[发明专利]城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法

权利要求书

1.城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)沉陷区地质采矿条件信息搜集；

(2)地表沉陷及积水区域预测，采用概率积分法及沉陷预计参数，预计开采工作面上方地表最终下沉值，概率积分法预计公式(I)为：

其中，W(x,y)为地表下沉值，x、y为地表点的坐标，和γ为公式的积分变量；

其中，W₀为地表最大下沉值；W₀＝mqcosα，m为煤层采厚，q为下沉系数，α为煤层倾角；

其中，r为主要影响半径；r＝H/tanβ，H为采深，tanβ是主要影响角正切，D是地下开采范围；

(3)根据步骤(2)得到的地表沉陷值与该地区地形等高线、潜水位高度，预计未来采煤沉陷积水区和未积水区；

(4)针对未来采煤沉陷积水区，遵循土方量平衡和生态效益最大化基本原则，根据步骤(2)得到的地表沉陷值与沉陷积水区最终设计地形，超前于工作面开采或地表稳沉前进行地形治理，在地表移动盆地中间进行挖深，在地表移动盆地边缘地区进行垫高，等地下采煤工作面开挖结束或者地表稳沉后，地表地形正好转变为最终设计地形，然后对不同改造后的地形进行分区治理；

(5)针对未积水区，根据区域地层结构、各煤层老采空区赋存特点及覆岩破坏情况，进行采空区岩体活化分析，划分采空区稳定区和采空区活化影响区；

(6)针对采空区稳定区，根据工作面开采时间与沉陷预计下沉系数，计算残余下沉系数q残，计算公式见公式(II)，将残余下沉系数q残代入公式(I)中，计算地表沉陷残余变形值；

其中，k为调整系数，取值范围为0.5-1.0；

其中，t为开采结束时间，单位为年；

然后，计算采空区覆岩垮落带和导水裂缝带高度；

最后，假设地表能够进行建筑物建设，计算地面建筑物载荷影响深度；

(7)对地表建筑物地基稳定性评价，根据步骤(6)得出的地表残余变形值进行分析，小于I级变形的为稳定，II级变形为基本稳定，II以上变形为不稳定；

(8)根据步骤(7)得到的地表建筑物地基稳定性评价结果，将不受地表变形影响的区域规划成住宅生活区或者商业活动区，提升土地价值。

2.根据权利要求1所述的城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于：步骤(1)中，沉陷区地质采矿条件信息包括采煤沉陷区的地层组成资料、地质构造资料、水文地质资料和矿区煤炭开采资料。

3.根据权利要求1所述的城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于：步骤(4)中，分区治理措施包括平整地种植花草美化环境、斜坡地植被固土和积水区种植水生植物净化水环境。

4.根据权利要求1所述的城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于：步骤(6)中，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中垮落带和导水裂缝带高度预计公式来计算采空区覆岩垮落带和导水裂缝带高度。

5.根据权利要求1所述的城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于：步骤(7)中，同时，覆岩垮落带和导水裂缝带高度与地面建筑物载荷影响深度之和小于煤层开采深度为稳定；如果两者之和大于煤层开采深度，则降低建筑物设计高度，再次对比两者之和与煤层开采深度关系；如果两者之和小于煤层开采深度，这些建筑物属于高度受限建筑物，该区域为建筑受限区，如果仍大于煤层开采深度为不稳定，该区域为禁止建设区，禁止建设建筑物。

6.根据权利要求1所述的城中采煤沉陷区水土资源空间格局重构方法，其特征在于：步骤(8)中，规划具体措施包括：将地表残余影响稳定区域稳沉后规划成住宅生活区或者商业活动区；将建筑受限区根据建筑物高度规划成低矮建筑的商业活动区；将地表建筑物地基稳定性评价结果不稳定的禁止建设区规划成休闲区，对其进行种植树木或草地，修建绿地广场，增设运动娱乐设施，改善城市生态环境，提升城市品位。