西部风沙区采煤塌陷地裂缝影响下的土壤水分运移规律及调控方法

王强民，董书宁，王 皓，杨 建，王晓东，赵春虎，张溪彧

(1.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710054; 2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室，陕西 西安 710054; 3.煤炭科学研究总院，北京 100013)

黄河流域中游煤炭资源丰富，是我国最重要的煤炭生产基地[1]。位于黄河流域中游的榆神、神府和东胜矿区已成为我国煤炭高强度开发的核心区域，但由于该区域煤层浅埋，地质环境脆弱，采煤引发的矿山地质灾害显著，其中采煤塌陷地裂缝是该区域最为典型的矿山地质灾害之一[2-5]。前人研究表明，上湾煤矿的主裂缝宽度大于50 mm，发育周期为14 d[4]，神木北部矿区裂缝宽度大多在10～50 cm，垂直位移在0～80 cm[5]。由于该区域为典型的干旱半干旱区，历史上就是土地沙化、水土流失、水资源贫乏的地区，采煤塌陷地裂缝对区域生态环境产生了重要的影响[6]，如土壤质量下降[5]、植被退化[7]、土壤含水率减少[8]等。由于研究区多采用长工作面、大采高的机械化开采工艺，采动对区域地下水扰动较为剧烈[9]，造成塌陷区的地下水埋深普遍较大，土壤水多寡已成为影响干旱-半干旱采煤塌陷区植被生长好坏的主要控制因素[10]，因此采煤塌陷地裂缝对土壤水分的影响得到广泛关注[11-13]。

通过野外试验，赵红梅等[14]认为塌陷区的土壤含水率明显低于非塌陷区，且塌陷区的含水率在垂向上的变异性更大;毕银丽等[8]发现塌陷明显增加了水分的垂直入渗深度，减小了表层土壤持水能力，土壤蒸发量明显增大，不利……