[發(fā)明專利]加速煤矸石充填復(fù)墾沉降穩(wěn)定的濕潤處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610239523.0
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105798052B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯湖平;張紹良;丁忠義;楊永均;陳浮;張黎明;公云龍;米家鑫;劉潤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤矸石農(nóng)業(yè)或林業(yè)復(fù)墾方法，特別是一種加速煤矸石充填復(fù)墾沉降穩(wěn)定的濕潤處理方法。

背景技術(shù)

煤矸石是采煤和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，將之作為充填材料，充填到采煤沉陷區(qū)域或類似低洼地，覆土后復(fù)墾為農(nóng)用地。這既使煤矸石廢物得到了處理和利用，又使采煤破壞的土地得到復(fù)墾，煤矸石充填復(fù)墾因此被廣泛接受。但是大面積煤矸石充填復(fù)墾時，地表往往出現(xiàn)不均勻沉降，嚴(yán)重影響到該技術(shù)的推廣。目前普遍的解決辦法是分層充填壓實(shí)，減少煤矸石的孔隙度，但是分層充填壓實(shí)的成本高，仍難以為礦區(qū)所接受。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種加速煤矸石充填復(fù)墾沉降穩(wěn)定的濕潤處理方法，解決礦區(qū)土地復(fù)墾中地表不均勻沉降問題和煤矸石不利工程特性的控制問題，消除煤矸石濕脹特性的影響，降低復(fù)墾成本。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：該濕潤處理方法是在煤矸石充填沉陷地后，有意識地充水浸潤矸石集合體，加速矸石的下沉和穩(wěn)定，減少復(fù)墾后地表的不均勻沉降；步驟如下：

(1)計(jì)算煤矸石沉降量：水的作用下，煤矸石沉降量的大小取決其密度、孔隙比、含水量、滲透系數(shù)以及水作用的程度等，可用下公式估計(jì)遇水最終沉降量：

其中：Sw為遇水最終沉降量；k為下沉系數(shù)，取0.005-0.02；W為遇水前的含水量；dh為浸水深度；e為遇水前孔隙比；γ為煤矸石遇水前密度；

(2)處理工藝：在雨季來臨前首先剝離塌陷地表土1米，把煤矸石傾倒在塌陷坑內(nèi)至距離地表設(shè)計(jì)標(biāo)高1-Sw,整平煤矸石場地，向場地充水至淹沒矸石體，保持至雨季結(jié)束，然后用壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)4-5趟；回填表土，平整場地。

有益效果，由于采用了上述方案，用于煤矸石作為充填材料在礦區(qū)農(nóng)業(yè)/林業(yè)復(fù)墾，可有效解決煤矸石大面積土地復(fù)墾中地表不均勻沉降問題。毋須分層充填，僅需要用水來浸潤煤矸石，以此加速其沉降穩(wěn)定。

(1)本發(fā)明可將煤矸石一次性回填塌陷坑，不需要分層充填壓實(shí)，大大減少了復(fù)墾成本。

(2)消除了煤矸石內(nèi)親水物質(zhì)對沉降的不利影響，最大限度保證了沉降的均勻性，最大限度減少壓實(shí)趟數(shù)，減小矸石的不穩(wěn)定性和不均勻沉降，保證農(nóng)田的平整。

(3)減少了地下水位升降對煤矸石充填復(fù)墾土地的作用。

具體實(shí)施方式

該濕潤處理方法是在煤矸石充填沉陷地后，有意識地充水浸潤矸石集合體，加速矸石的下沉和穩(wěn)定，減少復(fù)墾后地表的不均勻沉降；步驟如下：

(1)計(jì)算煤矸石沉降量：水的作用下，煤矸石沉降量的大小取決其密度、孔隙比、含水量、滲透系數(shù)以及水作用的程度等，可用下公式估計(jì)遇水最終沉降量：

其中：Sw為遇水最終沉降量；k為下沉系數(shù)，取0.005-0.02；W為遇水前的含水量；dh為浸水深度；e為遇水前孔隙比；γ為煤矸石遇水前密度；

(2)處理工藝：在雨季來臨前首先剝離塌陷地表土1米，把煤矸石傾倒在塌陷坑內(nèi)至距離地表設(shè)計(jì)標(biāo)高1-Sw,整平煤矸石場地，向場地充水至淹沒矸石體，保持至雨季結(jié)束，然后用壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)4-5趟；回填表土，平整場地。

煤矸石含有粘性土，遇水膨脹是粘性土的特性，但膨脹后抗壓強(qiáng)度會隨之降低，使得上部煤矸石在自重應(yīng)力或外部荷載作用下產(chǎn)生沉降，水的“潤滑劑”作用則為矸石的沉降提供了優(yōu)越環(huán)境；因此，如果在煤矸石充填塌陷地結(jié)束后有意識地濕潤矸石，則可大大加速矸石的下沉速度，從而縮短矸石的穩(wěn)定時間。

實(shí)施例1：

1、適用條件

本發(fā)明特別適用于我國東部高潛水位采煤礦區(qū)的農(nóng)業(yè)/林業(yè)復(fù)墾，因?yàn)檫@些采煤沉陷地往往存在積水，而水是濕潤處理法的必要條件。

2、具體實(shí)施方式

(1)場地施工準(zhǔn)備；包括清除盆地內(nèi)雜物、蘆葦和蒲草等，清除淤泥、移植樹木、拆遷或改遷水道及某些建筑物、構(gòu)筑物等，為土方機(jī)械的施工準(zhǔn)備一個良好的外部環(huán)境。

(2)剝離表土層；農(nóng)業(yè)復(fù)墾時，先剝離表土層(耕作層)，堆放一起。然后剝離心土層，堆放在另一處；剝離厚度不能少于1米。

(3)充填煤矸石至距離地表設(shè)計(jì)標(biāo)高1-Sw，整平煤矸石場地，向場地充水至淹沒矸石體，保持至雨季結(jié)束，然后用壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)4-5趟。

(4)覆土與平整；將剝離的表土覆蓋到壓實(shí)的煤矸石場地，采用水準(zhǔn)法控制標(biāo)高和抄平，然后平整土地。