CN113530603A - 一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，包括：储水区底部防渗；土工布铺设；上层采矿伴生黏土防渗；砂砾岩筛分；细碎砂砾岩打底；在细碎砂砾岩上方从下往上按照粒径从大到小依次铺设大粒径砂砾岩、中粒径砂砾岩、小粒径砂砾岩；顶水分缓渗层铺设；表土层铺设；地表植被种植。本发明解决了露天矿水资源季节分配不均问题；能够为深层地下水库提供水资源利用中转场所，保障水资源合理、安全调配；充分利用采矿半生基质，资源化利用采矿伴生黏土及砂砾岩，减少堆砌造成的土地压占。
Description
技术领域
本发明涉及露天矿开采减损技术领域，具体涉及一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法。
背景技术
露天煤矿开采面临土壤沙化、水资源储用困难的问题。国内已建成的地下水库主要针对井工矿井进行建设，已公开的专利涉及露天煤矿地下水库建设主要是以毛石或其它多孔介质作为储水材料、充填形成多层状的储集空间，虽然施工简单、建造成本低，但此类水库具有库容小和结构不稳定的缺点。露天矿地下水库的建设主要是使用人工铺设管涵作为储水体，部分地下水库防渗处理时会采用混凝土，虽然一定程度解决了储水量和防渗的问题，但是增加了大量外来物料的使用。
在专利“地下水库的防渗方法及具有防渗功能的地下水库CN102926574B”中，利用混凝土、土工布及采矿伴生黑黏土作为防渗材料，防止地下水库水资源下渗，但是封顶时未作相应处理，容易导致地下水库上界面土壤微粒下沉，造成淤积，减少储水空间。在专利“一种露天煤矿地下水库及其储水体CN209398450U”中利用多排管涵增加地下水库库容，增加施工成本和工程量，而且无法直接促进地表植被生长。
发明内容
为了实现采矿伴生黏土资源化利用，解决露天矿区水资源短缺，提高露天矿水土保持和生态恢复的水平和效率，本发明提出一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
1.一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，包括：
S1：储水区底部防渗：在储水区底部铺设下层采矿伴生黏土并压实；
S2：土工布铺设：在采矿伴生黏土上方铺设土工布；
S3：上层采矿伴生黏土防渗：在土工布上方铺设上层采矿伴生黏土并压实；
S4：砂砾岩筛分：将砂砾岩筛分为小粒径砂砾岩、中粒径砂砾岩、大粒径砂砾岩；
S5：细碎砂砾岩打底：等效粒径为0.5～2cm的小粒径砂砾岩叫做细碎砂砾岩，在上层采矿伴生黏土上方铺设细碎砂砾岩；
S6：砂砾岩铺设：在细碎砂砾岩上方从下往上按照粒径从大到小依次铺设大粒径砂砾岩、中粒径砂砾岩、小粒径砂砾岩；
S7：顶水分缓渗层铺设：在小粒径砂砾岩上方铺设亚砂土与黏土混合基质，并在亚砂土与黏土混合基质上方铺设亚砂土；
S8：表土层铺设：在亚砂土上方铺设表土层。
优选地，步骤S1中下层采矿伴生黏土厚度为30～50cm。
优选地，步骤S2中土工布铺设3～10层，总厚度为0.5～1mm，材料为PE防渗膜。
优选地，步骤S3中上层采矿伴生黏土厚度为10～30cm。
优选地，步骤S4中大粒径砂砾岩等效粒径为储水区设计标高的1/12～1/9；中粒径砂砾岩等效粒径为大粒径砂砾岩等效粒径的1/6～1/3；等效粒径在5cm之内的砂砾岩为小粒径砂砾岩。
优选地，步骤S5中细碎砂砾岩厚度为10-25cm。
优选地，步骤S6中储水区下部1/3空间内铺设大粒径砂砾岩；储水区中部1/3空间内铺设中粒径砂砾岩；储水区上部1/3空间内铺设小粒径砂砾岩，并在小粒径砂砾岩上方洒水。
优选地，步骤S7中亚砂土与黏土混合基质中亚砂土与黏土混合比例为1:1，厚度为5-10cm；亚砂土厚度为5-10cm；亚砂土等效粒径小于0.1cm。
优选地，步骤S8中表土层为砂砾岩、原生腐殖土、采矿伴生黏土按照2:5:3的比例均匀混合形成，厚度为10～25cm。
优选地，还包括步骤S9：地表植被种植：选择根系发达的多年生草本植物种植在表土层中。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：1、解决了草原区露天矿水资源季节分配不均问题、生态用水短缺的问题；2、能够为深层地下水库提供水资源利用中转场所，保障水资源合理、安全调配；3、可以通过注水和排水管道控制储水区水量，当降雨充足时，排出储水区水量用于采矿生产用水，同时大量雨水可以经过缓渗层入渗至储水区；当降雨不足时，可以将矿坑涌水、疏干水等通过注水管道储存至储水区，当储水区注满时，可利用缓渗层毛细作用持续向上供水，既能促进地表植被生长，同时防止向上通过毛细作用出水太快导致水分大量蒸发；4、充分利用采矿半生基质，资源化利用采矿伴生黏土及砂砾岩，减少堆砌造成的土地压占。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1为露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法流程图；
图2为露天矿排土场浅埋地下水库储水区布设示意图。
图中，1、表土层；2-1、亚砂土；2-2、亚砂土与黏土混合基质；2-3、细碎砂砾岩；3-1、小粒径砂砾岩；3-2、中粒径砂砾岩；3-3、大粒径砂砾岩；4、土工布；5-1、上层采矿伴生黏土；5-2、下层采矿伴生黏土；6、草本植物；7、入水口；8、出水口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，包括：
S1：储水区底部防渗：在储水区底部铺设厚度为40cm的下层采矿伴生黏土5-2并压实；
S2：土工布4铺设：在采矿伴生黏土5-2上方铺设土工布4；土工布4铺设5层，总厚度为0.5mm，材料为PE防渗膜；
S3：上层采矿伴生黏土5-1防渗：在土工布4上方铺设厚度为20cm的上层采矿伴生黏土5-1并压实；
S4：砂砾岩筛分：将砂砾岩筛分为小粒径砂砾岩3-1、中粒径砂砾岩3-2、大粒径砂砾岩3-3；大粒径砂砾岩3-3等效粒径为储水区设计标高的1/12～1/9；中粒径砂砾岩3-2等效粒径为大粒径砂砾岩3-3等效粒径的1/6～1/3；等效粒径在5cm之内的砂砾岩为小粒径砂砾岩3-1；
S5：细碎砂砾岩2-3打底：等效粒径为0.5～2cm的小粒径砂砾岩3-1叫做细碎砂砾岩2-3，在上层采矿伴生黏土5-1上方铺设厚度为20cm的细碎砂砾岩2-3；
S6：砂砾岩铺设：在细碎砂砾岩2-3上方从下往上按照粒径从大到小依次铺设大粒径砂砾岩3-3、中粒径砂砾岩3-2、小粒径砂砾岩3-1；储水区下部1/3空间内铺设大粒径砂砾岩3-3；储水区中部1/3空间内铺设中粒径砂砾岩3-2；储水区上部1/3空间内铺设小粒径砂砾岩3-1；小粒径砂砾岩3-1铺设时为5cm在下方，上方依次为4cm、3cm、2cm、1cm、0.5cm、0.1cm，砂砾岩铺设完成后即洒水湿润表层小粒径砂砾岩3-1，防止产生滑漏；储水区上部1/3空间侧壁上设有入水口7，储水区下部1/3空间侧壁上设有出水口8；
S7：顶水分缓渗层铺设：在小粒径砂砾岩3-1上方铺设亚砂土与黏土混合基质2-2，并在亚砂土与黏土混合基质2-2上方铺设亚砂土2-1；亚砂土与黏土混合基质2-2中亚砂土与黏土混合比例为1:1，厚度为5cm；亚砂土2-1厚度为10cm；亚砂土2-1等效粒径小于0.1cm；亚砂土2-1起到水分缓释作用，减少水分通过毛细作用到达地表蒸发的同时，保证植物长期得到供水；亚砂土与黏土混合基质2-2作用为当遇到大量降雨时限制水分快速入渗，防止水分入渗过快造成亚砂土2-1层冲刷，阻塞储水区砂砾岩缝隙；
S8：表土层1铺设：在亚砂土2-1上方铺设表土层1。表土层1为砂砾岩、原生腐殖土、采矿伴生黏土按照2:5:3的比例均匀混合形成，厚度为20cm；解决露天矿原生腐殖土稀缺问题，同时资源化利用砂砾岩及采矿伴生黏土；
S9：地表植被种植：选择根系发达的多年生草本植物6种植在表土层1中，播撒方式为人工撒播。
Claims (10)
1.一种露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于，包括：
S1：储水区底部防渗：在储水区底部铺设下层采矿伴生黏土(5-2)并压实；
S2：土工布(4)铺设：在采矿伴生黏土(5-2)上方铺设土工布(4)；
S3：上层采矿伴生黏土(5-1)防渗：在土工布(4)上方铺设上层采矿伴生黏土(5-1)并压实；
S4：砂砾岩筛分：将砂砾岩筛分为小粒径砂砾岩(3-1)、中粒径砂砾岩(3-2)、大粒径砂砾岩(3-3)；
S5：细碎砂砾岩(2-3)打底：等效粒径为0.5～2cm的小粒径砂砾岩(3-1)叫做细碎砂砾岩(2-3)，在上层采矿伴生黏土(5-1)上方铺设细碎砂砾岩(2-3)；
S6：砂砾岩铺设：在细碎砂砾岩(2-3)上方从下往上按照粒径从大到小依次铺设大粒径砂砾岩(3-3)、中粒径砂砾岩(3-2)、小粒径砂砾岩(3-1)；
S7：顶水分缓渗层铺设：在小粒径砂砾岩(3-1)上方铺设亚砂土与黏土混合基质(2-2)，并在亚砂土与黏土混合基质(2-2)上方铺设亚砂土(2-1)；
S8：表土层(1)铺设：在亚砂土(2-1)上方铺设表土层(1)。
2.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S1中下层采矿伴生黏土(5-2)厚度为30～50cm。
3.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S2中土工布(4)铺设3～10层，总厚度为0.5～1mm，材料为PE防渗膜。
4.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S3中上层采矿伴生黏土(5-1)厚度为10～30cm。
5.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S4中大粒径砂砾岩(3-3)等效粒径为储水区设计标高的1/12～1/9；中粒径砂砾岩(3-2)等效粒径为大粒径砂砾岩(3-3)等效粒径的1/6～1/3；等效粒径在5cm之内的砂砾岩为小粒径砂砾岩(3-1)。
6.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S5中细碎砂砾岩(2-3)厚度为10-25cm。
7.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S6中储水区下部1/3空间内铺设大粒径砂砾岩(3-3)；储水区中部1/3空间内铺设中粒径砂砾岩(3-2)；储水区上部1/3空间内铺设小粒径砂砾岩(3-1)，并在小粒径砂砾岩(3-1)上方洒水。
8.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S7中亚砂土与黏土混合基质(2-2)中亚砂土与黏土混合比例为1:1，厚度为5-10cm；亚砂土(2-1)厚度为5-10cm；亚砂土(2-1)等效粒径小于0.1cm。
9.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：步骤S8中表土层(1)为砂砾岩、原生腐殖土、采矿伴生黏土按照2:5:3的比例均匀混合形成，厚度为10～25cm。
10.根据权利要求1所述的露天矿排土场浅埋地下水库储水区构建方法，其特征在于：还包括步骤S9：地表植被种植：选择根系发达的多年生草本植物种(6)植在表土层(1)中。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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