采煤塌陷地复垦规划设计方案(doc 19页).doc
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- 采煤塌陷地复垦规划设计方案doc 19页 采煤 塌陷 复垦 规划 设计方案 doc 19
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1、采煤塌陷地复垦规划设计方案采煤塌陷地复垦规划设计方案优化优化 我国因采煤造成的塌陷土地已超过 70 万公顷,虽然已有一批塌陷地已经复 垦,但为数很少,仍有一大批塌陷地有待复垦。并且塌陷土地以每年 2.7 万公顷 的速度增长,仅徐州矿区就有 25 万余亩塌陷土地。土地复垦工作任重而道远。 尽管我国土地复垦工作已经取得了一定的成就, 但是采煤塌陷地复垦当中仍存在 很多问题。 仅由于土地复垦规划设计问题造成的损失就是巨大的。 这里有一例子, 1992 年起大黄山乡开始分期实施规划设计的复垦工程,工程全部实施后共复垦 采煤塌陷地 4980 亩,总投入 413.3 万元,亩均复垦投入 830 元/亩。若
2、不进行很 好的规划设计, 每亩投入最小为3000元/亩, 按此计算本区共节约复垦投资1080.7 万元。因此,土地规划方案的制定,选择,优化过程就显得重要起来。 土地复垦是一个多工序的工程系统,它具有复杂性和科学性的特征。矿区土 地复垦项目,既是对矿山建设项目造成环境破坏的治理,究其本身又是一项经济 活动或投资行为,与农民、集体、国家的利益相关。因此,土地复垦规划设计方 案应严格遵守国家和地方的法律法规,应遵循一定的原则,才能避免一些工程的 失败和效益的低下。 1 矿区土地复垦规划设计的内容 一般地说,矿区土地复垦规划所涉及的或跨越的时空范围较大,如一个矿区 一段时间内复垦工程的安排,属于规划
3、的内容,它具有战略性和控制意义。复垦 工程设计则是在规划的基础上, 对局部范围的复垦工程或某一复垦工程的具体施 工工艺进行设计。虽然有许多共同的地方,但并不相同,土地复垦规划设计只是 土地复垦过程中很小的一个组成部分。 土地复垦规划设计在整个土地复垦过程所 处的位置,以及土地复垦各阶段所包含的内容和目标如表 2 所示。 2 矿区土地复垦规划设计的依据和基本要求 2.1 编制土地复垦规划设计的依据 1) 国务院颁布的土地复垦规定及当地复垦法规、政策和实施细则。 2) 有关土地利用的法律、法规,包括中华人民共和国土地管理法 、 3) 中华人民共和国矿产资源法 、 中华人民共和国环境保护法 、 中华
4、 人民共和国城市规划法等国家法律以及地方村镇规划、土地利用总体规划等国 家法律以及村镇规划、土地利用总体规划等实施条例。 4) 有关行业的技术设计规程。 5) 当地国名经济和社会发展规划、计划、以及矿山企业规划和生产计划。 6) 国民经济统计资料。 7) 矿区地质勘探报告以及补充地质调查报告。 8) 开采设计或已开采区域的开采情况。 9) 土地复垦资源调查资料、图件和统计表。 10) 为编制土地复垦规划而设计的专项研究成果。 2.2 编制矿区土地复垦规划设计应遵循的原则 编制矿区土地复垦规划设计除需遵循有关法规政策外, 为使规划设计切实可 行还应遵循下列一些基本原则: 1) 先做总体规划,再作
5、复垦工程设计或小区规划。 2) 因地制宜,综合治理。 3) 近期效益与长远效益相结合。 4) 经济效益、生态环境效益与社会效益相结合。 5) 工程复垦与生物复垦规划统一考虑。 2.3 编制矿区土地复垦规划设计的基本要求 2.3.12.3.1土地复垦规定对土地复垦规划设计的要求土地复垦规定对土地复垦规划设计的要求 (1) 土地复垦规划应与土地利用总体规划相协调。各有关管理部门在应 当根据经济合理的原则和自然条件以及土地破坏状况,确定复垦后的土地用途。 在城市规划区内,复垦后的土地利用应当符合城市规划。 (2) 土地复垦应当与生产建设统一规划。有土地任务的企业应当把土地 复垦指标纳入生产建设计划;
6、建设项目可行性报告和设计任务书应当包括 土地复垦的内容;设计文件应当有土地复垦的章节,明确其复垦任务;工艺 设计应当兼顾土地复垦的要求;可能的情况下,地质勘探阶段就对土地资源给予 土地复垦有关的其他资源进行详细调查。 表 2 土地复垦各阶段所包含的内容和目标 (3) 土地复垦规划应当考虑充分利用邻近的废弃物充填挖损区、塌陷区 和地下采空区。利用废弃物作为土地复垦充填物,应当防止造成新的污染。 2.3.22.3.2 复垦目标对土地复垦规划设计的要求复垦目标对土地复垦规划设计的要求 矿 区 土 地 复 垦 工 程 的 目 标 是 恢 复 破 坏 土 地 的 生 产 力 和矿区生态系统的平衡。而土地
7、是土壤、水、植物和动物群落等的综合体,这一 概念已被广泛接受,因此,复垦不仅是地表的恢复或植被的恢复,而应是组成土 地综合体的每一单元的恢复和重建。 这就要求复垦规划设计应考虑多种因素进行 综合规划,才能达到复垦工程的最终目标。正如美国国家科学研究委员会所述的 那样: 一种合适的复垦目标不一定要求严格的复原采前的地土地特征和景观,而 只是要求建立在地质和水文条件的稳定的、能够保证生态系统结构的地形,这种 地形能为将来的土地利用提供多种方案。 总之,无论哪种复垦形势,其主要目标应是重建永久稳定的景观地形,这种 地形在美学上和环境上能与未被破坏的土地相协调, 对其所在的更大范围的生态 系统做出最大
8、的贡献, 从而最有效的促进其所在的生态系统的稳定和土地生产能 力的提高。 2.4开采沉陷地土地复垦规划的一般程序 阶段 内容 目标 勘测、 调 查 与 分 析 地质采矿调查与评价; 社会经济现状 调查与评价; 社会经济发展计划; 自然资 源调查与评价;环境污染现状调查与评 价;地形勘测 明确复垦问题 的性质, 为总体规划 提供基础资料。 总 体 规 划 结合井下开采范围,确定规划区范 围; 说明规划时间; 选择土地利用方向和 复垦工程措施; 制定分类; 分期复垦方案; 复垦规划方案的优化论证;投资效益预 测; 关于影响复垦规划实施的相关问题及 解决办法的说明 和土地利用总 体规划一起, 为区域
9、 土地利用的合理性 提供保证; 为复垦工 程设计提供依据 复 垦 工 程设计 明确复垦工程设计的对象; 设计达到 总体规划所提出的土地利用方向的工艺 流程和工艺措施、 机械设备选择、 材料消 耗、劳动用工等;实施计划安排;施工旗 帜日期的安排; 工程投入与年经营费、 年 收益的详细计算。 供施工单位施 工 我们认为土地复垦规划设计应包下五个程序(见图)。 原始资料的收集是复垦规划设计的基础, 复垦可行性分析是基于原始资料对 开采沉陷地可垦性进行的研究。复垦方案设计是复垦的总体规划,其关键是决定 复垦土地的利用方向及其合理布局。 复垦工程设计是对复垦工艺过程进行详尽的 规划, 具有可操作性的特点
10、。 复垦的技术经济分析则是对复垦投资与收益的估算, 是决策者决定复垦工程可否实施及资金筹措的关键。这五个程序相互联系、相互 制约、缺一不可。它既反映了一般土地复垦规划设计的程序,又说明了土地复垦 规划设计的主要内容。下面就这土地复垦规划的五大内容(程序)予以详细的讨 论: 2.42.4.1.1设计的原始资料设计的原始资料 收集的原始资料主要包括: (1) 矿山企业生产现状:企业类型、 规模、 产品及产量, 主要的开采方法, 矿山的地理交通位置、隶属关系等。 (2) 矿山企业对土地的破坏现状与预测:开采沉陷地现状,万吨煤沉(塌) 陷率,积水率,积水深度,开采沉陷参数,开采沉陷观测历史及资料,根据
11、开采 设计进行开采沉陷预计并绘制成图。 (3) 待复垦地区的自然状况:自然地形地貌,气象特征,地震、地质、水 文、土壤资料,名胜古迹及国家重要设施资料,土地利用现状,农业区划与国土 规划情况,人口、耕地及社会经济环境等区域经济地理资料,对矿山土地复垦的 要求。其中水文资料包括地下水分布状况及水量、水位、水质化验资料;地表水 体分布、水资源利用情况,洪水位资料,地方水利发展规划等。土地利用现状的 调查应对当地的作物品种、生长状况、供求关系进行详细的分析统计。土壤资料 包括土壤类别及分布情况、土壤各种理化性质及肥力的评价。三种原始资料在文 字叙述的同时,应汇成表格,并应绘制以下图件:矿区交通位置图
12、 1:10001:100000;矿区区域地质图1:5000或1:10000;矿区井上下对照图 1:2000或l:5000;开采沉陷地现状图1:1000或1:2000;土壤图及养分含量图 1:5001:2000 2.42.4.2.2开采沉陷地的可垦性分析开采沉陷地的可垦性分析 (1)环境条件分析 从以下各个方面分析复垦的可行性:开采沉陷地的破坏特征、水文条件、道 路交通条件、给排水与供电条件等。 (2)开采沉陷地区岩石、土壤特性分析 叙述塌陷区的土壤理化特性及生物特性,矿区煤矸石的地球化学特性,潜在 的含肥量,土壤及煤矸石的腐殖质含量(活性有机质)及其它有关的指标,土壤改 良效果预测,塌陷区内存
13、在的岩石对复垦可能带来的影响预测等。 (3)沉陷盆地积水及附近水源的水质分析 通过对水质的分析以确定是否适宜于养鱼,如何合理设计养鱼塘,是否需采 取水质净化措施等。 (4)沉陷地充填复垦的承载力分析 通过对沉陷地的充填复垦的充填物料及充填厚度的分析及承载力试验以决 定复垦地建房的可能性及相应措施。 (5)超前复垦的可行性 对尚未沉陷的土地, 利用开采沉陷预测技术及土地复垦理论对超前复垦可行 性进行评述。 (6)类比性分析 利用聚类分析等方法,充分利用类似于本地区被破坏土地的恢复利用经验, 开采沉陷地可垦性分析应绘制以下图件:沉陷地破坏程度平面图 l:10001:2000;沉陷地剖面图1:500
14、1:2000;开采沉陷预测图15001:2000 2.4.32.4.3复垦方案设计复垦方案设计 主要内容是:叙述复垦的对象、范围、面积,确定复垦土地的利用方向,合 理的地面标高,复垦方案及其工艺特征,复垦方案的优化评述。这一设计中应绘 制: (1)复垦区地形等高线图1:1000或1:2000 (2)复垦规划设计总平面图1:1000或1:2000 2.4.42.4.4复垦工程设计复垦工程设计 详细叙述复垦的土木工程和生物工程的工艺流程,工艺措施,实施计划安排 即机械材料选择,主要工程量,劳动定员,材料消耗计算,工程投资和年经营费 计算。应绘制以下图件: (1)工艺流程详图(应包括复垦工程实施与复
15、垦后改善与管理两个阶段的全 部工艺); (2) 复垦工程实施计划表(应注明进度安排); (3) 工艺措施一览表; (4) 复垦后土壤培肥试验布置图; (5)主要工程量,材料消耗,投资与年经营费等指标一览表。 2.4.52.4.5技术经济分析技术经济分析 对复垦工程进行详尽的技术经济分析以确定复垦效益。应按复垦土地的用 途分类,分别(可列表)列出以下主要技术经济指标:复垦利用的土地面积,复 垦率主要工程量,三材总耗量,工程总投资,单位面积复垦费,人员定额,设 备类型与数量,年收益预测,计算的还本年限以及其它有必要列出的指标。 3 举例说明塌陷地复垦方案优化的过程和方法 3.1 复垦规划区概况 张
16、集煤矿位于徐州市西北约 30km 铜山县刘集镇境内。属于江苏天能集团公 司的下属单位。矿区有陇海铁路和支线符夹铁路穿过,南有徐商公路,30min 可 达徐州市区,交通十分方便。北与夹河矿相邻,西南与义安矿相接,北部以陇海 铁路为界,东部和南部以屯头系露头为限,西部以 29 勘探线与义安井田相接, 开采深度原定为-600m 水平, 现因受京福高速公路的影响, 开采深度暂定为-500m 水平。地质储量 995 万 t,可采储量 607 万 t,主要开采夏桥系 2 层煤,山西组 7 层煤和 9 层煤。其地理坐标为东经 11708,北纬 3416,主副井井口标 高 42m。走向长 2.5km,倾斜宽
17、1.0km,面积 2.5km2。1970 年建矿,1981 年投产, 设计生产能力为 21 万 t/a,2002 年经省局核定生产能力为 15 万 t/a,主要主采 夏桥系 2 层煤及山西组(小湖系)7、9 层煤。其中 7、9 煤为低灰、低硫优质肥煤, 挥发份一般在 28%以上,发热量在 5500 千卡/kg 以上。截止 2003 年底,共生产 原煤 249.5 万 t。 本区气候具有长江流域与黄河流域的过渡性质,而又接近北方气候的特点, 近 40 年来, 降水量年平均 859.1mm,日最大降水量为 225mm,总的表现为降水集中 度高、年变化大。 本区位于徐州煤田九里山向斜的西南边缘,受新
18、华夏系影响,东南向断裂,显 示复式单斜构造,局部煤层倒转成“S”状,井田内总体为一走向变化大的单斜构 造。张集煤矿 1981 年 12 月份投入生产,设计服务年限为 45 年。开拓方式为竖 井开拓,采用走向长壁台阶式采煤法。设计生产能力为 21 万 t/a。截止 2003 年 底张集矿剩余开采服务年限为 10 年。 规划区为张集矿较早的采煤区域,位于煤矿的西南方向,面积约 2800 余亩, 塌陷基本稳定。 3.2 复垦方案及论证 本区虽然由于采煤塌陷造成地表下沉,但是由于地下水位较低,没有大面积 积水现象,也没有由于地下水位接近地表而造成土壤盐渍化。而是由于距离煤矿 较近和附近工矿企业的发展,
19、对由于塌陷造成地势起伏的农田乱掘乱挖,造成一 大批鱼塘和没有利用的取土区, 因此土地复垦的主要目的是土地的平整和大批鱼 塘的处理。 本区治理的有利条件之一就是地表水系发达,本区西部有郑河贯穿而过,近 期排涝水位为 32.13m,远期排涝水位为 32.63m。南部以顺堤河为界,其十年一 遇洪水为 31.13m,只要排灌系统设计合理,规划区的灌溉和排水问题能很好的 解决。 根据水系分布于水文条件和当地地形条件,提出三种设计方案,即: 方案一:平整土地,保留、整理和充分利用已有的鱼塘,在原有的水利设施 的基础上进行修正、改建和扩建。 方案二:利用附近的煤矸石充填鱼塘,平整土地,使之全部变成农田,水利
20、 设施的设置同方案一。 方案三:利用附近的煤矸石充填部分小鱼塘,保留、整理和利用大鱼塘,改 原来主要东西向的水利设施为南北向。 这三种方案中,田、沟、林、路、渠和其他一些附属设施的设计规格基本相 同。 (具体情况见附图) 方案一的优点:工程量不大,投资较小,受益大,对环境的污染小。 方案二的优点:复垦产生的耕地较多,能有效的解决人地矛盾,解决部分煤 矸石的问题。 方案三的优点:兼顾出地率和经济效益,能有效的减少沟渠的数量以及在上 面的投资。 3.3 用模糊综合评判法对各方案进行评估 3.33.3. .1 1 模糊综合评判法简介 综合评判就是对受到多个因素制约的事物或对象做出一个总的评价,这 是
21、在日常生活和科研工作中经常遇到的问题,如产品质量评定、科技成果鉴定、 ai i n 1 1 某种作物种植适应性的评价等,都属于综合评判问题。由于从多方面对事物进行 评价难免带有模糊性和主观性, 采用模糊数学的方法进行综合评判将使结果尽量 客观从而取得更好的实际效果。 模糊综合评判的数学模型可分为一级模型和多级模型,在此仅介绍一级 模型。采用一级模型进行综合评判,一般可归纳为以下几个步骤: (1)建立评判对象因素集 U=u1,u2,un。因素就是对象的各种属性或性 能, 在不同场合, 也称为参数指标或质量指标, 它们能综合地反映出对象的质量, 因而可由这些因素来评价对象。 (2)建立评判集 V=
22、v1,v2,vn。如工业产品的评价,评判集是等级的集 合;农作物种植区域适应性的评价,评判集是适应程度的集合。 (3)建立单因素评判,即建立一个从 U 到 F(V)的模糊映射 f UF VuU i :( ), 0rij1,1in,1jm 由 f 可以诱导出模糊关系,得到模糊矩阵 称 R 为单因素评判矩阵,于是(U,V,R)构成了一个综合评判模型。 (4)综合评判。由于对 U 中各个因素有不同的侧重,需要对每个因素赋予 不同的权重,它可表示为 U 上的一个模糊子集 A=(a1,a2,an),且规定 . 在 R 与 A 求出之后,则综合评判模型为 B=AR。记 B=(b1,b2,bm),它 是 V
23、 上的一个模糊子集,其中 bj=(airij) (j=1,2,m)。 如果评判结果, ,就对其结果进行归一化处理。 3.3.23.3.2 用模糊综合评判法进行优化用模糊综合评判法进行优化 (1)确立评判对象的因素集 判断一个土地复垦规划方案的优劣, 须从环境、 社会、 经济各方面综合考虑, 但是由于以上三个方案对环境和社会的影响差别不大, 并且对环境和社会的影响 数据如果由试验和统计方法来获取需要花费很多资金和精力。 如果凭主观判断又 bj j m 1 1 R rrr rrr rrr m m nnnm 11121 21222 12 缺少必要的经验。本文仅从总投资、年收益、投资回收期、净现值(假
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