矿区土地复垦方案编制中土地破坏程度评价研究

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3. 1 指标选择原则
本研究在指标选择时坚持以下原则 。 (1)代表性 。反映破坏程度的指标有多个 ,选 择有代表性的关键指标 。 (2)独立性 。避免指标相互重叠和重复评价 。 (3)可获得性 。选择的指标必须通过科学的预 测方法能够得到 。
3. 2 指标体系构建
根据表 1所列的沉陷土地的物理特征 ,考虑指 标选择原则 ,构建评价指标体系如表 2所示 。
(1)下沉 。和开采沉陷学中的下沉相对应 ,可 通过数学模型算出 。是否积水可通过下沉值与地下 潜水位埋深相比得出 。
(2)倾斜 。和开采沉陷学中的倾斜相对应 ,可 通过数学模型算出 。其中附加坡度由经验公式可 知 :附加坡度 =倾斜 /18,单位为 ( °) 。
(3)裂缝 。可通过水平变形值的大小预测出裂 缝发生的大致范围 ,裂缝的宽度与地表有无第四纪 松散层及其厚度 、性质和变形值大小密切相关 。若 第四纪松散层为塑性较大的粘性土 ,一般在地表拉 伸变形值超过于 6~10 mm /m 时 ,地表才发生裂隙 。 塑性小的砂质粘土 、粘土质砂等 ,地表拉伸变形值超 过 2~3 mm /m 时 ,地表即可发生裂缝 。根据山西地 区的研究 ,黄土在水平拉伸变形达到 2 mm /m 左右 即可出现微小的裂缝 [ 2, 6 ] 。
(3)重度破坏 。土地严重破坏 ,丧失原有功能 。 由于挖损 、压占是对原有土地类型的彻底破坏 , 可直接认定为重度破坏 。而对沉陷土地来说 ,引起 的破坏形式多样 ,情况比较复杂 ,需选定指标进行评 价 ;对于污染土地来说 ,污染程度不同则破坏程度不 同 ,因此 ,本研究着重就沉陷土地和污染土地的破坏 程度进行研究 。 3 沉陷土地破坏程度评价
关键词 矿区 土地复垦 破坏程度 评价
Study on the A ssessm en t of Land D estroy D egree in M ine Land Reclama tion D esign Zhao Yanling Huang Q inhuan Xue J ing Peng Haiyan
中国矿业大学通过模拟试验研究了淮南矿区裂 缝发育规律及极限深度 、宽度的数学模型 [ 6 ] 。根据 弹性力学理论 ,结合模型试验 ,仅考虑自重作用的压 应力 ,不考虑由于开采而引起的附加压应力 ,得到地 表裂缝发育极限深度的计算公式
h = 2 /γ· ( 1 +μ) ·C ·tan ( 45 + 0. 5φ) , 式中 , h为裂缝发育极限深度 , m;γ为土壤的密度 , kg /m3;μ为泊松比 ; C为土体的粘聚力 , M Pa;φ为土 壤的内摩擦角 ( °) 。
塌陷坑
地下物采空 ,地表 出现非连续变形 ,断裂
堑沟 、裂缝 漏斗状
下沉范围内
急倾斜矿层或 浅层开采区
污染 与污染物质接触 土地质量下降 矿区范围及周边
2 土地破环程度分级 每种破坏形式对土地的破坏程度均不同 ,相应
采取的复垦措施也会有所区分 ,因此 ,有必要对土地
赵艳玲 (1976—) ,女 ,中国矿业大学 (北京 )资源与安全工程学院测 绘与土地科学系 ,讲师 , 100083 北京市海淀区学院路丁 11号 。
在南部丘陵山区 ,地貌起伏大 ,开采下沉对原地
赵艳玲等 :矿区土地复垦方案编制中土地破坏程度评价研究 2009年第 5期
表影响不大 ,而且南部雨水充沛 ,植被覆盖度高 ,微 小的附加坡度对当地水土流失情况影响不大 。对于
急倾斜矿层或埋藏较浅资源 ,还应考虑塌陷坑 。综 合来说 ,裂缝是该地区破坏程度评价的必选指标 ,塌 陷坑为可选指标 ,具体划分标准由实地调查所得 ,表
1 矿产开采对土地的破坏机制 矿产开采对土地的破坏形式分为挖损 、压占 、沉
陷和污染 4种类型 ,其产生的原因和特征 、发生范围 等见表 1[ 3 ] 。露天矿开采造成露天采场的挖损和排 弃物的压占 ,井下矿开采造成沉陷和排弃物的压占 , 污染在所有矿山均有发生 ,但金属矿山尤为突出 。
表 1 矿产资源开采对土地破坏形式 、原因和特征
( Ch ina U n iversity of M in ing and Technology (B eijing) ) Abstract A ssessment of land destroy degree is an important basis for land reclamation p lanning. The paper highlights the index system and its acquisition method for assessing the subsidence2caused land destroy degree, and describes the in2 dex selection and classification standard for different areas, p roviding reference to land reclamation p lanning. Keywords M ining area, Land reclamation, Destroy degree, A ssessment
Series No. 395 M ay 2009

属 矿 山
M ETAL M INE
2总00第9年第3955期期
矿区土地复垦方案编制中土地破坏程度评价研究
赵艳玲 黄琴焕 薛 静 彭海燕
(中国矿业大学 (北京 ) )
摘 要 土地破坏程度评价是土地复垦规划的重要依据 ,通过分析矿产开采对土地的破坏机制 ,重点提出沉 陷土地破坏程度评价的指标体系及获取方法 ,并针对不同地区的指标选择和分级标准进行论述 ,为编制土地复垦 方案提供借鉴 。
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区 。但在浅部缓倾斜或倾斜煤层开采 ,地表有非连 续性破坏时 ,也可能出现漏斗状塌陷坑 [ 4 ] 。塌陷坑 对土地的破坏程度由塌陷坑的直径 、深度表示 。
3. 3 指标的获取
据开采沉陷学理论 ,描述地表移动和变形的指 标是下沉 、倾斜 、曲率 、水平移动 、水平变形 、扭曲和 剪切变形 。对前 5 种指标的规律已研究得比较充 分 ,而对扭曲和剪切变形的研究使用尚不广泛 [ 5 ] 。
表 5 黄土高原地区破坏程度评价指标及划分标准
破坏等级
裂缝宽度 / cm
附加 坡度 / ( °)
下 沉 /m
轻 度
< 10
<3
< 1. 0
中 度 10~30 3~7 1. 0~3. 0
重 度
> 30
>7
> 3. 0
塌 陷 坑
直径 /m 深度 /m
< 0. 5
< 0. 2
0. 5~1. 0 0. 2~0. 5
(2)倾斜 。地表下沉过程中 ,地表发生不均匀 沉降 ,使地表倾斜 ,从而产生附加坡度 。
(3)裂缝 。地表下沉时引起拉伸变形 ,当拉伸 达到一定值时引起地表的张裂 。裂缝对土地的破坏 程度由裂缝宽度和深度情况所表示 ,由于裂缝宽度 与深度存在一定的关系 ,所以只选择裂缝的宽度即 可。
(4)塌陷坑 。多出现在急倾斜煤层开采的地
裂缝发育的最大宽度 K与最大深度之间大体上 呈正比例关系 ,即 K = 0. 015h。但不能预测出裂缝 的间距 。
(4)塌陷坑 。对于急倾斜煤层可利用开采沉陷 学理论预测下沉值得到 ,对于埋藏较浅煤层需通过 相似地区类比得到 。
3. 4 指标的应用
由于我国区域辽阔 ,各地自然地貌地形条件不 同 ,不同区域在进行土地破坏程度评价时可从上述 指标体系中进行选择 。
土地复垦是保障耕地占补平衡的重要手段 ,由 于土地整理新增耕地的潜力有限 ,土地复垦的地位 日益提高 。《关于加强生产建设项目土地复垦管理 工作的通知 》(国土资发 [ 2006 ] 225 号 )和《关于组 织土地复垦方案编报和审查有关问题的通知 》(国 土资发 [ 2007 ]81号 )要求所有在建矿山企业和生产 矿山企业必须编制土地复垦方案 ,否则不予批复建 设用地申请和采矿权证 ,不予通过年检 。土地破坏 程度评价是编制土地复垦方案的关键环节之一 ,其 结果是土地复垦规划的重要依据 ,因此 ,土地破坏程 度评价研究意义重大 。
·161·
总第 395期 金 属 矿 山 2009年第 5期
破坏程度进行评价 ,一般将评价结果划分为轻度 、中 度 、重度 3个等级 。
(1)轻度破坏 。土地破坏轻微 ,基本不影响土 地功能 。
(2)中度破坏 。土地破坏比较严重 ,影响土地 功能 。
破坏形式
产生原因
物理特征
发生范围
挖损
岩土层 被剥离移走
原有土地 类型消失
被剥离区域
压占
土地被外来 物质压覆
原有土地 类型消失
被压占区域
下沉
地下物采空 , 地表连续变形
下沉盆地 、积水
采空区上方

倾斜
地下物采空 ,地表 发生不均匀沉降
坡地 (附加坡度 )
采空区 上方周边区

裂缝及台阶
地表下沉时 引起的拉伸变形
考虑塌陷坑 。因此 ,附加坡度 、是否积水是破坏程度
分析的决定性因素 ,塌陷坑为可选指标 ,表 4为参考 标准 。
表 4 中东部平原地区破坏程度评价指标及划分标准
破坏等级
轻 度 中 度 重 度
附加坡度 / ( °)
<3 3 ~7
>7
是否积水
非积水 季节性积水 常年积水
塌 陷 坑
直径 /m
深度 /m
极限条件法等 ,本研究建议采用极限条件法 ,即按照 破坏最严重的某一个指标确定破坏程度 。例如 ,对 于中东部平原区的高潜水位地区来说 ,在下沉盆地 的底部地表原因是 ,在土地破坏程度分析时每个指 标均起决定性作用 ,因此 ,某一指标达到严重程度 时 ,对该地区的破坏程度就为严重破坏 。
> 1. 0
> 0. 5
西部草原沙漠化地区 ,一般地表起伏不大 ,属微 丘陵地区 ,但水土流失严重 ,破坏程度分析指标必选
裂缝和附加坡度 。该区域的煤炭资源埋藏较浅 ,地
表易出现塌陷坑 ,因此 ,对于急倾斜矿层或埋藏较浅 资源的矿区 ,也应该选择塌陷坑 (表 6) 。
3. 5 评价方法
评价方法可采用综合指数法 、模糊综合评判法 、
3为参考标准 。
表 3 南部丘陵山区土地破坏程度评价指标及划分标准
破坏等级
轻 度 中 度 重 度
裂缝宽度 / cm
< 10 10 ~30
> 30
塌 陷 坑
直径 /m
深度 /m
< 0. 5
< 0. 2
0. 5~1. 0
0. 2~0. 5
> 1. 0
> 0. 5
中东部平原地源自文库是我国的农业生产区 ,土层厚
< 0. 5
< 0. 2
0. 5~1. 0 0. 2~0. 5
> 1. 0
> 0. 5
黄土高原地区地表被松散沙层覆盖 ,地貌支离 破碎 ,沟壑纵横 ,地表侵蚀强烈 ,地裂缝和倾斜引起
的附加坡度的出现会加剧当地水土流失 。据山西省
的相关研究 ,该地区土地破坏程度评价指标主要有 裂缝的宽度 、下沉 、附加坡度 ,参考标准划分见表 5。
表 2 沉陷土地破坏程度评价指标体系
目标层
土地 破坏 程度
准则层
下沉 倾斜 裂缝 塌陷坑
指标层
下沉值 积水状况 附加坡度
宽度 直径 深度
单 位 m
( °) cm m m
(1)下沉 。在开采影响波及到地表以后 ,受采 动影响的地表从原有标高向下沉降 ,引起地表塌陷 , 从而形成塌陷盆地 ;当下沉值大于当地潜水位埋深 时 ,会出现积水 。
度大 ,且多为粘土层 ,所以当变形发育至地表时 ,其 破坏强度将减弱 ,裂缝减小 ,在耕作时可自动闭合 ;
倾斜会导致附加坡度的出现 ,使原有地貌变得凹凸
不平 ,影响农业生产 ;在高潜水位地区 ,地面下沉抬
高了地下水位 ,致使地面出现积水 ,土地失去了农业
生产功能 。对于急倾斜矿层或埋藏较浅资源 ,也应
由于我国采矿导致的土地破坏形式多样 ,不同 地区土地破坏程度不尽相同 ,需根据不同特点选取 不同的评价指标 。郑南山等 [ 1 ] 依据徐淮矿区开采 破坏特点 ,选取坡度 、地下水埋深 、土壤盐分 、积水状 况 、灌排条件 、土壤退化系数等 6个指标进行了破坏 程度分级 ;胡海峰等 [ 2 ]对山西的土地破坏程度分级 指标进行了研究 。针对土地复垦方案编制发生在矿 产资源开采之前 ,土地破坏是通过预测得出的特点 , 要求评价指标也必须能够预测 。本研究以此为出发 点针对土地破坏的典型形式提出土地破坏程度分析 的指标和方法 ,为土地复垦规划提供支持 。
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