东部高潜水位煤粮复合区采煤沉陷导致连片耕地积水,加剧了区内煤炭保供和粮食生产之 间的矛盾。 为了协调耕地保护与地下采煤的关系,采用边采边复技术,可以实现地面复垦技术与井 下采煤技术的耦合,在高潜水位矿区可显著提高复垦率。 复垦时机的选择是边采边复的关键,直接 决定复垦工程的成败。 梳理了影响边采边复时机选择的自然因素和人为因素,提出了 2 种边采边 复时机类型:1 采动地表临界积水下的理论复垦时机;2 采动地表浅积水( 积水深度 0 ~ 3 m) 下的 实际复垦时机。 以单一煤层开采为例,研究了采动地表积水与地下开采的时空关系,提出了采动地 表临界积水启动距及积水边界角,揭示了工作面推进速度与理论复垦时机的时空关系。 提出以采 动地表临界积水下沉值为约束的井下减沉的耕地源头保护措施,构建了采区尺度下的跳采全采工 作面临界宽度模型和浅积水下的实际复垦时机模型。 案例研究表明:以顾桥煤矿北一采区临界积 水下沉值 1.00 m 为约束,所优化的跳采全采工作面宽度可将复垦时机延迟到全采阶段,即推迟复 垦时间和延长耕地使用寿命 12.5 a。 模拟了龙固煤矿不同采动积水深度下的复垦耕地面积变化, 构建了复垦时机与复垦率之间的定量模型,以此预测了不同复垦率指标下的最佳复垦时机区间及 浅积水条件下的最佳复垦率,认为相对积水深度为 0.6 时,为该采矿地质条件下的最佳复垦时机, 当复垦耕地率差值控制在 5%时,最佳复垦时机为地表积水相对深度 0.706 7。 最后,讨论了边采边 复的投入产出效益,认为边采边复技术可显著提高土地复垦效益,从源头上将采煤引起的社会和生 态负效益内部化,该技术具有技术可行、经济合理和生态友好的优势。 研究结果可为高潜水位煤矿 区边采边复时机优选和井上下采复耦合提供理论支撑和案例参考。