矿坑边坡修复回填方法与流程

1.本发明是关于矿山矿坑的修复维护，特别是关于一种矿坑边坡修复回填方法。


背景技术：

2.煤炭等矿产资源的开发和利用，在促进经济和社会发展的同时，也带来了一系列生态环境灾害。在开采完成后遗留的矿坑等会对地表生态和安全产生极大的影响，包括开采过程中产生的大量剥离物堆积而成的排土场土壤瘠薄，加之排土过程中重型卡车碾压使地表严重压实，造成植物扎根困难，在降雨条件下形成大量地表径流，因排土场非均匀沉降产生沉降裂缝，降雨后径流汇集钻入裂缝，集中下渗，下渗水从下伏边坡间出露，诱发崩塌、滑坡和坡面泥石流，乃至整体榻陷。这些都会对周边区域的生产生活造成极大的影响。
3.针对矿坑等因生产作业而形成的地表或者地下遗留，目前一般采用填埋修复的方案对其进行恢复。在传统的修复方案中通过在地下额外地设置隔绝性质的隔离层等措施，来避免返碱的影响，但是这种方案中隔离层自身就是一种污染物，并且这种隔离层的设置还会在一定程度上进一步地隔断地下水的流通，易在修复区域形成局部积水，从而影响修复后的种植生长。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种矿坑边坡修复回填方法，其能够有效克服了固体废弃物的再填埋利用，并克服了传统修复工艺中喷砼返碱的问题，在保持修复区域地下水位的同时，又增强了地下水的流通，避免发生积水。
6.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：固废层、喷砼层、营养基质层，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度不大于20cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的中空柱桩，中空柱桩在喷砼层上表面具有5
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10cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，固体废弃物包括废气混凝土、废气矿渣、炉渣中的一种或多种。
7.在本发明的一个或多个实施方式中，喷砼层上相邻两根中空柱桩的间距为10
‑
20m。
8.在本发明的一个或多个实施方式中，中空柱桩为修整后的废弃预制电线杆或预制混凝土管桩或者现浇混凝土柱桩。
9.在本发明的一个或多个实施方式中，废弃预制电线杆的修整为沿预制电线杆的轴线贯通该预制电线杆以形成贯通孔，并且在预制电线杆的垂直于轴线的截面中的贯通孔的直径不低于该截面中预制电线杆外径的二分之一。
10.在本发明的一个或多个实施方式中，中空柱桩的中空部分还完全地填充有铝矿渣。这里的完全填充是指在填充完成后振实，并在静置7天后塌陷深度不超过2厘米，这就使
得填充后的中空柱桩在长期使用中不会出现导致局部塌陷或者填充部分流失，也不会因填充过渡而限制地下水的流通。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，填充于中空柱桩中的铝矿渣为尺寸2
‑
5cm的块状废渣。
12.在本发明的一个或多个实施方式中，中空柱桩的外径为10
‑
40cm。
13.在本发明的一个或多个实施方式中，营养基质层在喷砼层表层的填充厚度不低于40cm。
14.在本发明的一个或多个实施方式中，营养基质层中还包括体积分数3
‑
5％的煤渣。
15.与现有技术相比，根据本发明实施方式的矿坑边坡修复回填方法，通过合理地设计回填修复的工艺和回填结构的形态，能够在矿坑中充分地再利用包括废弃混凝土、矿渣、钢渣镍渣等炉渣在内的固体废弃物的处置再利用，有效避免了地面堆积，并且降低了对混凝土等的消耗量，降低了回填修复作业的资源、能源等的消耗。并且通过设置的中空柱桩可以在起到条件修复区域地下水位的同时，还可以通过与下层区域的地下水的流通和固废浸出物以及填充于其中空部分的铝框来调整混凝土在长期浸泡下而析出的碱性物质，从而可以有效地添加修复区域土壤的酸碱性。从而无需采用高分子材质的隔离层的设置，而形成高分子材料在地下形成长期污染。
具体实施方式
16.下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
17.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
18.实施例1
19.本实施例的矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：填埋废气混凝土、废气矿渣、炉渣等形成的固废层、喷砼层、填充厚度40cm的营养基质层，营养基质层中处了常规的组成外还添加了占总积分数3％的煤渣，以在微量元素、透气性以及表层土壤中酸碱性等方面的调节，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度20cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的外径为10cm内径8cm的混凝土预制中空柱桩，中空柱桩的中空部分完全地填充有尺寸2
‑
3cm的块状的铝矿渣，中空柱桩在喷砼层上表面具有10cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，喷砼层上相邻两根中空柱桩的间距为10m。
20.本实施例在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)。绿植一年成活率约95％，两年成活率约93％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常。
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[0022]
其中，
“‑”
表示ph检测值较上次检测稳定，“*”表示ph检测值较上次检测轻微上升，“**”表示ph检测值较上次检测小幅上升，“ ”表示ph检测值较上次检测轻微下降，“ ”表示ph检测值较上次检测小幅下降，这里“**”和“ ”表示的变化程度略大于“*”和“ ”表示的变化程度，前者表示波动幅度在0.5范围内，后者表示波动的幅度在0.2范围内，下同。
[0023]
上述结果表明，本方案在实施过程中，对矿坑修复状态良好，虽然在检测期间土壤酸碱度受到季节性气候的影响如暴风雨、干旱等影响地下水位，但整体波动较小，不影响树木以及草等绿植的生长。
[0024]
实施例2
[0025]
本实施例的矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：填埋废气混凝土、废气矿渣、炉渣等形成的固废层、喷砼层、填充厚度50cm的营养基质层，营养基质层中处了常规的组成外还添加了占总积分数4.5％的煤渣，以在微量元素、透气性以及表层土壤中酸碱性等方面的调节，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度10cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的外径为35cm内径28cm的混凝土中空柱桩，中空柱桩的中空部分完全地填充有尺寸3
‑
5cm的块状的铝矿渣，中空柱桩在喷砼层上表面具有7cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，喷砼层上相邻两根中空柱桩的间距为20m。
[0026]
本实施例在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)。绿植一年成活率约95％，两年成活率约95％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常。
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[0028]
上述结果表明，本方案在实施过程中，对矿坑修复状态良好，虽然在检测期间土壤酸碱度受到季节性气候的影响如暴风雨、干旱等影响地下水位，但整体波动较小，不影响树木以及草等绿植的生长。
[0029]
实施例3
[0030]
本实施例的矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：填埋废气混凝土、废气矿渣、炉渣等形成的固废层、喷砼层、填充厚度60cm的营养基质层，营养基质层中处了常规的组成外还添加了占总积分数3.5％的煤渣，以在微量元素、透气性以及表层土壤中酸碱性等方面的调节，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度15cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的外径为20cm内径15cm的现浇混凝土中空柱桩，中空柱桩的中空部分完全地填充有尺寸2
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3cm的块状的铝矿渣，中空柱桩在喷砼层上表面具有6cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，喷砼层上相邻两根中空柱桩的间距为15m。
[0031]
本实施例在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种
植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)。绿植一年成活率约96％，两年成活率约94％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常。
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[0033]
上述结果表明，本方案在实施过程中，对矿坑修复状态良好，虽然在检测期间土壤酸碱度受到季节性气候的影响如暴风雨、干旱等影响地下水位，但整体波动较小，不影响树木以及草等绿植的生长。
[0034]
实施例4
[0035]
本实施例的矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：填埋废气混凝土、废气矿渣、炉渣等形成的固废层、喷砼层、填充厚度70cm的营养基质层，营养基质层中处了常规的组成外还添加了占总积分数4％的煤渣，以在微量元素、透气性以及表层土壤中酸碱性等方面的调节，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度8cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的外径为30cm平均内径25cm的废弃预制电线杆，废弃预制电线杆的中空部分完全地填充有尺寸4
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5cm的块状的铝矿渣，废弃预制电线杆在喷砼层上表面具有8cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，喷砼层上相邻两根废弃预制电线杆的间距为18m。
[0036]
本实施例在四川某地的露天稀土矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)。绿植一年成活率约98％，两年成活率约95％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常。
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上述结果表明，本方案在实施过程中，对矿坑修复状态良好，虽然在检测期间土壤酸碱度受到季节性气候的影响如暴风雨、干旱等影响地下水位，但整体波动较小，不影响树木以及草等绿植的生长。
[0039]
实施例5
[0040]
本实施例的矿坑边坡修复回填方法，包括在矿坑逐层构建：填埋废气混凝土、废气矿渣、炉渣等形成的固废层、喷砼层、填充厚度80cm的营养基质层，营养基质层中处了常规的组成外还添加了占总积分数5％的煤渣，以在微量元素、透气性以及表层土壤中酸碱性等方面的调节，喷砼层形成于固废层的表层，营养基质层形成于喷砼层的表层，喷砼层的厚度
12cm，并且在喷砼层上形成有贯通该层的外径为40cm内径30cm的混凝土现浇中空柱桩，中空柱桩的中空部分完全地填充有尺寸3
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5cm的块状的铝矿渣，中空柱桩在喷砼层上表面具有5cm的突出部且中空柱桩连通到固废层，喷砼层上相邻两根中空柱桩的间距为13m。
[0041]
本实施例在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)。绿植一年成活率约96％，两年成活率约94％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常。
[0042] 月123456789101112ph11年
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[0043]
上述结果表明，本方案在实施过程中，对矿坑修复状态良好，虽然在检测期间土壤酸碱度受到季节性气候的影响如暴风雨、干旱等影响地下水位，但整体波动较小，不影响树木以及草等绿植的生长。
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对比例1
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本对比例与实施例1的区别仅在于，喷砼层不设置中空柱桩为由砂浆直接浇筑形成，并在喷砼层表面铺垫2层柏油毡。
[0046]
本对比例在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，并在林下植草。修复完成后连续2年以每月2次的频率在地下20厘米处取样监测土壤ph值，于每月1日和15日分别进行ph检测取样，分别标记为ph1(对应于当月1日土壤样品ph值)和ph2(对应于当月15日土壤样品ph值)，总体ph水平较实施例1对照偏低。绿植一年成活率约95％，两年成活率约85％，3年成活率约60％，同时生长态势一般，部分区域有黄叶，这可能是受柏油毡污染有关，并且在1年后取样时土壤中检测到柏油成分，两年后柏油成分检测量显著增加。
[0047] 月123456789101112ph11年
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[0048]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。