，不能得到合理利用?！吨腥A人民 共和國煤炭法》第三十二條規(guī)定：因開采煤炭壓占土地或者造成地表土地塌陷、挖損，造成 他人損失的，應(yīng)當(dāng)依法給予補(bǔ)償?！吨腥A人民共和國土地管理法》第四十七條規(guī)定:征收土地 的，按照被征收土地的原用途給予補(bǔ)償，征收耕地的補(bǔ)償費(fèi)用包括土地補(bǔ)償費(fèi)、安置補(bǔ)助費(fèi) 以及地上附著物和青苗的補(bǔ)償。耕地?fù)p毀邊界是耕地范圍測算的前提依據(jù)，關(guān)乎企業(yè)、農(nóng) 民、政府的三方利益。但我國目前并沒有統(tǒng)一的耕地?fù)p毀邊界的界定標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)以地表下沉 邊界10mm劃定的沉陷地復(fù)墾范圍過大(采煤形成的沉陷盆地的特點(diǎn)是邊界損毀輕、內(nèi)部損 毀嚴(yán)重(邊緣等值線值小，內(nèi)部等值線值大）），此時(shí)，以l〇mm作為邊界，沉陷邊界區(qū)域有很大 面積耕地只受輕微影響，基本不減產(chǎn)，若按此邊界征地或補(bǔ)償，大大增加征用耕地面積和土 地復(fù)墾成本，從而增加國家經(jīng)濟(jì)支出，浪費(fèi)資源。另一種是礦山企業(yè)與農(nóng)民商議確定的賠償 邊界，這種賠償邊界往往較小，一些耕地已減產(chǎn)而沒在賠償范圍之內(nèi)，導(dǎo)致工農(nóng)矛盾加劇。 我國相關(guān)學(xué)者在耕地?fù)p毀邊界方面的研究很少，復(fù)墾責(zé)任范圍的劃定、損毀耕地研究范圍 的確定基本上都是約定俗成的采用下沉邊界代替耕地?fù)p毀邊界。戚家忠提出用耕地破壞影 響角確定采煤沉陷地范圍，但此耕地?fù)p毀邊界來源于工作經(jīng)驗(yàn)，缺少理論支持。因此，耕地 損毀邊界的確定可以為耕地?fù)p毀范圍的測算提供依據(jù)，為土地賠償、征用和土地復(fù)墾方案 的編制提供參考依據(jù)，對合理解決工農(nóng)矛盾及土地可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為解決上述難題，提出基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的 確定方法，本發(fā)明方法確定了合理的耕地?fù)p毀邊界，為土地賠償、征用和土地復(fù)墾方案的編 制提供參考依據(jù)，確保資源開采與耕地復(fù)墾的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)和諧礦區(qū)建設(shè)。本發(fā)明提出的 基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法，適用于華東煤礦區(qū)耕地?fù)p毀邊界的確 定，該方法是確定下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)中最早開始對耕地生產(chǎn)力產(chǎn)生影響的 參數(shù)所對應(yīng)的邊界作為耕地?fù)p毀邊界(也是復(fù)墾邊界），主要具體包括以下步驟：
[0004] 1)獲取礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃及預(yù)計(jì)參數(shù)信息；
[0005] 2)根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃、預(yù)計(jì)參數(shù)，采用開 采沉陷預(yù)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行地面沉陷模擬，得到礦區(qū)地表下沉等值線、最大下沉值；
[0006] 3)基于開采沉陷理論，根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、預(yù)計(jì)參 數(shù)，先確定下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)所對應(yīng)的臨界下沉值，即耕地?fù)p毀邊界的臨 界下沉值、臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值、臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，再確定耕地?fù)p毀邊界 對應(yīng)的下沉值；
[0007] 4)根據(jù)步驟2)確定的礦區(qū)地表下沉等值線以及步驟3)確定的耕地?fù)p毀邊界對應(yīng) 的下沉值確定耕地?fù)p毀邊界。本發(fā)明主要具有以下技術(shù)特點(diǎn)及有益效果：
[0008] 本發(fā)明從耕地?fù)p毀影響因素即下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)出發(fā)，確定耕地 損毀邊界的三個(gè)臨界值，即臨界下沉值、臨界傾斜值及臨界水平變形值，然后基于開采沉陷 理論，將臨界傾斜值、臨界水平變形值通過積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的下沉值，實(shí)現(xiàn)了耕地?fù)p毀 邊界三個(gè)參數(shù)的統(tǒng)一，進(jìn)而確定耕地?fù)p毀邊界（即確定三個(gè)參數(shù)中最早開始對耕地生產(chǎn)力 產(chǎn)生影響的參數(shù)所對應(yīng)的邊界作為耕地?fù)p毀邊界），為耕地?fù)p毀范圍的測算提供依據(jù)，減弱 企、農(nóng)、政三者的矛盾，促進(jìn)和諧礦區(qū)建設(shè)。本發(fā)明為土地賠償、征用和土地復(fù)墾方案的編制 提供參考依據(jù)，對合理解決工農(nóng)矛盾及土地可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明提出的基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法，具體流程如圖 1所示，具體包括以下步驟：
[0011] 1)獲取礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃及預(yù)計(jì)參數(shù)信息:通過 收集礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然、地質(zhì)、采礦等資料獲得該區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦 計(jì)劃及預(yù)計(jì)參數(shù)信息;其中，自然條件主要包括地面標(biāo)高、潛水位標(biāo)高、地下水臨界深度、農(nóng) 作物不減產(chǎn)的最大坡度、土壤理化性質(zhì)、土地利用現(xiàn)狀;地質(zhì)條件主要包括煤層開采深度、 埋藏深度、煤層傾角、斷層分布、松散層厚度、巖層分布;采礦計(jì)劃主要包括采煤工作面布 置、開采方向、開采時(shí)序、開采方法;預(yù)計(jì)參數(shù)主要包括礦區(qū)地表下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)、 主要影響角正切、開采影響傳播角、拐點(diǎn)偏移距、主要影響半徑(該半徑為煤層開采深度與 主要影響角正切的比值）；
[0012] 2)根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃、預(yù)計(jì)參數(shù)，采用開 采沉陷預(yù)計(jì)系統(tǒng)（已知技術(shù)，基于概率積分法設(shè)計(jì)的系統(tǒng))進(jìn)行地面沉陷模擬，得到礦區(qū)地 表下沉等值線、最大下沉值；
[0013] 3)基于開采沉陷理論，根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、預(yù)計(jì)參 數(shù)，先確定下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)所對應(yīng)的臨界下沉值，即耕地?fù)p毀邊界的臨 界下沉值、臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值、臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，再確定耕地?fù)p毀邊界 對應(yīng)的下沉值;具體包括：
[0014] 3-1)確定耕地?fù)p毀臨界下沉值：（地表下沉，潛水位抬高，當(dāng)?shù)叵滤裆畲笥诘叵?水臨界深度時(shí)土壤含水量增加，土壤發(fā)生鹽漬化，對耕地生產(chǎn)力產(chǎn)生影響。）定義對耕地生 產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的下沉值為耕地?fù)p毀臨界下沉值，用％來表示;該臨界下沉值％根據(jù)礦區(qū) 煤層所在區(qū)域內(nèi)的地面標(biāo)高、豐水期潛水位標(biāo)高及作物根層的地下水臨界深度確定（由于 豐水期的潛水位標(biāo)高大于枯水期的潛水位標(biāo)高，所以耕地?fù)p毀臨界下沉值W P應(yīng)確定為豐水 期臨界下沉值），即
[0015 ] wp - - %a ⑴
[0016] 式（1)中:WPS耕地?fù)p毀臨界下沉值，單位m;H〇為地面標(biāo)高，單位為豐水期潛 水位標(biāo)高，單位m; hi|觸為地下水臨界深度，單位m;
[0017] 3-2)確定耕地?fù)p毀臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值:定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的 傾斜值為耕地?fù)p毀臨界傾斜值，用^來表示；（傾斜對耕地的影響主要為地表傾斜產(chǎn)生的附 加坡度影響農(nóng)作物的生長，所以，耕地?fù)p毀臨界傾斜值^的獲取可以通過確定開采對農(nóng)作 物產(chǎn)量開始產(chǎn)生影響的附加坡度，然后將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的傾斜值。）定義對耕地生產(chǎn)力開始 產(chǎn)生影響的附加坡度為臨界附加坡度，用P臨來表示；（由于不同農(nóng)作物生長對坡度的要求不 同，原有地形坡度坡向也不一致)P臨由保證農(nóng)作物不減產(chǎn)的最大坡度要求和原有地形坡度 坡向共同決定，即公式(2)，此臨界附加坡度P臨對應(yīng)的傾斜值即為耕地?fù)p毀臨界傾斜值i P， 即公式(3):
[0018] P臨彡土P農(nóng)-P地（2)
[0019] ip=l8XP臨(3)
[0020] 上述式中：P臨為開采對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的附加坡度，單位％P農(nóng)為保證農(nóng) 作物不減產(chǎn)的最大坡度要求，當(dāng)產(chǎn)生的附加坡度方向與原地形坡度方向相同時(shí)取"+"，產(chǎn)生 的附加坡度方向與原地形坡度方向相反時(shí)取單位％ P地為原始地形坡度，單位％ ip為耕 地?fù)p毀臨界傾斜值，單位mm/m;
[0021] 根據(jù)開采沉陷理論，結(jié)合步驟1)得到的主要影響半徑，步驟2)得到的最大下沉值， 將臨界傾斜值iP通過積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值W 1P，即：
[0023] 式(4)中:W1P為耕地?fù)p毀臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值，單位m;Wmax為最大下沉值，單位 m; iP為耕地?fù)p毀臨界傾斜值，單位mm/m; r為主要影響半徑，單位m;
[0024] 3-3)確定耕地?fù)p毀臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值:定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影 響的水平變形值為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，用^來表示;臨界水平變形值^可以通過實(shí)測 法、相似模型法、經(jīng)驗(yàn)法和計(jì)算法四種方法獲得;其中，實(shí)測法是根據(jù)地表移動觀測站得到 的地表裂縫發(fā)生時(shí)間和觀測數(shù)據(jù)，求得地表裂縫臨界水平變形值;相似模型法是將煤礦地 質(zhì)條件按一定的比例用相似材料做成模型進(jìn)行模擬開采，分析、推測實(shí)際地表可能出現(xiàn)的 地表裂縫臨界水平變形值;經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)地、結(jié)構(gòu)、已開采破壞情況，或者參考 礦山已有觀測站資料，憑經(jīng)驗(yàn)確定可能發(fā)生地表裂縫的臨界水平變形值；（吳侃教授在阜新 礦業(yè)學(xué)院（自然科學(xué)版)期刊發(fā)表的題為開采引起的地表裂縫深度和寬度預(yù)計(jì)一文中推導(dǎo) 出耕地?fù)p毀水平變形值的計(jì)算方法，）計(jì)算法的計(jì)算公式為：
[0025] ερ = 2(1-μ2) · c · tg(45〇+0.5 Φ )/E (5)
[0026]式(5)中：ερ為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，單位mm/ m;y為土壤的泊松比；c為土壤的 粘聚力，單位MPa; Φ為內(nèi)摩擦角，單位° ; E為彈性模量，單位MPa;
[0027]根據(jù)開采沉陷理論，結(jié)合步驟1)得到的水平移動系數(shù)，步驟2)得到的最大下沉值， 將臨界水平變形值^通過積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，即：
[0029] 式(6)中:Wq為耕地?fù)p毀臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，單位m;Wmax為最大下沉值， 單位m;e P為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，單位mm/m;b為水平移動系數(shù);r為主要影響半徑，單 位m;
[0030] 3-4)確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值:步驟3-1)確定的臨界下沉值WP，步驟3-2) 臨界傾斜值i P對應(yīng)的下沉值Wip，步驟3-3)臨界水平變形值^對應(yīng)的下沉值WEp，三者中的最 小值即為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值（即確定下沉、傾斜、水平變形三個(gè)沉陷參數(shù)中最早開 始對耕地生產(chǎn)力產(chǎn)生影響的參數(shù)所對應(yīng)的下沉值），即：
[0032 ]式(7)中:Wg為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值，單位:m; min {}為取最小值；
[0033] 4)根據(jù)步驟2)確定的礦區(qū)地表下沉等值線以及步驟3)確定的耕地?fù)p毀邊界對應(yīng) 的下沉值確定耕地?fù)p毀邊界:根據(jù)步驟2)確定的下沉等值線，再結(jié)合步驟3)確定的耕地?fù)p 毀邊界對應(yīng)的下沉值Wg，值為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值％的下沉等值線即確定為耕地?fù)p 毀邊界，其圈定的范圍即為耕地?fù)p毀面積。
[0034] 實(shí)施例：
[0035] 本實(shí)施例為華北平原某高潛水位礦區(qū)，礦區(qū)內(nèi)煤層產(chǎn)狀平緩，傾角一般2~13°，結(jié) 構(gòu)簡單，煤層平均埋藏深度在240m~460m，煤層厚度在28.3m左右。礦井田內(nèi)地勢平坦，地面 標(biāo)高變化于+44m~+52m之間，自東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。
[0036] 本實(shí)施例的基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法，其步驟如圖1所 示，包括：
[0037] 1)獲取研究區(qū)所在區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃及預(yù)計(jì)參數(shù)信息:通過收 集研究區(qū)所在區(qū)域的自然、地質(zhì)、采礦等資料獲得該區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃 及預(yù)計(jì)參數(shù)信息；其中，研究區(qū)地表標(biāo)高變化于+44.0m~+52.0m之間，豐水期潛水位標(biāo)高范 圍為+42.5~+50.4m，臨界地下水深度為1.3m，農(nóng)作物不減產(chǎn)的最大坡度要求為0.5° ;煤層 產(chǎn)狀平緩，傾角一般2~13°，煤層平均開采深度在240m~460m，煤層厚度在28.3m左右;研究 區(qū)采用綜采與網(wǎng)下綜放法采煤;地表下沉系數(shù)為0.88,水平移動系數(shù)0.3,主要影響角正切 2.3，開采影響傳播角90-0.65α(α為煤層傾角），拐點(diǎn)偏移距為〇. 〇36H(H為煤層開采深度）， 主要影響半徑；
[0038] 2)根據(jù)研究區(qū)煤層所在區(qū)域的地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃、預(yù)計(jì)參數(shù)，采用開采沉陷預(yù)計(jì) 系統(tǒng)進(jìn)行地面沉陷模擬，得到研究區(qū)地表下沉等值線，地表最大下沉值為6.012m;
[0039] 3)確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值：
[0040] 3-1)確定耕地?fù)p毀臨界下沉值：研究區(qū)內(nèi)地勢平坦，地面標(biāo)高Ho變化于+44~+ 52m，雨季潛水位標(biāo)高即豐水期潛水位標(biāo)高馬.#.范圍為+42.5~+50.4m，該區(qū)域水分充足，土 壤無鹽漬化，臨界地下水深度hu觸約為1.3m。將地面標(biāo)高、豐水期潛水位標(biāo)高及臨界地下水 深度代入公式(1)可得，礦區(qū)耕地?fù)p毀臨界下沉值％為0.2~0.3m。
[0041] 3-2)確定耕地?fù)p毀臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值:研究區(qū)原地形坡度很小，可忽略，植 被繁盛，無水土流失。根據(jù)實(shí)地調(diào)查知，研究區(qū)滿足農(nóng)作物不減產(chǎn)的最大坡度要求P農(nóng)為0.5 原，根據(jù)公式（2)可知，此時(shí)，臨界附加坡度P臨為0.5°;再由公式（3)可得，臨界傾斜值％為 9mm/m;將i P帶入公式(4)進(jìn)行積分運(yùn)算，可得臨界傾斜值所對應(yīng)的下沉值WiP為0.24m。
[0042] 3-3)確定耕地?fù)p毀臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值:研究區(qū)內(nèi)松散層較厚，應(yīng)用經(jīng) 驗(yàn)法，通過對礦方觀測站資料調(diào)查分析可得，水平變形值達(dá)8mm/m時(shí)開始出現(xiàn)裂縫，即臨界 水平變形值e PS8mm/m;將^帶入公式(6)進(jìn)行積分運(yùn)算，可得臨界水平變形值所對應(yīng)的下沉 值 Wep 為 0.14m。
[0043] 3-4)確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值：對比步驟3-1)確定的臨界下沉值0.2~ 0.3m，步驟3-2)臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值0.24m，步驟3-3)臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值 0.14m，三者中的最小值0.14m為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值，即研究區(qū)采煤沉陷地耕地?fù)p 毀邊界首先是由水平變形所產(chǎn)生的地表裂縫所影響。
[0044] 4)根據(jù)步驟2)確定的礦區(qū)地表下沉等值線以及步驟3)確定的耕地?fù)p毀邊界對應(yīng) 的下沉值確定耕地?fù)p毀邊界:根據(jù)步驟2)確定的下沉等值線，再結(jié)合步驟3)確定的耕地?fù)p 毀邊界對應(yīng)的下沉值0.14m，值為0.14m的下沉等值線即確定為耕地?fù)p毀邊界，其圈定的范 圍1966.38hm2即為耕地?fù)p毀面積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于沉陷參數(shù)的采煤沉陷耕地?fù)p毀邊界的確定方法，其特征在于，該方法包括 如下步驟： 1) 獲取礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃及預(yù)計(jì)參數(shù)信息； 2) 根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的地質(zhì)條件、采礦計(jì)劃、預(yù)計(jì)參數(shù)，采用開采沉 陷預(yù)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行地面沉陷模擬，得到礦區(qū)地表下沉等值線、最大下沉值； 3) 基于開采沉陷理論，根據(jù)步驟1)獲取的礦區(qū)煤層所在區(qū)域的自然條件、預(yù)計(jì)參數(shù)，先 確定下沉、傾斜、水平變形Ξ個(gè)沉陷參數(shù)所對應(yīng)的臨界下沉值，即耕地?fù)p毀邊界的臨界下沉 值、臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值、臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，再確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的 下沉值； 4) 根據(jù)步驟2)確定的礦區(qū)地表下沉等值線W及步驟3)確定的耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下 沉值確定耕地?fù)p毀邊界。2. 如權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括： 3-1)確定耕地?fù)p毀臨界下沉值:定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的下沉值為耕地?fù)p毀 臨界下沉值，用Wp來表示;該臨界下沉值Wp根據(jù)礦區(qū)煤層所在區(qū)域的地面標(biāo)高、豐水期潛水 位標(biāo)高及作物根層的地下水臨界深度確定，即 Wp = H〇-Hq豐-b|觸 (1) 式（1)中：Wp為耕地?fù)p毀臨界下沉值，單位m;化為地面標(biāo)高，單位m;Hq豐為豐水期潛水位 標(biāo)高，單位m; hi觸為地下水臨界深度，單位m; 3-2)確定耕地?fù)p毀臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值:定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的傾斜 值為耕地?fù)p毀臨界傾斜值，用ip來表示；定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的附加坡度為臨 界附加坡度，用P臨來表示;P臨由保證農(nóng)作物不減產(chǎn)的最大坡度要求和原有地形坡度坡向共 同決定，即公式(2)，此臨界附加坡度P臨對應(yīng)的傾斜值即為耕地?fù)p毀臨界傾斜值ip，即公式 (3)： P臨《±P農(nóng)-P地 (2) ip = 18XP臨(3) 上述式中：P臨為開采對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的附加坡度，單位％P農(nóng)為保證農(nóng)作物 不減產(chǎn)的最大坡度要求，當(dāng)產(chǎn)生的附加坡度方向與原地形坡度方向相同時(shí)取"+"，產(chǎn)生的附 加坡度方向與原地形坡度方向相反時(shí)取單位％P地為原始地形坡度，單位％ ip為耕地?fù)p 毀臨界傾斜值，單位mm/m; 根據(jù)開采沉陷理論，結(jié)合步驟1)得到的主要影響半徑，步驟2)得到的最大下沉值，將臨 界傾斜值ip通過積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值Wip，即：式(4)中:Wip為耕地?fù)p毀臨界傾斜值對應(yīng)的下沉值，單位m;Wmax為最大下沉值，單位m;ip 為耕地?fù)p毀臨界傾斜值，單位mm/m; r為主要影響半徑，單位m; 3-3)確定耕地?fù)p毀臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值:定義對耕地生產(chǎn)力開始產(chǎn)生影響的 水平變形值為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，用ερ來表示；臨界水平變形值ερ可W通過實(shí)測法、 相似模型法、經(jīng)驗(yàn)法和計(jì)算法四種方法獲得;其中，實(shí)測法是根據(jù)地表移動觀測站得到的地 表裂縫發(fā)生時(shí)間和觀測數(shù)據(jù)，求得地表裂縫臨界水平變形值;相似模型法是將煤礦地質(zhì)條 件按一定的比例用相似材料做成模型進(jìn)行模擬開采，分析、推測實(shí)際地表可能出現(xiàn)的地表 裂縫臨界水平變形值;經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)當(dāng)?shù)亍廊蕾|(zhì)地、結(jié)構(gòu)、已開采破壞情況，或者參考礦山 已有觀測站資料，憑經(jīng)驗(yàn)確定可能發(fā)生地表裂縫的臨界水平變形值;計(jì)算法的計(jì)算公式為： ep = 2(lV) · C · tg(45°+0.5<l) )/E (5) 式(5)中：ερ為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，單位111111/111;4為±壤的泊松比；[為±壤的粘聚 力，單位MPa; Φ為內(nèi)摩擦角，單位％ Ε為彈性模量，單位MPa; 根據(jù)開采沉陷理論，結(jié)合步驟1)得到的水平移動系數(shù)，步驟2)得到的最大下沉值，將臨 界水平變形值ερ通過積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值Wep，即：式(6)中:Wep為耕地?fù)p毀臨界水平變形值對應(yīng)的下沉值，單位m;Wmax為最大下沉值，單位 m;Ep為耕地?fù)p毀臨界水平變形值，單位mm/m;b為水平移動系數(shù);r為主要影響半徑，單位m; 3-4)確定耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值:步驟3-1)確定的臨界下沉值Wp，步驟3-2)臨界傾 斜值ip對應(yīng)的下沉值Wip，步驟3-3)臨界水平變形值ερ對應(yīng)的下沉值Wep，Ξ者中的最小值即 為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值，即：式(7)中:Wg為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值，單位為取最小值。3.如權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于，所述的步驟4)具體包括： 根據(jù)步驟2)確定的下沉等值線，再結(jié)合步驟3)確定的耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值Wg，值 為耕地?fù)p毀邊界對應(yīng)的下沉值Wg的下沉等值線即確定為耕地?fù)p毀邊界，其圈定的范圍即為 耕地?fù)p毀面積。
【文檔編號】G06F19/00GK106097130SQ201610459654
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】胡振琪, 陳慧玲, 趙艷玲, 黃琴煥
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)