《矿区复垦技术》PPT课件.ppt

矿区土地工程复垦技术,第一节 概述 第二节 土地平整技术 第三节 疏排法复垦技术 第四节 梯田式复垦技术 第五节 基塘式复垦模式 第六节 充填复垦技术 第七节 矸石山整形复垦技术,概述,矿区土地破坏基本分为压占、塌陷和挖损三类 压占土地包括地下开采的矸石排放压占、露天矿山排弃剥离物压占、选矿尾矿渣压士和坑口电厂粉煤灰压占。特征：破坏景观、污染矿区环境。 塌陷主要是地下开采沉陷引起的。特征：下沉、附加坡度和裂缝等。 高潜水位矿区由于下沉还引起土地盐渍化和沼渍化，甚至积水而完全丧失耕种能力。开采急倾斜煤层或在采深很小或采厚很大的情况下，地表可能出现漏斗状塌陷坑。 挖损是露天矿采场的挖损，它导致土壤结构完全破坏，采空区若不采取回填摧施，则留下几十米至上百米深的大坑。,概述,矿区工程复垦技术 矿区工程复垦技术分为充填复垦和非充填复垦两类 非充填复垦主要有土地平整技术、梯田式复垦、疏排式复垦等形式。 充填复垦有矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦、生活垃圾充填复垦等形式。,土地平整技术,适用条件 主要消除附加坡度、地表裂缝以及波浪式下沉等影响特征。适用于中低潜水位塌陷地的非充填复垦、高潜水位塌陷地的充填复垦等。 基本要求 土地平整要统一规划。 土地平整既要有长远目标，又要立足当前。 土地平整要有适当的单元。 土地平整度要符合规定要求。,土地平整技术,土地平整高程确定 土地平整后，高程要满足作物的生长要求。农田高程H应该满足：,农田应该达到的最低高程； 潜水位高程； 地下水临界深度,土地平整计算,土地平整计算包括土方量最小平整面参数的计算、方格网点施工工程确定、计算零位线、计算挖填土方量、绘制施工图。 平整面参数包括坐标原点的高程 、纵横向地面坡度 。根据可以计算出格网高程：,土地平整计算,格网点高程为,，则施工高程为,为,在微面积,范围内的土方量为,要使区域内土方工程量最小，且保证挖填基本平衡，根据最小二乘法，即使：,土地平整计算,场地平整的土方量计算常用方法有方格网法、整体法、断面法、三角棱柱体法、四方棱柱体法等。方格网法与整体法适用于地形变化较小的区域；断面法适用于地形坡度变化较大的区域；三角棱柱体法和四方棱柱体法地形坡度变化较小的区域。,土地平整计算,三角棱柱体法计算土方量为的步骤： 在计算场地平整标高的基础上，沿地形等高线将方格分成两个三角形。 根据方格网交点实际标高和场地平整的设计标高计算每个方格网交点的施工高度。 在图上绘出零线位置，即不挖不填的施工界线。 按下面两种情况分别计算土方量： 全部挖或填的三角形 部分挖或填的三角形,土地平整计算,全部挖或填的三角形,部分挖或填的三角形,返回,疏排法复垦技术,疏排法复垦属于非充填复垦，是解决高潜水位矿区塌陷地大面积积水问题的有效办法。疏排法复垦的关键是设计合理的排水系统，排水系统设计的关键是选择适当的承泄区和设计标准，标准过高造成浪费，标准太低达不到治理目的，而没有适当的承泄区就谈不上用疏排法复垦。,疏排法复垦技术,排水系统的组成 排水系统由排水沟和蓄水设施、排水区外承泄区和排水枢纽等部分组成。 塌陷区疏排法复垦重点是防洪、除涝和降渍。防洪就是防止外围未塌陷地汇入低洼地；除涝就是要排除塌陷洼地的水；降渍就是排除水后，挖沟使地下水位降到临界值以下。 疏排法复垦的排水系统包括防洪系统、除涝系统和降渍系统。,疏排法复垦技术,塌陷区复垦要求 塌陷区复垦为农业用地通常要求防止外围地表径流或洪水侵入，排除塌陷区内积水和降低地下潜水位。 防洪标准 防洪要求洪水季节承泄区河水及外围径流不倒灌或流入塌陷低洼地，通常应采取整修堤坝和分洪的方法。复垦区防洪标准通常取决于承泄区的泄水能力和堤坝的尺寸。,疏排法复垦技术,除涝设计标准取决于排水面积和排水地区的具体条件，通常用暴雨频率、暴雨历时和排除时间表示。 复垦区降渍的目的是使土壤内的水分和空气状况适合作物根系的生长。降渍标准包括作物的耐渍时间和耐渍深度。不同的作物及同一作物的不同生长期，耐渍时间和耐渍深度不一样。对地下水矿化度较高的地区，地下水位还应降至临界深度以下，从而保证土壤不发生盐碱化及作物不受盐害的影响。地下水位临界深度与土壤质地、地下水矿化度有关，具体标准可参考当地耕作经验。,疏排法复垦技术,承泄区的选择 选择承泄区的依据： 1 距离远近 承泄区距复垦区越近，排水费用越低，一般应就近排水。 2 尽量自排，避免强排 自排可免除修建排水站费用，日常排水费用也很低，但自排要求承泄区水位必须满足：,疏排法复垦技术,有时就近排水需要强排，适当开挖一段排水沟至下游承泄区，则可实现自排。图中A点水位较高，只能建强排站强排，但水闸下游B点水位较低，可实现自排，但需多开挖一段排水沟，这时就需按经济合理、便于实施的原则选择承泄区。所谓经济合理即对两种方案进行经济评价，选择初期投资和年经营费用现值P较低的方案，P按下式计算：,疏排法复垦技术,防洪系统设计 疏排法复垦通常选择适宜的承泄区作为排洪用。承泄区是现有的河沟或湖泊，其断面与泄洪能力不必作专门设计，只作验算即可。但必须采取加高堤坝措施防止洪水溃入复垦区，堤坝高度设计按下式计算：,疏排法复垦技术,除涝系统设计 塌陷区除涝是疏排法复垦的重要任务之一，是在采取修堤、分洪等防洪措施之后，将有限汇水面积的塌陷区内积水通过自排或强排方式排至承泄区。无论是自排还是强排，通常以排除大部分地区积水为标准，对局部低洼地段积水可采取留坑蓄水或挖深垫浅、综合治理的方法。,疏排法复垦技术,降渍沟 深度,确定：,排水沟间距设计,梯田式复垦技术,适用条件 梯田式复垦适用于地处丘陵山区的塌陷盆地，或中低潜水位矿区开采沉陷后地表坡度较大的情况下。我国山西大部分矿区，河南、山东等地的一些矿区，不少塌陷地可采用此法复垦。,梯田式复垦技术,梯田断面三要素 田面宽、田坎高和田块侧坡是梯田断面的三要素。梯田设计就是要根据塌陷后地形及土质条件与耕作要求等确定断面要素。断面要素设计合理，既可保证边坡稳定、耕作灌溉方便，同时又节省用地、用工，提高土地的利用率。,梯田式复垦技术,田面宽(B)、田坎高(H)和田坎侧坡( )之间的关系：,田坎占地宽b：,梯田的土方量约为,梯田式复垦技术,测量定线的内容包括：确定各台梯田的埂坎线以及在每台梯田上定出挖填分界线。测量定线的依据是梯田施工设计图。 梯田施工的主要包括表土处理、平整底土和田坎修筑等。施工顺序是：清除地面障碍物表土处理平整底土田坎修筑表土回铺。,梯田式复垦技术,表土处理和底土平整常用的方法有：中间堆土法、逐级下翻法和条带法。,基塘复垦模式,地基塘复垦模式概念 采煤塌陷地基塘复垦模式是指对采煤塌陷地采取挖深垫浅措施获得一定比例的旱田与水面，并按生态学原理对旱田和水面进行合理利用的复垦模式。 基塘复垦模式土地利用的特征 旱田与鱼塘按一定的比例配置 配置生物种群，充分利用的生态位 合理选择基塘系统中生物种群的组成， 考虑生物种群搭配的时间序列，实现最大限度利用自然资源的目的,基塘复垦模式,基塘复垦工程场地选择的基本原则 基塘系统与井下采空区域无水力联系 基塘系统应有充足的水源保证 注意：开采深度较小又无隔水层的工作面上方 煤层露头上方 距水源地不能太远，水质应满足要求 面积规模不够,基塘复垦模式,基塘比设计的影响因素 挖垫土方量平衡 基塘复垦系统的水平衡 便于安排种植与养殖生产 挖垫土方量平衡 设鱼塘平均挖深为 ，旱地平均需垫高 ，则基塘比为：,基塘复垦模式,基塘复垦系统的水平衡是指基面、水塘及整个系统水分收入和支出的平衡。基塘复垦系统水分的主要收入来自灌溉、天然降水和潜水渗入，主要支出为蒸发散量和流出系统外的损失。 便于安排种植和养殖生产的含义包括农产品和水产品的生产规模适应市场需要；基塘复垦系统基面种植业便于机耕与收播，水面水产养殖业便于捕捞等。,充填复垦技术,按充填料不同分为矸石充填、粉煤灰充填、生活垃圾充填等。 注意：利用露天矿山剥离物充填地下开采塌陷坑以及露天矿倒堆法开采充填采空区的复垦也属于充填复垦。,充填复垦技术,矸石充填方法 矸石充填方式可以分为全厚充填法和分层充填法,充填复垦技术,全厚充填法 充填高程确定 注意：,充填复垦技术,分层充填法 机械的类型与规格。机械越重、碾压面设计。 压实趟数。压实趟数越多越好。 颗粒组成。颗粒大小均匀对压实比较好，之间产生的缝隙很小，但如果不均匀，之间缝隙比较大，压实效果就不好。 含水率：含水较高的压实效果比较好，地基压实的影响因素很多。,充填复垦技术,粉煤灰充填复垦技术,塌陷区用作贮灰场：稳定塌陷区用作灰场，称为静态塌陷灰场。不稳定塌陷区用作灰场，称为动态塌陷灰场。 塌陷地作为灰场要考虑两个问题：一是灰水是否会溃入井下影响生产安全；二是灰场建筑物和附属物能否适应地表移动和形变。,充填复垦技术,场地论证 塌陷稳定的塌陷坑充灰论证地表裂隙与井下无水力联系 动态沉陷区充灰一方面需计算导水裂隙带高度和地表裂缝深度，论证灰水是否会因开采沉陷而溃入井下；另方面还需要对灰坝、输灰管道、回水泵房等建筑设施的抗变形能力进行设计与论证。,充填复垦技术,塌陷坑库容量与服务年限设计 塌陷坑作灰场应满足两个条件： 充灰后可覆土种植或作其他用地 必须具备定的容量和服务年限,充填复垦技术,覆土方式与复垦土壤剖面的构造 充填复垦按是否覆土分为覆土种植形式与不覆土种植形式。覆土种植分为薄覆土和厚覆土，以及覆土加隔离层和覆土不加隔离层。,充填复垦技术,覆土厚度增加至一定值，作物产量不再增加或增加微小，而覆土费用随厚度的增加直线上升，即覆土厚度存在一最佳值。最佳覆土厚度可根据下列公式确定：,矸石山整形复垦技术,矸石山对环境的影响: 矸石淋溶污染周边土壤甚至地下水 粉尘污染严重 部分地区的矸石山自燃污染大气 矸石山存在滑坡危险。,返回,矸石山整形复垦技术,解决途径: 彻底搬掉矸石山作为充填材料或建筑材料 对矸石山进行整形改造，整形改造后进行种植绿化，使之达到消除危害、美化环境,矸石山整形复垦技术,矸石山整形形式包括梯田式、螺旋线式和微台阶式,边坡角,梯田落差,梯田台阶宽,边坡角的大小主要考虑矸石的岩石力学性质，以保持边坡稳定为准则。 注意：边坡角太小，矸石山占地多，整形工程量大；边坡角太大，边坡稳定性差,梯田落差的大小取决于整形后矸石山占地面积的大小、设计抗侵蚀能力与水土流失量的大小，以及绿化的需要等因素。 注意：落差愈大，梯田台阶数愈少，矸石堆占地面积愈小，但斜坡愈长，水土流失量愈大；