[發(fā)明專利]一種黃土區(qū)大型露天煤礦排土場微地形改造方法

有效

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• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102888849A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王金滿;白中科;周偉;葉馳驅(qū);張召;薛玉芬;嚴(yán)慎純;楊睿璇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種黃土區(qū)露天礦排土場微地形改造方法，主要用于在氣候干旱、生態(tài)環(huán)境脆弱的黃土高原區(qū)大型露天煤礦排土場。

背景技術(shù)

黃土高原面積廣闊，地跨晉、陜、甘、寧、內(nèi)蒙、青、豫七省，年降水量為150～800mm，多集中于6～9月，其降水總量占全年降水量的55%～78%，屬于典型的大陸季風(fēng)氣候特征，冬季寒冷，夏季溫暖濕潤，雨熱同步。光能源豐富，年總輻射量為50.2～67.0×104J·cm^-2。年平均氣溫3.6～14.3℃，其水平分布和垂直分布差異很大。年蒸發(fā)量普遍高于實際降水量，蒸發(fā)量變動于1400～2000mm之間，其總趨勢是南低北高，東低西高。黃土高原的土壤主要為風(fēng)成黃土，具有明顯的地帶性。主要地貌類型有丘陵、高原、階地、平原、土石山地等。黃土高原水土流失面積已達(dá)43×104km²，水土流失嚴(yán)重的面積為28×104km²，水土流失帶走了表層肥沃土壤，造成土壤貧瘠、土地生產(chǎn)力降低。

我國露天煤礦大多處于干旱、半干旱的生態(tài)脆弱區(qū)，如平朔礦區(qū)、準(zhǔn)格爾礦區(qū)位于黃土高原水土流失嚴(yán)重區(qū)。開礦必然造成環(huán)境的破壞，露天開采尤為嚴(yán)重。首先，由于露天開采是將覆蓋在礦床上的表土和巖層全部剝離，所造成的地表破壞面積明顯大于地下開采方法。其次，露天開采多采用土石混排大型機(jī)械壓實的排土工藝，在原地貌上形成采掘場、內(nèi)排土場和外排土場等全新的人工地貌，出現(xiàn)了非均勻沉降和地表嚴(yán)重壓實問題，徹底改變了原地貌的性質(zhì)，對所在區(qū)域的降水等自然因素進(jìn)行了重新分配、組合。地表覆蓋物滲透率降低，降水到達(dá)地面后迅速起流，并沿裂縫流動，極易造成土壤侵蝕、滑坡等自然災(zāi)害。根據(jù)平朔礦區(qū)安太堡露天礦的研究現(xiàn)狀，在排土場新造地貌上，擊濺、面蝕、細(xì)溝侵蝕、淺溝侵蝕、沉陷侵蝕、沙礫化面蝕、土礫瀉溜和坡面泥石流等水土流失形式出現(xiàn)頻繁和發(fā)生程度都明顯強(qiáng)于原地貌。白中科等在安太堡排土場的實驗估測，黃土區(qū)露天礦開采造成的水土流失量約是開采前的1.4～2.8倍。

目前的技術(shù)中，黃土區(qū)排土場一般平臺之間的邊坡土體松散，干密度僅為0.9～1.2g/cm³。排土場在達(dá)設(shè)計標(biāo)高前，常規(guī)做法是排土場表層覆一層厚黃土并用重型機(jī)械碾壓至實。排土場表層土壤嚴(yán)重壓實，干密度達(dá)1.5～1.9g/cm³，滲透系數(shù)為0.3～0.4mm/min。露天采礦排土場表層下松散堆積狀態(tài)和表層土壤層嚴(yán)重壓實的狀況，容易造成地表徑流的大量匯集，引起變坡面的切溝、崩塌、滑坡，嚴(yán)重的還可能誘發(fā)泥流或者泥石流。另外，傳統(tǒng)的排水溝將排土場上的積水從上往下排放，由于排土場為階梯狀，排水溝必須經(jīng)過邊坡，高差達(dá)30m左右。遇上暴雨時，大量排水沖刷邊坡，造成邊坡?lián)p毀，引發(fā)滑坡等自然災(zāi)害。同時，原有排水溝容易被土石混排物料堵塞，使地表徑流排泄困難，加之排土場的非均勻沉降產(chǎn)生的裂隙使降水沿裂隙快速下滲，在排土場上容易形成大孔隙、盲洞等，地表徑流匯集到大孔隙和盲洞流入排土場深層甚至基底，便成為排土場穩(wěn)定的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種黃土區(qū)大型露天煤礦排土場微地形改造方法，以解決目前黃土區(qū)露天煤礦排土場構(gòu)筑方法中水土保持和水資源利用方面存在的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種黃土區(qū)大型露天煤礦排土場微地形改造方法，包括以下步驟：

步驟A：排土場排棄到位后對排土場頂部平臺及坡間平臺進(jìn)行局部平整，在頂部平臺的邊坡坡肩長度方向的一側(cè)位置修筑擋水墻；

步驟B：在頂部平臺及坡間平臺上布設(shè)田間道和生產(chǎn)路，利用田間道和生產(chǎn)路將平臺劃分成1至多個大田塊作為蓄水單元；可以根據(jù)排土場的大小確定，優(yōu)選為10至30個。

步驟C：在步驟B所述蓄水單元內(nèi)修筑田埂，利用田埂將所述大田塊分為若干小田塊；

步驟D：用推土的方法進(jìn)行地表整形，將地表修筑為一定程度的起伏狀態(tài)，并使得外圍小田塊的地面標(biāo)高依次高于內(nèi)部小田塊的地面標(biāo)高。蓄水單元內(nèi)部小田塊的高差使得大田塊地表起伏并呈現(xiàn)四周高中心低的形狀，可以匯集地表徑流，聚集于大田塊中心，避免地表徑流沖刷邊坡。

本發(fā)明的有益效果是：將露天采礦排土場通過田間道和生產(chǎn)路劃分為若干個蓄水單元，再在所述蓄水單元內(nèi)布設(shè)田埂，再通過田埂將每個蓄水單元分成若干小單元形成四周高、中間低的微地形，降雨所產(chǎn)生的徑流隨地形匯集到中央，且在頂部平臺上設(shè)置有擋水墻，避免徑流沖刷邊坡。便于單元內(nèi)水分的下滲，將其儲存于土體內(nèi)，為排土場平臺快速回復(fù)植被創(chuàng)造了條件。