采煤沉陷土地损毁程度评价软件系统研究

匡 伟 时 代 刘立忠 姜 升

(中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000)

采煤沉陷土地损毁程度评价软件系统研究

匡 伟 时 代 刘立忠 姜 升

(中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000)

针对采煤沉陷区土地损毁程度评价工作量大、易出错的问题，以地表岩移预计为基础，建立多因素评价的指标体系，设计了土地损毁程度分级标准，提出了基于概率统计的土地损毁计算方法，并研制了Windows平台下的采煤沉陷土地损毁程度评价软件系统，使土地损毁程度评价更趋科学合理，同时工作效率大大提高。

采煤沉陷 土地损毁程度评价 指标体系 分级标准

采煤沉陷导致地表大面积土地损毁[1]。在国家加快建设资源节约型、环境友好型社会的背景下，国内已广泛开展土地复垦和矿山地质环境治理工作。然而在土地复垦和矿山地质环境保护与恢复治理方案编制中，土地损毁等基础数据的获取依赖于传统的手工统计。手工统计方法以土地利用现状图中的地类图斑数据作为基础数据，依据下沉、水平变形、倾斜等岩移预计结果参数，逐个对比分析，并记录下结果。此方法不仅工作量大、繁琐,而且易出错。因此需寻求更为科学合理的方法，使传统的手工统计、单因素分析、定性描述的方法发展为多因素决定、定性描述和定量计算相结合，统计结果可靠，工作效率得到大幅提升。

1 沉陷区土地损毁程度评价方法

沉陷区土地损毁程度评价通常以标准的土地利用现状分幅图和地质地形图为工作底图，以地类图斑作为基本的评价单元，并以相应的评价指标作为依据，来进行土地损毁的评价工作。应用多个评价指标来综合计算每一个地类图斑的土地损毁程度是本研究的重点内容。

1.1 指标体系的建立

土地损毁程度影响因素众多，主要表现为地表错动、出现地裂缝、地表下沉、土地被淹没等，结合《土地复垦方案编制规程》中土地损毁程度分级标准，构建了包含5个主要影响因素的指标体系，见图1。在评价土地损毁程度时，结合工程情况，可选取其中部分或全部指标，进行定性、定量相结合的综合评价。

图1 采煤沉陷区土地损毁程度评价指标体系

1.2 土地损毁程度分级标准

采煤沉陷区土地损毁程度一般可划分为3个等级:重度、中度、轻度，本研究参考《土地复垦方案编制规程》，确定了如表1所示各指标对应的不同地类的分级标准。

表1 采煤沉陷区土地损毁程度评价指标分级标准

1.3 地类图斑数据的数据库管理

地类图斑是进行土地损毁程度评价的基本单元。采煤沉陷区往往包含多种地类，每种地类又包含众多图斑，因此有必要分地类、分图斑处理。使用数据库可以分类管理这些数据，并实现快速检索、对比。

地类图斑在几何上表现为封闭的几何多边形，一个地类图斑通常包含以下信息：地类名称、图斑编号、多边形顶点坐标x、多边形顶点坐标y、面积、周长等。建立如表2中所示的3个表单，把几何信息存储在数据库中。其中，表单2通过“地类编号”字段与表单1关联，表单3通过“图斑编号”字段与表单2关联。

表2 地类图斑数据数据库管理

1.4 基于概率统计的土地损毁程度计算方法

将面积为s的多边形所在区域划分为等间距的离散点Ni(i=0,1,2,…,m，m为离散点个数)，见图2。多边形损毁程度的计算近似地转变为这些离散点处的损毁程度的计算，离散点越多(m越大)，越接近真实值，具体计算流程如下：①预计地表多边形范围内的Ni处的岩移数据。②分析多边形范围内Ni处的潜水位数据。③调查多边形范围内Ni处的生产力降低数据。④统计多边形内部、外部的点数，分别记为min、mout，满足m=min+mout。⑤依据各指标因子所对应的分级标准,参考表1计算多边形内部各离散点处土地损毁程度；在计算过程中，任何一项指标达到相应的标准即认为损毁程度达到该损毁等级，并统计个数；统计后重度、中度、轻度点的个数分别记为m1,m2,m3,满足min=m1+m2+m3。⑥由此可计算出多边形重度、中度、轻度区域的面积s1，s2，s3分别为

从而可以判断出该多边形的损毁程度。

图2 多边形所在区域划分为等间距的离散点

2 采煤沉陷地表土地损毁评价软件系统

2.1 基本功能

在Windows平台下，以VS2008为开发环境，实现了煤矿开采地表沉陷土地损毁评价，包括以下模块功能：①岩移参数管理数据库的建立；②沉陷预测模块的研究与开发；③矿山开采土地损毁评估模块研究与开发。

各模块详细功能及相互的关联性见图3。

2.2 技术方案

(1)针对我国煤炭资源分布广泛，煤层埋藏与地质采矿条件变化大，地表沉陷预测中难以准确选取岩移参数的问题，研究建立岩移参数管理数据库，为用户进行地表沉陷损毁预测提供便利参考。

(2)针对目前沉陷预测软件主要为专业人员开发、不利于推广应用的问题，开发界面友好、可扩充性强、方便普通用户使用的开采沉陷预测模块。

图3 采煤沉陷地表土地损毁评价软件框图

(3)针对矿山开采土地损毁程度分级统计工作量大，人工统计繁琐、周期长、易出错的难题，构建土地损毁程度分级模型，研究开发土地损毁程度分级模块，通过计算机实现土地损毁程度的自动分级统计。

3 在孟村土地复垦方案编制中的运用

孟村煤矿位于陕西省咸阳市长武县和彬县境内，为新建矿井，设计年产量6.0 Mt，初始复垦方案服务年限为26.5 a，拟损毁土地1 390.63 hm2。

本次土地损毁程度的统计以长武县、彬县国土资源局提供的标准分幅二调土地利用现状图为基础数据，共统计19种地类，图斑个数为1 461个。在土地损毁程度评价时，以水平变形、附加倾斜、下沉3项指标为评价依据，完成了复垦区内所有图斑的土地损毁程度的评价工作，图4为复垦区图斑损毁程度按照重度、中度、轻度3个等级显示结果，统计工作耗时约2 h，经手工验算、对比分析，评价结果较为合理；同时按照《土地复垦方案编制规程》中的数据格式要求，输出了土地复垦方案编制中所需的各类统计数据，包括土地利用现状数据、土地利用权属统计数据、图斑损毁统计数据(见表3)等。按照传统的手工统计方法，基础数据的统计分析通常需要1周左右的时间，软件系统的应用使工作效率有了大幅的提升，同时经手工验算对比，土地损毁程度评价结果较为合理。

4 结 论

(1)在建立多因素分析的指标体系和设计土地损毁程度分级标准的条件下，应用概率统计的方法来定量计算沉陷区地类图斑损毁程度比传统的手工统计结果更为可靠。

(2)实例运用表明，使用Windows平台下的采煤沉陷土地损毁程度评价软件系统对复垦区大量图斑损毁程度进行统计，不仅工作效率高，而且评价结果更为可靠。

图4 复垦区土地损毁预测图

表3 沉陷区图斑损毁统计表

[1] 吴海洋,刘仁芙,罗 明,等,土地复垦方案编制规程[M].北京：中国大地出版社,2011. Wu Haiyang，Liu Renfu，Luo Ming，et al.Regulation on Compiling Land Reclamation Plan[M].Beijing：China Earth Publishing House,2011.

[2] 吴海洋,刘仁芙,罗 明,等,土地复垦方案编制实务[M].北京：中国大地出版社,2011. Wu Haiyang，Liu Renfu，Luo Ming，et al，Practice on Compiling Land Reclamation Plan[M].Beijing：China Earth Publishing House,2011.

[3] 李发斌,李何超,周家云.矿山土地破坏程度评价方法研究[J].采矿技术,2006，6(2):25-28. Li Fabin，Li Hechao，Zhou Jiayun.Evaluation method of the land damage degree caused by mining[J].Mining Technology，2006，6(2):25-28.

[4] 方 敏,张 胜,梁路平.Windows程序设计[M].北京：清华大学出版社,2010. Fang Min，Zhang Sheng，Liang Luping.Windows Programming[M].Beijing：Tsinghua University Press,2010.

(责任编辑 石海林)

Evaluation Software System of Land Damage Degree Induced by Mining Subsidence

Kuang Wei Shi Dai Liu Lizhong Jiang Sheng

(TangshanResearchInstitute,ChinaCoalTechnology&EngineeringGroup，Tangshan063000，China)

in view of some problems like huge work-load and easy-to-mistaken in evaluation of the land damage degree caused in subsidence area，based on prediction of rock movement， factors，a multi-factor evaluation system is established.The classification criteria of land damage degree are designed.The evaluation method of the land damage degree is proposed based on probability and statistics.The software system for the evaluation of land damage degree for mining subsidence area based on Windows platform is developed.So the evaluation becomes more scientific and reliable，and the work efficiency is significantly increased.

Mining subsidence，Evaluation of the land damage degree，Indicators system，Classification criteria

2015-03-04

中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金项目(编号:2014MS036)。

匡 伟(1984—)，男，助理研究员，硕士。

TD88

A

1001-1250(2015)-04-015-03