[发明专利]一种露天采矿排土场表层土壤的重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及露天采矿排土方式技术领域，具体涉及一种露天采矿排土场表层土壤的重构方法。

背景技术

露天采矿包括露天采煤、铁、铜、砂金、油母页岩等金属、非金属矿藏，是指直接剥离矿藏上覆的表土和岩层，使矿藏暴露后开采。在适宜的矿床和开采技术条件下，露天开采较井工开采能以较低成本达到更高的生产率和回采率，随着大型专用机械的开发，露天采矿业得到快速的发展。如目前露天采煤量占世界总采煤量的30％以上，露天开采其它矿藏的比例更高。随着经济的发展和开采机械的不断革新与改进，未来的露天采矿量将有大幅度提高。

目前，一般露天采矿分为外排土场和内排土场，外排土场采用堆山式排土，即在原地貌基础上堆起，下面垫有黄土、红土及岩石等。内排土场是在采空区堆置而逐渐回填采坑，基底石质，地形平缓。排土场为岩土混排，原来的土体和上覆岩层经过剧烈的扰动混合后以松散堆积状态堆置在内外排土场，形成人工巨型松散堆积地貌景观。由于堆置时间迅速，排弃的岩土自然固结、胶结时间很短，稳定性差。原有的土壤的理化特性及其相关的地质、地貌及水文条件等均发生了根本变化。一般平台之间的边坡土体松散，干密度仅为0.9-1.2g/cm³。排土场在达设计标高前，常规做法是排土场表层覆一层厚黄土并用重型机械碾压至实。排土场表层土壤严重压实，干密度达1.5-1.9g/cm³，渗透系数为0.3-0.4mm/min。露天采矿排土场表层下松散堆积状态和表层土壤层严重压实的状况，容易造成地表径流的的大量汇集，引起边坡面切沟、崩塌、滑坡，严重的还可能诱发泥流或泥石流。同时集中的地表径流很容易沿着大孔隙、盲洞和排土场不均匀沉降产生的裂缝流入排土场深层甚至基底，成为排土场稳定的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种露天采矿排土场表层土壤的重构方法，以解决露天采矿排土场现有技术存在的水土流失以及排土场本身的稳定问题。

本发明的技术方案是：在露天采矿排土场表层采用堆状地面土壤重构方法，即将一车车覆盖土壤按一定排列方式疏松堆积而不碾压。单车倒土所形成的堆积体的实际形状是一个底面椭圆的劈状体，与单锥体形状近似，可简单地视其为锥体形，实际的堆积形状是多个锥体的联合，其排列组合状况可以有多种形式，例如正方形排列、三角形排列、多边形排列、优化排列等。上述锥体排列的凹凸形区域构成的堆状地面可视为一个个微小流域的基本微集水单元。

为了彻底解决集中径流对排土场的冲刷侵蚀，在排土场顶层整个堆状地面平台用大方格网状和平台边缘以密集堆积的方式设置土埂，用来进一步拦挡可能出现的暴雨径流。

本发明的有益效果是：由于露天采矿排土场表层土壤采用了堆状地面的重构方法，这种表层松散的堆状土壤的入渗及凹形区域的容纳，在暴雨条件下不会形成大量集中的径流，起到了分散径流的作用，防止大面积水流的汇集和钻缝。松散的堆状土壤可吸纳大量雨水，将其储存于土体内，为排土场平台快速恢复植被创造了条件。同时由于松散的堆状土壤对雨水的吸纳存储，水分将不再以明流形式向下移动，从而避免了由此可能引起的滑坡。另外松散的堆状土壤还可以一定程度上有自动修补沉陷裂缝和表层土陷穴的作用。

附图说明

图1是排土场顶层平台堆状地面的排土方式示意图；

图2是正方形排列形成的微集水单元；

图3是微集水单元的几何分析图。

具体实施方式

在露天采矿排土场顶层平台表层覆土时，覆土车按三角形排列方式自然疏松堆积成凹凸形锥体的基本微集水单元，不平整，不碾压。并在排土场顶层整个平台用大方格网状和平台边缘以密集堆积的方式设置土埂。

根据水文学一般原理对上述微集水单元计算结果表明：堆状地面的分散径流及入渗减流效果明显，大暴雨时可有效防止径流的产生和汇集，从而在很大程度上避免了集中水流对排土场的侵蚀。而常规倒土方式形成的微集水单元(凹坑)的容积还不是很大，特大暴雨时仍有出现积水溃坑形成少量集中水流的可能。

在排土场顶层整个平台用大方格网状和平台边缘以密集堆积的方式设置土埂，来达到更好的分散径流和拦挡可能出现的暴雨径流的效果。