CN103741698B - 黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝进行治理，且塌陷裂缝内的充填结构由下至上分别为垫层、生土层和表土层；塌陷裂缝的治理过程如下：一、治理区段划分：沿纵向延伸方向将需治理裂缝由前至后将划分为多个治理区段；二、分段剥离与交错回填：由前至后对多个所述治理区段分别进行治理，直至完成所有治理区段的治理过程。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、治理效果好，能有效解决现有塌陷裂缝充填方法存在的充填后裂缝重新会出现、裂缝治理效果较差等问题。
Description
技术领域
本发明属于采煤塌陷区裂缝治理技术领域，尤其是涉及一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法。
背景技术
国内西部矿区多位于干旱半干旱地区，尤以黄土丘陵沟壑地貌最为典型。黄土丘陵沟壑区是指地表切割破碎、沟壑密度较大、植被覆盖率低、水土流失严重的黄土黄土低山区。由于黄土丘陵沟壑区水土流失严重，生态环境较为脆弱，该类型矿区连续变形的地表沉陷特征不明显，采煤所引起的地表破坏主要以非连续变形的塌陷裂缝为主。其中，黄土丘陵沟壑区的地质灾害主要为塌陷和与塌陷伴生的地裂缝，其中塌陷的发生主要是由矿区下部的采矿作业而引发，并且受塌陷影响在其周边伴生有多条地裂缝，该地裂缝便为塌陷裂缝，并且在边坡地带多处形成小型滑坡和崩塌，也就是说在边坡较大的黄土丘陵沟壑区采煤过程中，塌陷裂缝经常诱发黄土边坡崩塌，堵塞沟道，破坏植被，加剧水土流失。
现如今，对黄土丘陵沟壑区塌陷地的综合治理技术，国内外相关研究还比较少。尤其对于宽度大于20cm的裂缝，生态破坏严重，有的裂缝直通矿井，这些裂缝如用现有的普通方法进行简单充填，经常会出现裂缝再现的问题，治理效果不理想。这样，不仅对井下安全生产造成威胁，而且不利于地表的生态环境的恢复，并加剧水土流失，为了促使塌陷裂缝区农田生态及植被恢复，必须采取综合措施进行治理。综上，现如今缺少一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、治理效果好的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，能有效解决现有塌陷裂缝充填方法存在的充填后裂缝重新会出现、裂缝治理效果较差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、治理效果好，能解决现有塌陷裂缝充填方法存在的充填后裂缝重新会出现、裂缝治理效果较差等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝进行治理，且塌陷裂缝内的充填结构由下至上分别为垫层、生土层和表土层；所述塌陷裂缝的治理过程如下：
步骤一、治理区段划分：沿纵向延伸方向将需治理裂缝由前至后划分为多个治理区段，多个所述治理区段的数量为N个且其长度均相同，其中N为正整数且N＞3；N个所述治理区段按照布设位置由前至后分别为第1个区段、第2个区段、…、第N个区段；
步骤二、分段剥离与交错回填：由前至后对多个所述治理区段分别进行治理，过程如下：
步骤201、第1个区段治理，包括以下步骤：
步骤2011、第1个区段的表土与生土剥离：对第1个区段左右两侧的表层土和左右两侧上部的生土分别进行剥离，并将剥离的表层土和生土分开堆存；
步骤2012、第2个区段的表土剥离及第1个区段的垫层充填：对第2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离并对剥离的表层土进行堆存；与此同时，对第1个区段的垫层进行充填；
步骤2013、第2个区段的生土剥离及第1个区段的生土层充填：待第1个区段的垫层充填完成后，对第2个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第1个区段内，形成第1个区段的生土层；
步骤2014、第3个区段的表土剥离及第1个区段的表土层充填：对第3个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第1个区段内，形成第1个区段的表土层，此时完成第1个区段的治理过程；
步骤202、下一个区段治理：当前所治理区段为第i个区段，其中i为正整数且i＝2、3、…、N-2，第i个区段的治理过程如下：
步骤2021、第i个区段的垫层充填：待第i个区段的表土与生土均剥离后，对第i个区段的垫层进行充填；
步骤2022、第i+1个区段的生土剥离及第i个区段的生土层充填：待第i个区段的垫层充填完成后，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第i个区段内，形成第i个区段的生土层；
本步骤中，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离之前，第i+1个区段左右两侧的表土已被剥离，且剥离的表土被回填至第i-1个区段内并形成第i-1个区段的表土层；
步骤2023、第i+2个区段的表土剥离及第i个区段的表土层充填：对第i+2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第i个区段内，形成第i个区段的表土层，此时完成第i个区段的治理过程；
步骤203、多次重复步骤202，直至完成第N-2个区段的治理过程；
步骤204、第N-1个区段治理，过程如下：
步骤2041、第N-1个区段的垫层充填：待第N-1个区段的表土与生土均剥离后，对第N-1个区段的垫层进行充填；
步骤2042、第N个区段的生土剥离及第N-1个区段的生土层充填：待第N-1个区段的垫层充填完成后，对第N个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的生土层；
步骤2043、第N-1个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的表土层，此时完成第N-1个区段的治理过程；
步骤205、第N个区段治理，过程如下：
步骤2051、第N个区段的垫层充填：待第N个区段的表土与生土均剥离后，对第N个区段的垫层进行充填；
步骤2052、第N个区段的生土层充填：待第N个区段的垫层充填完成后，将步骤2011中堆存的生土回填至第N个区段内，形成第N个区段的生土层；
步骤2053、第N个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N个区段内，形成第N个区段的表土层，此时完成塌陷裂缝的治理过程。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝进行治理过程中，还需对由塌陷裂缝引起的崩塌区进行治理，所述崩塌区处于沟谷内且其位于沟谷一侧的黄土边坡上；对崩塌区进行治理时，包括以下步骤：
步骤Ⅰ、开挖截流沟：在崩塌区上方开挖一道截流沟；
步骤Ⅱ、栽种植物篱：在崩塌区内栽种多道植物篱，多道所述植物篱由上至下进行布设；
步骤Ⅲ、修建土谷坊：在沟谷的下游修建用于拦截泥沙的土谷坊。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：所述塌陷裂缝内的充填结构中所述生土层与表土层之间还铺有一层覆盖层，所述覆盖层为一层铺在生土层与表土层之间的覆盖料，所述覆盖料为秸秆与黄土均匀混合形成的混合物，且所述覆盖料中秸秆与黄土的体积比为(10～15)︰100。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：多个所述治理区段的长度均为5m～10m。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土分别进行剥离后，均形成该治理区段的表土开挖区；且对各治理区段左右两侧上部的生土分别进行剥离后，均形成该治理区段的生土开挖区；各治理区段的表土开挖区的宽度均大于其生土开挖区的宽度；
N个所述治理区段的表土开挖区的宽度和深度均相同，且N个所述治理区段的生土开挖区宽度和深度均相同；
N个所述治理区段中各治理区段的生土层均位于其生土开挖区内，且各治理区段的表土层均位于其表土开挖区内；
所述表土层和垫层的上表面均为拱形；所述表土开挖区和所述生土开挖区的外侧壁均为由外至内逐渐向下倾斜的斜坡面一，所述表土开挖区和所述生土开挖区的底面均为由内至外逐渐向下倾斜的斜坡面二，所述斜坡面二的坡度为3％～5％，所述斜坡面一的坡度为1︰1～3︰1。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：所述表土层复垦后为耕地或灌草地，当复垦后为耕地时，表土层的厚度不小于40cm且其起拱高度为10cm左右；当复垦后为灌草地时，表土层的厚度不小于20cm且其起拱高度为5cm左右；所述生土层的层厚与各治理区段的生土剥离厚度一致。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为1m±0.2m，剥离的厚度均为50cm±10cm；步骤二中对各治理区段左右两侧的生土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为50cm±10cm，剥离的厚度均为50cm±10cm。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：所述垫层由矸石或黄土充填而成；步骤2012、步骤2021、步骤2041和步骤2051中对垫层进行充填时，由下至上进行充填；充填过程中，待充填至位于垫层的设计标高下方d1的位置时，进行一次振捣；之后，每填高h1振捣一次；其中，d1＝1m±0.2m，h1＝30cm±5cm。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：步骤Ⅰ中所述截流沟包围在崩塌区的顶部与左右两侧；步骤Ⅱ中种植植物篱之前，先对崩塌区进行削坡开级，再在削坡开级后形成的多个台阶上种植植物篱；步骤Ⅲ中土谷坊位于沟谷的谷口处。
上述黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征是：步骤Ⅰ中所述截流沟采用半挖半填的沟埂式梯形断面，沟内底宽为0.4m～0.5m，深0.6～0.8m，沟内两侧坡度均为1∶1；埂顶宽0.4m～0.5m，埂外侧的坡度为1∶1；步骤Ⅱ中削坡开级后形成的阶梯为反坡梯田，所述反坡梯田中多个台阶的宽度均为0.5m～0.6m，高度均为0.5m～1.0m且台阶面的坡度为5°～10°。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且实现方便，投入成本较低。
2、治理速度快且施工效率高，能简便、快速完成塌陷裂缝的治理过程。
3、塌陷裂缝治理效果好，主要适合于地表宽度大于20cm的塌陷裂缝治理，具体是通过分段剥离与交错回填的工艺构造一个适宜植被生长的土壤剖面层次。实际进行治理时，先将第1个区段的表层土和生土分别剥离和堆存，然后将第2个区段上部表土也剥离和堆存，同时可充填第1个区段的垫层，且待垫层施工完成后,将第2个区段的生土进行剥离并充填至第1个区段的开挖区内,形成第1个区段新构土壤的生土层；然后，将第3个区段的表层土剥离回填至第1个区段开挖区，就构成了以第2个区段生土和第3个区段上部表土所组成的新的第1个区段的土壤充填结构,使上部土层仍在上部，下部土层仍在下部；以此类推就可通过这种交错回填实现上述复合自然土壤剖面结构。其中，最后2个个区段的重构需用第1个区段和第2个区段剥离并堆存的土源来回填。因而，具有施工简单、方便，可恢复原有土壤生态环境，加速生态重建等优点。
4、对于边坡较大的黄土沟壑区采煤过程中，采煤塌陷裂缝所诱发的黄土边坡崩塌，采用截流沟+植物篱+土谷坊的模式进行综合治理，具有方法步骤简单、施工方便，可恢复原有土壤生态环境，加速生态重建等优点。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、治理效果好，能有效解决现有塌陷裂缝充填方法存在的充填后裂缝重新会出现、裂缝治理效果较差等问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明塌陷裂缝内的充填结构示意图。
图2为本发明分段剥离与交错回填时的充填状态示意图。
图3为本发明的施工状态示意图。
图3-1为图1中A处的局部放大示意图。
图4为本发明截流沟的结构示意图。
图5为本发明植物篱的结构示意图。
图6为本发明土谷坊的结构示意图。
附图标记说明:
1—塌陷裂缝； 2-1—垫层； 2-2—生土层；
2-3—覆盖层； 2-4—表土层； 3—崩塌区；
4—沟谷； 5—截流沟； 6—植物篱；
7—土谷坊； 8—表层土堆； 9—生土堆；
10-1—表土开挖区； 10-2—生土开挖区。
具体实施方式
本发明所述的一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝1进行治理，且塌陷裂缝1内的充填结构由下至上分别为垫层2-1、生土层2-2和表土层2-4，详见图1；所述塌陷裂缝1的治理过程如下：
步骤一、治理区段划分：沿纵向延伸方向将需治理裂缝1由前至后划分为多个治理区段，多个所述治理区段的数量为N个且其长度均相同，其中N为正整数且N＞3；N个所述治理区段按照布设位置由前至后分别为第1个区段、第2个区段、…、第N个区段。
本实施例中，第1个区段、第2个区段、…、第N个区段分别记作！#区段、2#区段、…、N#区段。
步骤二、分段剥离与交错回填：如图2所示，由前至后对多个所述治理区段分别进行治理，过程如下：
步骤201、第1个区段治理，包括以下步骤：
步骤2011、第1个区段的表土与生土剥离：对第1个区段左右两侧的表层土和左右两侧上部的生土分别进行剥离，并将剥离的表层土和生土分开堆存。
本实施例中，将本步骤中所剥离的表层土和生土分开堆存成表层土堆8和生土堆9。所述表层土堆8和生土堆9分别位于第1个区段的左右两侧。
步骤2012、第2个区段的表土剥离及第1个区段的垫层充填：对第2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离并对剥离的表层土进行堆存；与此同时，对第1个区段的垫层2-1进行充填。
本实施例中，将本步骤中所剥离的表层土堆存至表层土堆8。
步骤2013、第2个区段的生土剥离及第1个区段的生土层充填：待第1个区段的垫层2-1充填完成后，对第2个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第1个区段内，形成第1个区段的生土层2-2。
步骤2014、第3个区段的表土剥离及第1个区段的表土层充填：对第3个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第1个区段内，形成第1个区段的表土层2-4，此时完成第1个区段的治理过程。
步骤202、下一个区段治理：当前所治理区段为第i个区段，其中i为正整数且i＝2、3、…、N-2，第i个区段的治理过程如下：
步骤2021、第i个区段的垫层充填：待第i个区段的表土与生土均剥离后，对第i个区段的垫层2-1进行充填。
步骤2022、第i+1个区段的生土剥离及第i个区段的生土层充填：待第i个区段的垫层2-1充填完成后，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第i个区段内，形成第i个区段的生土层2-2。
本步骤中，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离之前，第i+1个区段左右两侧的表土已被剥离，且剥离的表土被回填至第i-1个区段内并形成第i-1个区段的表土层2-4。
步骤2023、第i+2个区段的表土剥离及第i个区段的表土层充填：对第i+2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第i个区段内，形成第i个区段的表土层2-4，此时完成第i个区段的治理过程。
步骤203、多次重复步骤202，直至完成第N-2个区段的治理过程。
步骤204、第N-1个区段治理，过程如下：
步骤2041、第N-1个区段的垫层充填：待第N-1个区段的表土与生土均剥离后，对第N-1个区段的垫层2-1进行充填。
步骤2042、第N个区段的生土剥离及第N-1个区段的生土层充填：待第N-1个区段的垫层2-1充填完成后，对第N个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的生土层2-2。
步骤2043、第N-1个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的表土层2-4，此时完成第N-1个区段的治理过程。
步骤205、第N个区段治理，过程如下：
步骤2051、第N个区段的垫层充填：待第N个区段的表土与生土均剥离后，对第N个区段的垫层2-1进行充填。
步骤2052、第N个区段的生土层充填：待第N个区段的垫层2-1充填完成后，将步骤2011中堆存的生土回填至第N个区段内，形成第N个区段的生土层2-2。
步骤2053、第N个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N个区段内，形成第N个区段的表土层2-4，此时完成塌陷裂缝1的治理过程。
本实施例中，所述塌陷裂缝1内的充填结构中所述生土层2-2与表土层2-4之间还铺有一层覆盖层2-3，所述覆盖层2-3为一层铺在生土层2-2与表土层2-4之间的覆盖料，所述覆盖料为秸秆与黄土均匀混合形成的混合物，且所述覆盖料中秸秆与黄土的体积比为(10～15)︰100。
所述覆盖层2-3的层厚为10cm±2cm且其宽度与表土层2-4的底部宽度一致。本实施例中，所述覆盖层2-3的层厚为10cm。
本实施例中，多个所述治理区段的长度均为5m～10m。因而，非常方便施工。
实际进行治理时，可以根据具体需要对多个所述治理区段的长度进行相应调整。
本实施例中，步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土分别进行剥离后，均形成该治理区段的表土开挖区10-1；且对各治理区段左右两侧上部的生土分别进行剥离后，均形成该治理区段的生土开挖区10-2；各治理区段的表土开挖区10-1的宽度均大于其生土开挖区10-2的宽度。
N个所述治理区段的表土开挖区10-1的宽度和深度均相同，且N个所述治理区段的生土开挖区10-2宽度和深度均相同。
N个所述治理区段中各治理区段的生土层2-2均位于其生土开挖区10-2内，且各治理区段的表土层2-4均位于其表土开挖区10-1内。
本实施例中，所述表土层2-4和垫层2-1的上表面均为拱形。所述表土开挖区10-1和所述生土开挖区10-2的外侧壁均为由外至内逐渐向下倾斜的斜坡面一，所述表土开挖区10-1和所述生土开挖区10-2的底面均为由内至外逐渐向下倾斜的斜坡面二，所述斜坡面二的坡度为3％～5％，所述斜坡面一的坡度为1︰1～3︰1。
本实施例中，所述表土层2-4复垦后为耕地或灌草地，当复垦后为耕地时，表土层2-4的厚度不小于40cm且其起拱高度为10cm左右；当复垦后为灌草地时，表土层2-4的厚度不小于20cm且其起拱高度为5cm左右；所述生土层2-2的层厚与各治理区段的生土剥离厚度一致。
实际进行治理时，步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为1m±0.2m，剥离的厚度均为50cm±10cm；步骤二中对各治理区段左右两侧的生土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为50cm±10cm，剥离的厚度均为50cm±10cm。
本实施例中，步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土进行剥离时，剥离的宽度均为1m，剥离的厚度均为50cm；步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土进行剥离时，剥离的宽度均为50cm，剥离的厚度均为50cm。
实际施工时，可以根据具体需要，对剥离的厚度和厚度进行相应调整。
实际进行治理时，所述垫层2-1由矸石或黄土充填而成；步骤2012、步骤2021、步骤2041和步骤2051中对垫层2-1进行充填时，由下至上进行充填；充填过程中，待充填至位于垫层2-1的设计标高下方d1的位置时，进行一次振捣；之后，每填高h1振捣一次；其中，d1＝1m±0.2m，h1＝30cm±5cm。
本实施例中，d1＝1m，h1＝30cm。实际施工时，可以根据具体需要，对d1和h1的取值大小进行相应调整。
由上述内容可知，塌陷裂缝1内的充填结构由上至下分别为表土层2-4、覆盖层2-3、生土层2-2和垫层2-1。其中，塌陷裂缝1内的充填结构为所述塌陷裂缝1内重构后的土壤结构，本发明基于所治理黄土丘陵沟壑区的地貌条件及气候特征，并根据遵循土壤学的基本原理，对塌陷裂缝1进行充填，并在塌陷裂缝1内重构出一个适合植被恢复的立地条件，为生态恢复创造良好的立地条件，促进矿区生态文明建设。
其中，表土层2-4是农作物生长及植被恢复的基础，主要参数是厚度，根据复垦后的方向来确定，如果利用方向为耕地，厚度不小于20cm；如果为利用方向为灌草地，表土层厚度不小于20cm。为了防止雨水浸泡导致裂缝区充填区黄土下陷，重构后的表层土2-4上部预留一定的拱高。覆盖层2-3的主要作用是保水、隔水、为植被生长提供养分等；由于西部地区风大，水土流失严重，覆盖层2-3放在地表不易固定，本发明将覆盖层2-3设置在表土层2-4与生土层2-2之间。生土层2-2利用裂缝塌陷裂缝1两侧表土以下的黄土进行充填。垫层2-1利用污染元素的矸石进行填充，如果周围黄土较多，也可使用黄土进行充填。
本实施例中，如图3、图3-1所示，采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝1进行治理过程中，还需对由塌陷裂缝1引起的崩塌区3进行治理，所述崩塌区3处于沟谷4内且其位于沟谷4一侧的黄土边坡上；对崩塌区3进行治理时，包括以下步骤：
步骤Ⅰ、开挖截流沟：在崩塌区3上方开挖一道截流沟5，详见图4。
步骤Ⅱ、栽种植物篱：在崩塌区3内栽种多道植物篱6，多道所述植物篱6由上至下进行布设，详见图5。
步骤Ⅲ、修建土谷坊：在沟谷4的下游修建用于拦截泥沙的土谷坊7，详见图6。
本实施例中，步骤Ⅰ中所述截流沟5包围在崩塌区3的顶部与左右两侧；步骤Ⅱ中种植植物篱6之前，先对崩塌区3进行削坡开级，再在削坡开级后形成的多个台阶上种植植物篱6；步骤Ⅲ中土谷坊7位于沟谷4的谷口处。
本实施例中，步骤Ⅰ中所述截流沟5采用半挖半填的沟埂式梯形断面，沟内底宽为0.4m～0.5m，深0.6～0.8m，沟内两侧坡度均为1∶1；埂顶宽0.4m～0.5m，埂外侧的坡度为1∶1；步骤Ⅱ中削坡开级后形成的阶梯为反坡梯田，所述反坡梯田中多个台阶的宽度均为0.5m～0.6m，高度均为0.5m～1.0m且台阶面的坡度为5°～10°。
实际施工时，可以根据具体需要，对所述截流沟5、削坡开级后形成的阶梯和土谷坊7的尺寸进行相应调整。
实际使用过程中，所述截流沟5的作用是减少坡面径流流入崩塌区3内，防止再次滑塌或水土流失。所述截流沟5布设在崩塌区3的崩口顶部外沿5m左右，从崩口顶部正中向两侧延伸，且崩塌区3的长度以能防止坡面径流进入崩口为准。
所述植物篱6的主要作用是稳定塌积堆，防止发生二次侵蚀。步骤Ⅱ中削坡开级后形成反坡梯田的多个台阶从上到下可采用同一尺寸，也可随地形、土质条件和造林种草要求有所变化。
所述土谷坊7的作用是在崩塌区3下部谷口拦截泥沙，减少埋压下游农田。如表1所示，所述土谷坊7的坝体横断面尺寸，应根据其所在位置的地形条件进行设置。
表1 土谷坊坝体横断面尺寸设计参数表
| 坝高(m)/a | 顶宽(m)/b | 底宽(m)/c | 迎水坡比/d | 背水坡比/e |
| 2 | 1.5 | 5.9 | 1:1.2 | 1:1.0 |
| 3 | 1.5 | 9.0 | 1:1.3 | 1:1.2 |
| 4 | 2.0 | 13.2 | 1:1.5 | 1:1.3 |
| 5 | 2.0 | 18.5 | 1:1.8 | 1:1.5 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝(1)进行治理，且塌陷裂缝(1)内的充填结构由下至上分别为垫层(2-1)、生土层(2-2)和表土层(2-4)；所述塌陷裂缝(1)的治理过程如下：
步骤一、治理区段划分：沿纵向延伸方向将需治理裂缝(1)由前至后划分为多个治理区段，多个所述治理区段的数量为N个且其长度均相同，其中N为正整数且N＞3；N个所述治理区段按照布设位置由前至后分别为第1个区段、第2个区段、…、第N个区段；
步骤二、分段剥离与交错回填：由前至后对多个所述治理区段分别进行治理，过程如下：
步骤201、第1个区段治理，包括以下步骤：
步骤2011、第1个区段的表土与生土剥离：对第1个区段左右两侧的表层土和左右两侧上部的生土分别进行剥离，并将剥离的表层土和生土分开堆存；
步骤2012、第2个区段的表土剥离及第1个区段的垫层充填：对第2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离并对剥离的表层土进行堆存；与此同时，对第1个区段的垫层(2-1)进行充填；
步骤2013、第2个区段的生土剥离及第1个区段的生土层充填：待第1个区段的垫层(2-1)充填完成后，对第2个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第1个区段内，形成第1个区段的生土层(2-2)；
步骤2014、第3个区段的表土剥离及第1个区段的表土层充填：对第3个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第1个区段内，形成第1个区段的表土层(2-4)，此时完成第1个区段的治理过程；
步骤202、下一个区段治理：当前所治理区段为第i个区段，其中i为正整数且i＝2、3、…、N-2，第i个区段的治理过程如下：
步骤2021、第i个区段的垫层充填：待第i个区段的表土与生土均剥离后，对第i个区段的垫层(2-1)进行充填；
步骤2022、第i+1个区段的生土剥离及第i个区段的生土层充填：待第i个区段的垫层(2-1)充填完成后，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第i个区段内，形成第i个区段的生土层(2-2)；
本步骤中，对第i+1个区段左右两侧上部的生土进行剥离之前，第i+1个区段左右两侧的表土已被剥离，且剥离的表土被回填至第i-1个区段内并形成第i-1个区段的表土层(2-4)；
步骤2023、第i+2个区段的表土剥离及第i个区段的表土层充填：对第i+2个区段左右两侧的表层土分别进行剥离，并将所剥离的表层土回填至第i个区段内，形成第i个区段的表土层(2-4)，此时完成第i个区段的治理过程；
步骤203、多次重复步骤202，直至完成第N-2个区段的治理过程；
步骤204、第N-1个区段治理，过程如下：
步骤2041、第N-1个区段的垫层充填：待第N-1个区段的表土与生土均剥离后，对第N-1个区段的垫层(2-1)进行充填；
步骤2042、第N个区段的生土剥离及第N-1个区段的生土层充填：待第N-1个区段的垫层(2-1)充填完成后，对第N个区段左右两侧上部的生土进行剥离，并将所剥离的生土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的生土层(2-2)；
步骤2043、第N-1个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N-1个区段内，形成第N-1个区段的表土层(2-4)，此时完成第N-1个区段的治理过程；
步骤205、第N个区段治理，过程如下：
步骤2051、第N个区段的垫层充填：待第N个区段的表土与生土均剥离后，对第N个区段的垫层(2-1)进行充填；
步骤2052、第N个区段的生土层充填：待第N个区段的垫层(2-1)充填完成后，将步骤2011中堆存的生土回填至第N个区段内，形成第N个区段的生土层(2-2)；
步骤2053、第N个区段的表土层充填：将步骤201中堆存的表层土回填至第N个区段内，形成第N个区段的表土层(2-4)，此时完成塌陷裂缝(1)的治理过程。
2.按照权利要求1所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：采用分段剥离与交错回填的充填方法对所治理黄土丘陵沟壑区存在的塌陷裂缝(1)进行治理过程中，还需对由塌陷裂缝(1)引起的崩塌区(3)进行治理，所述崩塌区(3)处于沟谷(4)内且其位于沟谷(4)一侧的黄土边坡上；对崩塌区(3)进行治理时，包括以下步骤：
步骤Ⅰ、开挖截流沟：在崩塌区(3)上方开挖一道截流沟(5)；
步骤Ⅱ、栽种植物篱：在崩塌区(3)内栽种多道植物篱(6)，多道所述植物篱(6)由上至下进行布设；
步骤Ⅲ、修建土谷坊：在沟谷(4)的下游修建用于拦截泥沙的土谷坊(7)。
3.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：所述塌陷裂缝(1)内的充填结构中所述生土层(2-2)与表土层(2-4)之间还铺有一层覆盖层(2-3)，所述覆盖层(2-3)为一层铺在生土层(2-2)与表土层(2-4)之间的覆盖料，所述覆盖料为秸秆与黄土均匀混合形成的混合物，且所述覆盖料中秸秆与黄土的体积比为(10～15)︰100。
4.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：多个所述治理区段的长度均为5m～10m。
5.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土分别进行剥离后，均形成该治理区段的表土开挖区(10-1)；且对各治理区段左右两侧上部的生土分别进行剥离后，均形成该治理区段的生土开挖区(10-2)；各治理区段的表土开挖区(10-1)的宽度均大于其生土开挖区(10-2)的宽度；
N个所述治理区段的表土开挖区(10-1)的宽度和深度均相同，且N个所述治理区段的生土开挖区(10-2)宽度和深度均相同；
N个所述治理区段中各治理区段的生土层(2-2)均位于其生土开挖区(10-2)内，且各治理区段的表土层(2-4)均位于其表土开挖区(10-1)内；
所述表土层(2-4)和垫层(2-1)的上表面均为拱形；所述表土开挖区(10-1)和所述生土开挖区(10-2)的外侧壁均为由外至内逐渐向下倾斜的斜坡面一，所述表土开挖区(10-1)和所述生土开挖区(10-2)的底面均为由内至外逐渐向下倾斜的斜坡面二，所述斜坡面二的坡度为3％～5％，所述斜坡面一的坡度为1︰1～3︰1。
6.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：所述表土层(2-4)复垦后为耕地或灌草地，当复垦后为耕地时，表土层(2-4)的厚度不小于40cm且其起拱高度为10cm左右；当复垦后为灌草地时，表土层(2-4)的厚度不小于20cm且其起拱高度为5cm左右；所述生土层(2-2)的层厚与各治理区段的生土剥离厚度一致。
7.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：步骤二中对各治理区段左右两侧的表层土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为1m±0.2m，剥离的厚度均为50cm±10cm；步骤二中对各治理区段左右两侧的生土进行剥离时，剥离的宽度和厚度均相同，且剥离的宽度均为50cm±10cm，剥离的厚度均为50cm±10cm。
8.按照权利要求1或2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：所述垫层(2-1)由矸石或黄土充填而成；步骤2012、步骤2021、步骤2041和步骤2051中对垫层(2-1)进行充填时，由下至上进行充填；充填过程中，待充填至位于垫层(2-1)的设计标高下方d1的位置时，进行一次振捣；之后，每填高h1振捣一次；其中，d1＝1m±0.2m，h1＝30cm±5cm。
9.按照权利要求2所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：步骤Ⅰ中所述截流沟(5)包围在崩塌区(3)的顶部与左右两侧；步骤Ⅱ中种植植物篱(6)之前，先对崩塌区(3)进行削坡开级，再在削坡开级后形成的多个台阶上种植植物篱(6)；步骤Ⅲ中土谷坊(7)位于沟谷(4)的谷口处。
10.按照权利要求9所述的黄土丘陵沟壑区采煤塌陷裂缝治理方法，其特征在于：步骤Ⅰ中所述截流沟(5)采用半挖半填的沟埂式梯形断面，沟内底宽为0.4m～0.5m，深0.6～0.8m，沟内两侧坡度均为1∶1；埂顶宽0.4m～0.5m，埂外侧的坡度为1∶1；步骤Ⅱ中削坡开级后形成的阶梯为反坡梯田，所述反坡梯田中多个台阶的宽度均为0.5m～0.6m，高度均为0.5m～1.0m且台阶面的坡度为5°～10°。
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