郭廣厚

(山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013)

新泰市礦產(chǎn)資源開發(fā)歷史悠久，開發(fā)礦產(chǎn)種類較多，開發(fā)利用強度大，是典型的資源型城市。2008年新泰市強制關(guān)閉的華源煤礦形成的采空塌陷區(qū)及責(zé)任人滅失的采煤塌陷地區(qū)域。治理責(zé)任主體因不可抗拒的自然因素滅失，屬治理責(zé)任主體滅失礦山。本次評價分析治理工作的范圍為東都鎮(zhèn)采煤塌陷地治理項目區(qū)位于新泰市區(qū)南7 km，項目區(qū)南距京滬高速公路2 km。區(qū)內(nèi)鐵路、公路運輸條件便利?？傊卫韰^(qū)面積為1.09 km2(折合1633畝)。位于東都鎮(zhèn)西都村、東都二村，主要地質(zhì)環(huán)境問題為采煤塌陷地，區(qū)內(nèi)雨季常積水，造成土地養(yǎng)分貧瘠、糧食絕產(chǎn)、減產(chǎn)，生態(tài)環(huán)境遭到破壞。

1 工程勘查

1.1 工程地質(zhì)情況

1.1.1 地形地貌

項目區(qū)位于蓮花山和蒙山山脈兩大分水嶺之間，為半緩階地型丘陵，呈東西帶狀分布，地面高程在158～230 m。項目區(qū)西部地形較平坦，東部起伏較大，總的趨勢是西北部地勢較低，東南部較高。

1.1.2 水文地質(zhì)

區(qū)域?qū)冱S河流域大汶河水系，水系發(fā)育，支流眾多，主要河流有柴汶河、平陽河等。主要水庫有青云湖(東周水庫)，金斗水庫。區(qū)內(nèi)有幾條季節(jié)性河流和沖溝。這些河流大都是雨源型季節(jié)性山洪河道，具有源短流急、暴漲暴落的特點，旱季基本斷流。

1.1.3 地層構(gòu)造

項目區(qū)位于新蒙向斜的南翼，構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造，無明顯的次一級褶曲存在。主要斷層的性質(zhì)為高角度正斷層。區(qū)內(nèi)煤系地層基底為奧陶系，分布地層由老至新依次為奧陶系、石炭-二疊系、侏羅系及第四系、古近系等。

1.1.4 區(qū)域地殼穩(wěn)定性

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2001)，本區(qū)所屬地震動峰值加速度分區(qū)位0.10g，地震基本烈度為7度。

1.1.5 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖活動甚微，僅在東部侏羅系紅色砂巖中，個別鉆孔見有火成巖，煤系地層無火成巖分布。

1.2 煤層頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)特征

華源煤礦區(qū)內(nèi)采空區(qū)面積約11.51 km2，其中老采空區(qū)面積5.64 km2(2002年以前采空區(qū))。水砂充填區(qū)3.51 km2。尚未開采區(qū)分布于礦區(qū)北部，各煤層開采基本情況見表1。

表1 華源煤礦采空區(qū)分布情況

華源煤礦主要開采2、4、6、11、13、15煤層，根據(jù)搜集的有關(guān)礦井資料，通過物探數(shù)據(jù)采集，主要開采煤層的頂?shù)装鍘r性特征如下。

1.2.1 2煤層

偽頂發(fā)育，巖性多為泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚0.3～3 m，裂隙發(fā)育，松散破碎，難以維護(hù)。直接頂板為灰白色中粒砂巖，層位穩(wěn)定，但厚度變化大，一般為0.5～4 m。中砂巖抗壓強度121.62～195.51 MPa，平均152.29 MPa，抗拉強度5.12～7.40 MPa，平均5.94 MPa；底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，平均厚0.7 m，遇水軟化膨脹，常發(fā)生支架鉆底現(xiàn)象。 泥巖的抗壓強度為24.79 MPa，抗拉強度為1.22 MPa，砂質(zhì)泥巖遇水易膨脹。礦井按Ⅳ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

1.2.2 4煤層

頂板粉砂巖，深灰色，易碎，不夠穩(wěn)固，厚3～4 m。F8斷層以東，井下揭露變?yōu)榛野咨?xì)砂巖，致密堅硬。局部偽頂發(fā)育，巖性為泥巖。底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，厚2～2.5 m，其下為灰白色細(xì)砂巖。泥巖抗壓強度22.05 MPa，抗拉強度2.70 MPa；砂質(zhì)泥巖抗壓強度75.56～126.71 MPa，平均101.13 MPa，抗拉強度2.22～5.21 MPa，平均3.92 MPa；粉砂巖的抗壓強度為101 MPa。礦井按Ⅲ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

1.2.3 6煤層

煤層頂板為細(xì)砂巖，淺灰色，下部薄層狀，層理清楚，厚5 m左右，深部局部變?yōu)榉凵皫r，易放頂。煤層底板為細(xì)砂巖，厚層狀，具層理，厚3～4 m。頂、底板抗壓強度為71.34～131.71 MPa，平均101.53 MPa；抗拉強度1.07～1.67 MPa，平均1.39 MPa。礦井按Ⅲ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

1.2.4 11煤層

頂板粉砂巖，深灰色，具層理，自下而上顆粒變細(xì)，顏色變淺，厚12～16 m。屬中等易冒落頂板，厚度大，冒落后能充滿采空區(qū)，巖性穩(wěn)定。粉砂巖抗壓強度45.27～95.75 MPa，平均63.45 MPa，抗拉強度1.74～4.19 MPa，平均2.77 MPa。礦井按Ⅲ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

1.2.5 13煤層

頂板為石灰?guī)r，深灰色，裂隙發(fā)育，且多被方解石及泥質(zhì)充填，厚6～7 m，堅硬，屬難冒落頂板。但由于高低不平，局部有復(fù)合頂板，偶爾不冒落，曾有過復(fù)合頂冒落，造成傷亡事故。抗壓強度為39.7～181.69 MPa，平均106.21 MPa，抗拉強度3.4～5.30 MPa，平均4.62 MPa。底板為細(xì)砂巖，抗壓強度61.54～120.54 MPa，平均84.35 MPa，抗拉強度2.1～5.53 MPa，平均3.7 MPa。礦井按Ⅲ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

1.2.6 15煤層

偽頂為深灰色泥灰?guī)r，分布廣泛，厚0.6～0.8 m，較堅硬，但厚度不一，不易維護(hù)。直接頂板為深灰色泥巖，厚度一般在5 m左右，裂隙較發(fā)育。底板為灰色泥巖，厚2.5～2.8 m，層位穩(wěn)定，富含炭質(zhì)，有時變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖，易碎，抗壓強度為71.83 MPa。礦井按Ⅲ類頂?shù)装骞芾怼?/p>

2 采空塌陷穩(wěn)定性評價

2.1 覆巖破壞和地表塌陷的一般過程

地下煤層采用長壁垮落法開采時，原有煤層將出現(xiàn)大面積的采空區(qū)，破壞了圍巖原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，發(fā)生了指向采空區(qū)的移動和變形。在采空區(qū)的上方，隨著直接頂和老頂巖層的冒落，其上覆巖層也將產(chǎn)生移動、裂縫或冒落，形成冒落帶。

當(dāng)巖層冒落發(fā)展到一定高度，冒落的松散巖塊逐漸充填采空區(qū)，達(dá)到一定程度時，巖塊冒落逐漸停止，而上面的巖層就出現(xiàn)離層和裂縫，形成裂縫帶(見圖1)。

圖1 巖層破壞示意圖

當(dāng)離層和裂縫發(fā)展到一定高度后，其上覆巖層不再發(fā)生離層和裂縫，只產(chǎn)生整體移動和沉陷，即發(fā)生指向采空區(qū)的彎曲變形，形成彎曲帶。

當(dāng)巖層的移動、沉陷和彎曲變形繼續(xù)向上發(fā)展達(dá)到地表時，地表就會出現(xiàn)沉陷、移動和變形，形成移動盆地。在移動盆地內(nèi)，還會出現(xiàn)臺階、裂縫甚至塌陷坑等不連續(xù)變形。

顯然，塌陷和地表的上述移動、變形、塌陷和破壞是隨著采煤工作面的推進(jìn)而逐漸發(fā)生的，因而在時間上是一個動態(tài)過程，在空間也有一定的影響范圍。當(dāng)開采活動停止后，覆巖和地表的移動、變形、塌陷和破壞亦將在一定時間逐漸終止于一定范圍內(nèi)。

2.2 非充分采動時主斷面內(nèi)地表移動和變形規(guī)律

非充分采動是指采空區(qū)尺寸(長度和寬度)小于該地質(zhì)采礦條件下的臨界開采尺寸時，地表最大下沉值未達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大下沉值。該狀態(tài)下主斷面內(nèi)地表移動和變形分布規(guī)律見圖2。

(1)-下沉曲線；(2)-傾斜曲線；(3)-曲率曲線；(4)-水平移動曲線；(5)-水平變形曲線

圖2非充分采動時主斷面內(nèi)地表移動和變形分布曲線

(1)下沉曲線W(x)。下沉曲線的特征點：O為最大下沉點；A、B為盆地邊界點；E1、E2為拐點(下沉曲線凹凸分界點)。下沉曲線的分布規(guī)律：O點有最大下沉值，盆地中心至邊緣下沉值逐漸減少，在盆地邊緣處下沉為0。

(2)傾斜曲線i(x)。分布規(guī)律：盆地邊界點至拐點間傾斜漸增，拐點E1、E2至最大下沉點O傾斜漸減，最大下沉點處傾斜為0。

(3)曲率K(x)。曲線特點：2個相等正極值，1個負(fù)極值。盆地邊緣及拐點處K=0。中央為負(fù)曲率，邊緣為正曲率。

(4)水平移動u(x)。規(guī)律：盆地邊界點至拐點間水平移動漸增，拐點至最大下沉點間水平移動漸減。O點處u=0，拐點處u最大。有2個最大值，但方向相反。

(5)水平變形ε(x)。規(guī)律：3個極值，兩正(拉伸，位于邊界點和拐點之間)、一負(fù)(壓縮，位于最大下沉點)；邊界點及拐點處水平變形為0；盆地邊緣區(qū)為拉伸區(qū)，中部為壓縮區(qū)。i(x)與u(x)、ε與K之間具有相似性，取：

u(x)=Bi(x)

ε(x)=BK(x)

B=0.13～0.18H=br

2.3 充分采動時主斷面內(nèi)地表移動和變形規(guī)律

充分采動是指地表有多個點的下沉值達(dá)到最大下沉值的采動情況。該狀態(tài)下主斷面內(nèi)地表移動和變形分布規(guī)律見圖3。

(1)-下沉曲線；(2)-傾斜曲線；(3)-曲率曲線；(4)-水平移動曲線；(5)-水平變形曲線

圖3水平煤層充分采動時主斷面內(nèi)移動和變形分布規(guī)律

當(dāng)用ψ3角畫的兩條直線在地表交于O1、O2兩點，O1和O2兩點間出現(xiàn)平底時，地表達(dá)到充分采動。

地表達(dá)到充分采動時和非充分采動時相比，有以下幾點不同。(1)下沉曲線中部平底上各點下沉值相等，并達(dá)到該采礦地質(zhì)條件下的最大值。(2)在平底部分內(nèi)，傾斜、曲率、水平變形均為零或接近零；各種變形主要分布在采空區(qū)邊界上方附近。(3)最大傾斜和最大水平移動位于拐點處；最大正曲率、最大拉伸變形位于拐點和盆地邊界點之間；最大負(fù)曲率、最大壓縮變形位于拐點和最大下沉點O之間。

地表移動是采煤工作面推進(jìn)到一定距離時才發(fā)生的，按其形成和發(fā)展過程可劃分為初始期、活躍期、衰退期。

(1)初始期：下沉10 mm(移動期開始時間)至活躍期開始時間為地表移動初始期。

(2)結(jié)束期：連續(xù)6個月下沉值≯30 mm(0.17 mm/d)時，視為地表移動期結(jié)束。

(3)地表移動總時間：從地表移動期開始到結(jié)束時的累計時間。

(4)活躍期：在地表移動總時間內(nèi)，下沉速度>50 mm/月(1.7 mm/d)(煤層傾角<45°)，或大于30 mm/月(煤層傾角>45°)的時間。

(5)衰退期：從活躍期結(jié)束到地表移動期結(jié)束的時間。

據(jù)良莊煤礦和協(xié)莊煤礦等礦山地表移動觀測資料，采用走向長壁式冒落法采煤開采時，自煤層始采至結(jié)束，采空區(qū)地表移動趨勢隨時間變化十分明顯。初始階段和衰退階段地表平均下沉速度小，地表移動變形緩慢，對地面建筑物的影響輕?；钴S階段地表下沉速度迅速增大，地表點的下沉量達(dá)到該測點總下沉量的80%～90%，地表移動變形劇烈，對地面建筑物影響大。

受開采方式和地質(zhì)條件影響，從地表移動期開始至結(jié)束，地表移動總時間各不相同。開采深度越深，移動總時間越長，根據(jù)良莊和協(xié)莊礦山最大下沉與時間關(guān)系估算，工作區(qū)地表移動總時間(天)大約為工作面平均采深(m)的1.8～2.4倍。

充填法開采時，地表下沉值小，下沉速度緩慢，地表移動總時間較冒落法開采時間長。新汶礦區(qū)充填法地表移動總時間為29～55個月，其中，開始期為1～10個月，活躍期為10～18個月，衰退期為18～27個月。

2.4 治理區(qū)采空塌陷穩(wěn)定性分析評價

工作區(qū)內(nèi)原采用水砂充填的方式管理頂板，自然狀態(tài)下，煤礦頂?shù)装寤痉€(wěn)定。但由于井下充填砂層結(jié)構(gòu)松散，在水動力條件發(fā)生急劇改變的情況下，容易被侵蝕掏空，使原采空區(qū)上部巖土體失去支撐而引發(fā)地面沉(塌)陷。尤其是充填深度在100 m以深且水砂充填厚度較大的區(qū)段，易形成地面塌陷、地裂縫等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。如華源礦“8.17”事故發(fā)生后，在排水搶險過程中，水砂充填區(qū)和全冒落區(qū)的自然穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，使得抽水區(qū)附近先后出現(xiàn)了不同程度的地面塌(沉)陷，塌陷深度可達(dá)1.1～2.0 m，同時出現(xiàn)數(shù)條地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。2007年華源“8.17“事故發(fā)生后，華源礦區(qū)內(nèi)所有煤礦均閉坑停產(chǎn)，地下采礦及排水情況停止。另外根據(jù)向當(dāng)?shù)鼐用裨儐柕弥亓芽p以及地表塌陷等區(qū)域近年未發(fā)生較大變化。另外根據(jù)礦山采空地表移動與時間的相互關(guān)系可知，工作區(qū)均處于采空塌陷的結(jié)束和停止期，對地表建(構(gòu))筑物影響較小。因此，治理區(qū)采空塌陷區(qū)現(xiàn)狀屬基本穩(wěn)定。今后在無開礦及強排水的情況下，工作區(qū)屬采空塌陷基本穩(wěn)定區(qū)。

3 治理工程設(shè)計

項目區(qū)地面塌陷地治理應(yīng)因地制宜，益耕則耕，益漁則漁，益林則林。對在田地中的采空塌陷區(qū)根據(jù)實際發(fā)育情況進(jìn)行挖深墊淺，平整覆土，恢復(fù)耕種以及綠化等。首先進(jìn)行積水區(qū)域排水，挖深墊淺修建改造成水塘，然后對塌陷的可修復(fù)的土地進(jìn)行回填覆土平整，再對塌陷區(qū)內(nèi)修建排水渠道和田間道路，新建水塘周邊的道路，最后進(jìn)行部分道路兩側(cè)植樹綠化達(dá)到美觀的視覺效果。

治理工程方案總體部署：根據(jù)塌陷區(qū)的塌陷深度及自然地理條件并結(jié)合該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向進(jìn)行土地利用布局規(guī)劃。采煤塌陷地不均勻沉降造成低洼地段在雨季不能及時排水，造成季節(jié)性積水，農(nóng)田被淹，糧食絕產(chǎn)。因此，塌陷區(qū)以恢復(fù)土地功能為主，削高填低、平整土地，同時在田間加挖排水溝渠，修建田間道路和生產(chǎn)路，加設(shè)綠化帶等治理措施綜合治理塌陷區(qū)。

3.1 田塊規(guī)劃

耕作田塊大小的確定應(yīng)綜合考慮地形起伏，田間工程難易程度以及是否便于耕用和排灌等方面的情況，方田的大小和形狀受田間渠系和道路的走向控制。

規(guī)劃田塊長200～500 m，寬160～200 m，田塊坡降設(shè)計為1/400～1/500，田塊內(nèi)絕對高差控制在±5 cm以內(nèi)，方向以南北向為主。耕作田塊的設(shè)計必須保證排灌暢通，灌排調(diào)控方便，必須保持一定的田面坡度，設(shè)計縱向坡降應(yīng)小于1/500，橫向以水平為宜。為保證耕作田塊的土壤質(zhì)量及當(dāng)年增產(chǎn)，平整時應(yīng)盡量保留耕層熟土，保蓄底墑，打碎土塊，深耕細(xì)作。要重施有機(jī)肥，巧施速效肥，挖方部位的施肥至少應(yīng)為填方部位的2倍，并加強田間管理。

3.2 農(nóng)田田面高程設(shè)計

3.2.1 現(xiàn)狀地面標(biāo)高程

鐵路西側(cè)工程治理區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地面標(biāo)高范圍在162.4～170.0 m，鐵路東側(cè)工程治理區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地面標(biāo)高范圍在167.0～175.0 m，區(qū)內(nèi)采空塌陷(區(qū))塌陷及變形較嚴(yán)重，具有整體沉降，局部集中塌陷的特點，因此恢復(fù)治理及土地平整應(yīng)進(jìn)行田塊劃分，根據(jù)不同地面特征確定相應(yīng)的地面高程。

3.2.2 多年淺層地下水特征

在鐵路西側(cè)西北靠近柴汶河堤壩處有一水井，該水井水位豐水期在6～7 m，枯水期水位在4～5 m，常年平均水位5 m左右，水位年際變化為2 m左右，該水井多年最高水位標(biāo)高為163 m。

在鐵路西側(cè)西北有一水塘，經(jīng)調(diào)查，枯水期水位在3～4 m，豐水期在5～6 m，水位年際變化為2 m左右，該水井多年最高水位標(biāo)高為163.5 m。

根據(jù)柴汶河?xùn)|都站多年監(jiān)測資料顯示，河流水位豐水期在2～4 m，枯水期水位在1～2 m，常年平均水位2 m左右，區(qū)內(nèi)多年最高水位標(biāo)高為165 m。

3.2.3 農(nóng)田最低田面高程的確定

農(nóng)田田面高程設(shè)計應(yīng)符合當(dāng)?shù)貙嶋H及周邊田塊高程，并且與農(nóng)田水利工程設(shè)計相結(jié)合，既能確保農(nóng)田旱澇保收，又能使土方量最小。

經(jīng)計算，鐵路西側(cè)治理區(qū)內(nèi)土地最低田面高程設(shè)計為163.9 m；鐵路東側(cè)治理區(qū)內(nèi)土地最低田面高程設(shè)計為169.0 m。

3.3 土地平整治理工程

根據(jù)擬恢復(fù)治理區(qū)內(nèi)地形現(xiàn)狀和采空塌陷(區(qū))特征，結(jié)合設(shè)計最低地面高程和治理工程措施特點，將區(qū)內(nèi)分為簡單平整區(qū)、削高填低平整區(qū)、充填墊淺平整區(qū)。在平整前，首先要將表層熟土進(jìn)行剝離，剝離厚度為0.7 m。剝離的表土臨時堆放在項目區(qū)內(nèi)，待回填渣土至設(shè)計標(biāo)高后，再將剝離的表土覆在地塊內(nèi)。

簡單平整區(qū)：對于采空塌陷(區(qū))值深度較小，地面略顯凸凹不平，平均高程高于作物保持正常生長的地下水位臨界標(biāo)高，其土層并未發(fā)生較大改變，土壤養(yǎng)分狀態(tài)無變化，無需進(jìn)行充填墊淺治理，稍作簡單平整即可耕種，土地平整可直接用推土機(jī)推土或人工進(jìn)行平整。

削高填低平整區(qū)：該區(qū)域地表不會產(chǎn)生積水現(xiàn)象，地塊保墑、保水、保肥效果變差，不便耕種，可采用挖高填低、推土整平的方法，可以通過推土機(jī)或鏟式拖運機(jī)直接在田塊內(nèi)進(jìn)行平整。土地平整一般以新規(guī)劃田塊為單位進(jìn)行，使整個治理田塊內(nèi)地面標(biāo)高基本一致。對于鐵路東側(cè)低洼區(qū)，由于采煤塌陷致使該區(qū)域北部整體下沉，形成塌陷盆地，雨季形成積水，易發(fā)生內(nèi)澇，排水困難，為此，采用剝離表土、削高填低、夯實、回填表土的方式，整理田塊地勢走向，修建排水溝渠，亦有利于雨季排水。設(shè)計標(biāo)高169.2～173.9 m，地勢由東北向西南傾斜。地形坡降比≮3‰。本區(qū)共劃分為12個地塊，修建田間道路和排水溝。

充填墊淺平整區(qū)：地表會產(chǎn)生積水或季節(jié)性積水，可能會無法正常耕種，按照其他礦區(qū)的經(jīng)驗，可以采取墊淺和充填的治理措施。充填墊高地區(qū)經(jīng)過平整和疏導(dǎo)排灌系統(tǒng)成為平地后可以繼續(xù)耕種。對于鐵路西側(cè)低洼區(qū)，由于地勢較低，地下水位較淺，在雨季，容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，為此，采用剝離表土、回填煤矸石、夯實、回填表土的方式，抬高田塊地勢，以有利于雨季排水。

3.4 道路工程

按照方便田間作業(yè)以及農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)用物資的運輸、節(jié)省耕地的原則，結(jié)合礦區(qū)內(nèi)已有道路狀況，布設(shè)田間道和生產(chǎn)道。田間道作為居民點與項目區(qū)的通道，貫穿整個項目區(qū)，與區(qū)內(nèi)外公路相連；生產(chǎn)路是通往田間的道路，沿每塊方田布置，并與田間道相通，田間道布置基本與生產(chǎn)路垂直，并與主要田間道相連。共布設(shè)1條主干道，9條生產(chǎn)路。

修建田間路(主干道)規(guī)格為：路面寬8 m，高出地面0.5 m，邊坡為1.5∶1，路基為素土夯實，鋪設(shè)20 cm三灰土，路面采用30 cm泥結(jié)碎石鋪設(shè)夯實；修建田間路(生產(chǎn)路)規(guī)格為：路面寬4 m，高出地面0.3 m，邊坡為1∶1，路基為素土夯實，鋪設(shè)10 cm三灰土，路面采用20 cm泥結(jié)碎石鋪設(shè)夯實。

3.5 排水工程

利用自然地勢，控制排水溝底部標(biāo)高確保汛期水能排得出，使區(qū)內(nèi)地面雨水經(jīng)砌石溝渠和非砌石大溝渠流入周圍河流或排洪渠道，排出工作區(qū)外，確保農(nóng)田汛期不受災(zāi)。

根據(jù)項目區(qū)多年來的灌溉與排水實踐，以及通過對項目區(qū)歷年降水資料和地下水埋深及其變幅等資料的分析，項目區(qū)排水系統(tǒng)原有的排水標(biāo)準(zhǔn)不能夠滿足灌區(qū)的排水要求，按照《灌溉與排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50288-99)的要求，在設(shè)計道路兩側(cè)修建排水溝，設(shè)計排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。排水溝采用明溝排水，設(shè)排水干溝、農(nóng)溝二級。排水干溝以整修原有溝渠為主，為鐵路西側(cè)一條寬10 m的挖方溝渠，邊坡比1∶1；農(nóng)溝為新修，為漿砌毛石結(jié)構(gòu)。

農(nóng)溝設(shè)計尺寸為寬2.15 m、深1.1 m的砌石生產(chǎn)溝渠，砌石溝渠采用強度M30毛石、片石，M7.5砌漿砌筑，有利于排水、灌溉；混凝土壓頂厚度≮10 cm，強度標(biāo)號C20；水渠基礎(chǔ)應(yīng)采用蛙式夯機(jī)進(jìn)行夯實。

溝渠與道路交匯處布設(shè)一個過路涵管，規(guī)格為內(nèi)徑70 cm，壁厚10 cm的鋼筋混凝土管。砌石生產(chǎn)渠內(nèi)每隔20～35 m布設(shè)一個進(jìn)地過路涵管，規(guī)格為內(nèi)徑50 cm，壁厚10 cm的鋼筋混凝土管，非砌石大溝渠過一般行人生產(chǎn)小道可采用水泥預(yù)制板連接，過行車道路涵管尺寸根據(jù)實際情況適當(dāng)放大，并可采取多管并聯(lián)的方式布設(shè)。

3.6 防護(hù)林工程

林木綠化帶主要是修復(fù)的生產(chǎn)路兩側(cè)以及水塘道路的外側(cè)。林木的株距2.5 m。生產(chǎn)路兩側(cè)樹種為速生楊樹，水塘附屬路外側(cè)樹種為垂柳。苗木選用優(yōu)質(zhì)健壯2年以上實生苗，株高2～2.50 m，采用布點挖穴栽植，挖穴規(guī)格為50 cm×50 cm×50 cm。

3.7 地面變形監(jiān)測

治理施工完成后，對重點地段進(jìn)行必要的監(jiān)測，以保障采煤塌陷地治理施工質(zhì)量。監(jiān)測內(nèi)容主要為工程治理后地面變形程度監(jiān)測，能否達(dá)到預(yù)期的治理效果。

Ⅰ區(qū)共布設(shè)7條監(jiān)測線，共49個監(jiān)測點。設(shè)計埋設(shè)監(jiān)測點標(biāo)石49個。監(jiān)測頻率為每月1次，監(jiān)測時間至治理工程完成后半年。地面變形監(jiān)測點標(biāo)石樣式見圖4。

4 結(jié)語

本次治理的3個片區(qū)的采空區(qū)均為老采空區(qū)，開采時間均較早(2000年以前開采)或水砂充填區(qū)。工作區(qū)均處于采空塌陷的結(jié)束和停止期，對地表建(構(gòu))筑物影響較小。治理區(qū)采空塌陷區(qū)現(xiàn)狀屬基本穩(wěn)定。今后在無開礦及強排水的情況下，工作區(qū)屬采空塌陷基本穩(wěn)定區(qū)。

圖4 地面變形觀測樁結(jié)構(gòu)及埋設(shè)示意圖

本采煤塌陷地治理設(shè)計以恢復(fù)地質(zhì)環(huán)境，恢復(fù)土地功能、保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保障人民群眾生產(chǎn)、生活安全為目標(biāo)，因地制宜，科學(xué)規(guī)劃，實現(xiàn)治理效果與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證設(shè)計方案的合理性和完整性。通過采煤塌陷地綜合治理，治理區(qū)內(nèi)田間道路、排水工程將全部配套，治理區(qū)內(nèi)塌陷地及采煤過程中占用的及廢棄的耕地將得到開發(fā)利用，增加了區(qū)內(nèi)耕地面積及規(guī)劃了田間土地的布局，極大地改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從而保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)增長和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。