《黃河泥沙充填復墾採煤沉陷地關鍵技術及套用》是由中國礦業大學、中國礦業大學（北京）、濟寧市土地綜合整治中心、山東省邱集煤礦有限公司、山東農業大學擔任主要完成單位，胡振琪、趙艷玲、武善元、紀仁卿、蔡德水、李晶、李新舉、楊蕙、吳侃、郭建偉擔任主要完成人的一項科技項目。
基本介紹
- 中文名：黃河泥沙充填復墾採煤沉陷地關鍵技術及套用
- 主要完成單位：中國礦業大學、中國礦業大學（北京）、濟寧市土地綜合整治中心、山東省邱集煤礦有限公司、山東農業大學
- 主要完成人：胡振琪、趙艷玲、武善元、紀仁卿、蔡德水、李晶、李新舉、楊蕙、吳侃、郭建偉
- 等級：二等
- 獲獎序號：20190042
- 獲獎證書編號：KJ2019-2-32
- 獎種：國土資源科學技術獎
項目摘要
黃河流域的生態保護和高質量發展是國家戰略。黃河流域又稱為“能源流域”，煤炭儲量占全國的一半以上，下游流經的菏澤市、濟寧市不僅是重要的煤炭生產基地，也是糧食主產區。多年的煤炭開採已經造成了大量土地沉陷積水，由於缺乏充填材料，大片積水區無法耕作，威脅了區域耕地保護紅線，加劇了人地矛盾。黃河下游洪水風險依然是最大風險，保障其長治久安的關鍵是水沙關係調節，重點是黃河泥沙的疏浚。本項目從2005年提出構想，經過2012-2016年國家科技支撐計畫的支持，將黃河清淤與採煤沉陷地、低洼地復墾相結合，攻克了取沙輸沙、強化排水、土壤重構以及充填工藝等關鍵充填復墾技術，取得如下科技創新：
（1）研發了黃河泥沙充填復墾的取沙輸沙技術。針對黃河水泥沙濃度低、動水取沙、難以實現遠距離輸沙等問題，研製了“沖吸式潛沙泵+濃密器+采沙船”的采沙作業平台和遠距離管道輸沙專用加壓泵，最佳化了管道輸沙運行參數，可提高采沙效率50%以上，一級泵站可輸送10 km以上，綜合輸沙成本降低30%以上，在提高近距離取沙效率的同時，為遠距離輸沙提供了技術支撐。
（2）創立了黃河泥沙充填復墾土壤剖面構建技術。針對黃河泥沙砂粒含量高、保水保肥性差的問題，依據土壤學原理，首次提出並實現了在充填泥沙中夾土壤的夾層式土壤剖面結構，揭示了夾層位置、厚度、數量之間的作用機理，並確定了關鍵參數，復墾後農田當年達產，是對充填復墾技術理念上的革新。
（3）研發了條帶式充填強化排水技術。針對充填區泥沙固結時間長、細顆粒易隨排水流失的問題，創立了條帶充填、延時排水和加設土工布排水的強化排水技術，研發了充填條帶尺寸、復墾標高設計方法，構建了延時排水時間計算模型，提出了在充填條帶末端全斷面排水溝加設土工布的強化排水方法，確定了排水溝設計參數和便於更換的雙層土工布排水結構及材料，可縮短泥沙固結時間50%以上，提升復墾耕地質量。
（4）創建了黃河泥沙充填復墾施工工藝。針對黃河泥沙充填復墾過程中充填、排水、固結、覆土、平整等工序多的問題，為提高施工效率，創建了適用於夾層式土壤剖面構建時間隔條帶交替式多層多次充填技術、適用於上土下沙型土壤剖面構建的分條帶順序一次充填技術工藝和隔帶一次充填加速排水技術工藝。
（5）集成創新了黃河泥沙充填復墾技術體系。構建了充填復墾採煤沉陷地動態引水量計算模型，與上述技術環節進行集成，形成了動態充填規劃—取沙輸沙—充填排水—平整種植一體的充填復墾技術體系，最佳化了工藝流程，革新了關鍵設備，並開發了管理信息系統。
本項目研究成果已獲得授權國家發明專利6項，實用新型專利5項，發表論文30餘篇。技術重點在山東省濟寧市和德州市進行了示範套用，近5年充填復墾採煤沉陷地、低洼地約2萬畝，引黃充填復墾技術可實現95%以上的復耕率，並對黃河調沙有益，具有巨大的生態、經濟、社會效益。
