矿区复垦技术课件

1、矿区复垦技术PPT课件矿区土地工程复垦技术矿区土地工程复垦技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 土地平整技术土地平整技术第三节第三节 疏排法复垦技术疏排法复垦技术第四节第四节 梯田式复垦技术梯田式复垦技术第五节第五节 基塘式复垦模式基塘式复垦模式 第六节第六节 充填复垦技术充填复垦技术 第七节第七节 矸石山整形复垦技术矸石山整形复垦技术 矿区复垦技术PPT课件概述概述n矿区土地破坏基本分为矿区土地破坏基本分为压占、塌陷压占、塌陷和和挖损挖损三类三类 n压占土地压占土地包括地下开采的矸石排放压占、露天矿山排弃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

2、。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。特征：破坏景观、污染矿区环境。n塌陷塌陷主要是地下开采沉陷引起的。特征：下沉、附加坡主要是地下开采沉陷引起的。特征：下沉、附加坡度和裂缝等。度和裂缝等。 高潜水位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。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。下，地表可能出现漏斗状塌陷坑。n挖损挖损是露天矿采场的挖损，它导致土壤结构完全破坏，是露天矿采场的挖损，

3、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。大坑。矿区复垦技术PPT课件概述概述n矿区工程复垦技术矿区工程复垦技术 矿区工程复垦技术分为矿区工程复垦技术分为充填复垦充填复垦和和非充填复垦非充填复垦两类两类 非充填复垦非充填复垦主要有主要有土地平整技术土地平整技术、梯田式复垦、疏排式、梯田式复垦、疏排式复垦等形式。复垦等形式。 充填复垦充填复垦有矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦、生活垃圾有矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦、生活垃圾充填复垦等形式。充填复垦等形式。 矿区复垦技术PPT课件土地平整技术土地平整技术 n适用条件适

4、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。适用于中中低潜水位塌陷地的非充填复垦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高潜水位塌陷地的充填复垦等。等。n基本要求基本要求 土地平整要土地平整要统一规划统一规划。 土地平整既要有土地平整既要有长远目标长远目标，又要，又要立足当前立足当前。 土地平整要有土地平整要有适当的单元适当的单元。 土地平整度要土地平整度要符合规定要求符合规定要求。矿区复垦技术PPT课件土地平整技术土地平整技术n土地平整高程确定土地平整高程确定 土地平整后，高程要满足作物的生长要求。农田高程

5、土地平整后，高程要满足作物的生长要求。农田高程H应应该满足：该满足： hHHHpt农田应该达到的最低高程；农田应该达到的最低高程；潜水位高程；潜水位高程；地下水临界深度地下水临界深度 tHpHh矿区复垦技术PPT课件土地平整计算土地平整计算 n土地平整计算包括土地平整计算包括土方量土方量最小平整面参数的计算最小平整面参数的计算、方格网点施工工程确定方格网点施工工程确定、计算零位线计算零位线、计算挖填土计算挖填土方量方量、绘制施工图绘制施工图。n平整面参数包括坐标原点平整面参数包括坐标原点的高程的高程 、纵横向地面、纵横向地面坡度坡度 。根据可以计算。根据可以计算出格网高程：出格网高程： Hyx

6、ii ,kykxkyixiHH矿区复垦技术PPT课件土地平整计算土地平整计算kZkc格网点高程为格网点高程为，则施工高程为，则施工高程为为为 kkykxkkkZyixiHZHcdxdykdv在微面积在微面积范围内的土方量为范围内的土方量为dxdyZyixiHdxdycdvkkykxkk要使区域内土方工程量最小，要使区域内土方工程量最小，且保证挖填基本平衡，根据且保证挖填基本平衡，根据最小二乘法，即使：最小二乘法，即使：min2112nkkkykxnkkdxdyZyixiHdv矿区复垦技术PPT课件土地平整计算土地平整计算 场地平整的土方量计算常用方法有场地平整的土方量计算常用方法有方格网法方格

7、网法、整整体法体法、断面法断面法、三角棱柱体法三角棱柱体法、四方棱柱体法四方棱柱体法等。等。方格网法与整体法适用于地形变化较小的区域；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。柱体法和四方棱柱体法地形坡度变化较小的区域。矿区复垦技术PPT课件土地平整计算土地平整计算三角棱柱体法计算土方量为的步骤：三角棱柱体法计算土方量为的步骤：n在计算场地平整标高的基础上，沿地形等高线将方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。格分成两个三角形。n根据方格网交点

8、实际标高和场地平整的设计标高计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。算每个方格网交点的施工高度。n在图上绘出零线位置，即不挖不填的施工界线。在图上绘出零线位置，即不挖不填的施工界线。n按下面两种情况分别计算土方量：按下面两种情况分别计算土方量： 全部挖或填的三角形全部挖或填的三角形 部分挖或填的三角形部分挖或填的三角形 矿区复垦技术PPT课件土地平整计算土地平整计算3212/6cccav填挖全部挖或填的三角形全部挖或填的三角形 部分挖或填的三角形部分挖或填的三角形 3231232)/(6cccccav填挖锥)/(3212/6填挖锥填）锲（挖vcccav返回矿区

9、复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术 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法复垦的关键是设计合理的排水系统设计合理的排水系统，排水系统，排水系统设计的关键是设计的关键是选择适当的承泄区和设计标准选择适当的承泄区和设计标准，标，标准过高造成浪费，标准太低达不到治理目的，而准过高造成浪费，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。没有适当的承泄区就谈不上用疏排法复垦。 矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术n排水系统的

10、组成排水系统的组成 排水系统由排水系统由排水沟排水沟和和蓄水设施蓄水设施、排水区外承泄区排水区外承泄区和和排水排水枢纽枢纽等部分组成。等部分组成。n塌陷区疏排法复垦重点是塌陷区疏排法复垦重点是防洪防洪、除涝除涝和和降渍降渍。防洪就是。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。值以下。n疏排法复垦的排水系统包括疏排法复垦的排水系统包括防洪系统防洪系统、除涝系统除涝系统和和降渍降渍系统系统。矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复

11、垦技术n塌陷区复垦要求塌陷区复垦要求 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。水侵入，排除塌陷区内积水和降低地下潜水位。n防洪标准防洪标准 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。区防洪标准通常取决于承泄区的泄水能力和堤坝的尺寸。 矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术n除涝设计标准取决

12、于排水面积和排水地区的具体条件，除涝设计标准取决于排水面积和排水地区的具体条件，通常用通常用暴雨频率暴雨频率、暴雨历时暴雨历时和和排除时间排除时间表示。表示。n复垦区降渍的目的是使土壤内的水分和空气状况适合作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。降渍标准包括物根系的生长。降渍标准包括作物的耐渍时间作物的耐渍时间和和耐渍深耐渍深度度。不同的作物及同一作物的不同生长期，耐渍时间和。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位还应降

13、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、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。地下水矿化度有关，具体标准可参考当地耕作经验。矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术n承泄区的选择承泄区的选择 选择承泄区的依据选择承泄区的依据： 1 距离远近距离远近 承泄区距复垦区越近，排水费用越低，一般应就近排水。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，但自自排可免除修建排水站费用，日常排水费用

14、也很低，但自排要求承泄区水位必须满足：排要求承泄区水位必须满足：hhilHHkiitr矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术 有时就近排水需要强排，有时就近排水需要强排，适当开挖一段排水沟至下游适当开挖一段排水沟至下游承泄区，则可实现自排。图承泄区，则可实现自排。图中中A点水位较高，只能建强点水位较高，只能建强排站强排，但水闸下游排站强排，但水闸下游B点点水位较低，可实现自排，但水位较低，可实现自排，但需多开挖一段排水沟，这时需多开挖一段排水沟，这时就需按经济合理、便于实施就需按经济合理、便于实施的原则选择承泄区。所谓经的原则选择承泄区。所谓经济合理即对两种方案进行经济合理即对两种

15、方案进行经济评价，选择初期投资和年济评价，选择初期投资和年经营费用现值经营费用现值P较低的方案，较低的方案，P按下式计算：按下式计算： iiiRPPnn1110矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术n防洪系统设计防洪系统设计 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：洪水溃入复垦区，堤坝高度设计按下式计算：

16、21hhHHrd矿区复垦技术PPT课件疏排法复垦技术疏排法复垦技术n除涝系统设计除涝系统设计 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。地段积水可采取留坑蓄水或挖深垫浅、综合治理的方法。矿区复垦技术PPT课件

17、疏排法复垦技术疏排法复垦技术降渍沟降渍沟 深度深度D确定： DhhDkhHhkL0224排水沟间距设计排水沟间距设计 矿区复垦技术PPT课件梯田式复垦技术梯田式复垦技术 n适用条件适用条件 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。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，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。不少塌陷地可采用此法复垦。矿区复垦技术PPT课件梯田式复垦技术梯田式复垦技术n梯田断面三要素梯田断面三要素 田面宽田

18、面宽、田坎高田坎高和和田块侧坡田块侧坡是是梯田断面的三要素。梯田设计梯田断面的三要素。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条件与耕作要求等确定断面要素。断面要素设计合理，既可素。断面要素设计合理，既可保证边坡稳定、耕作灌溉方便，保证边坡稳定、耕作灌溉方便，同时又节省用地、用工，提高同时又节省用地、用工，提高土地的利用率。土地的利用率。矿区复垦技术PPT课件梯田式复垦技术梯田式复垦技术n田面宽田面宽(B)、田坎高、田坎高(H)和田坎侧坡和田坎侧坡( )之间的关系：之间的关系：ctgctgHB田坎占地宽田坎占地宽b：Hctgb %100%BbDbC

19、梯田的土方量约为梯田的土方量约为 HBHBSLV3 .8367.6668矿区复垦技术PPT课件梯田式复垦技术梯田式复垦技术 测量定线的内容包括：测量定线的内容包括：确定各台梯田的埂坎线确定各台梯田的埂坎线以及以及在每在每台梯田上定出挖填分界线台梯田上定出挖填分界线。测量定线的依据是梯田施工。测量定线的依据是梯田施工设计图。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。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：清除地面障碍物施工顺序是：清除地面障碍物表土处理表土处理平整底平整底土土田坎修筑田坎修筑表土回铺。表土回铺。矿区复垦技术PPT课件梯田式复垦技术梯田式复垦

20、技术n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。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。矿区复垦技术PPT课件基塘复垦模式基塘复垦模式n地基塘复垦模式概念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。旱田和水面进行合理利用的复垦模式。n基塘复垦模式土地利用的特征基塘复垦模式土地利用的特征 n旱田与鱼塘按一定的比例配置旱田与鱼塘按一定的比例配置n配置生物

21、种群，充分利用的生态位配置生物种群，充分利用的生态位n合理选择基塘系统中生物种群的组成，合理选择基塘系统中生物种群的组成，1.考虑生物种群搭配的时间序列，实现最大限度利用自然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资源的目的 矿区复垦技术PPT课件基塘复垦模式基塘复垦模式n基塘复垦工程场地选择的基本原则基塘复垦工程场地选择的基本原则n基塘系统与井下采空区域无水力联系基塘系统与井下采空区域无水力联系n基塘系统应有充足的水源保证基塘系统应有充足的水源保证 注意：注意：开采深度较小又无隔水层的工作面上方开采深度较小又无隔水层的工作面上方 煤层露头上方煤层露头上方 距水源地不能太远，

22、水质应满足要求距水源地不能太远，水质应满足要求 面积规模不够面积规模不够矿区复垦技术PPT课件基塘复垦模式基塘复垦模式n基塘比设计的影响因素基塘比设计的影响因素n挖垫土方量平衡挖垫土方量平衡n基塘复垦系统的水平衡基塘复垦系统的水平衡n便于安排种植与养殖生产便于安排种植与养殖生产 n挖垫土方量平衡挖垫土方量平衡 设鱼塘平均挖深为设鱼塘平均挖深为 ，旱地平均需垫高，旱地平均需垫高 ，则基塘比为：，则基塘比为： ph_dh_rdphhr_矿区复垦技术PPT课件基塘复垦模式基塘复垦模式n基塘复垦系统的基塘复垦系统的水平衡水平衡是指基面、水塘及整个系统水分是指基面、水塘及整个系统水分收入和支出的平衡。基

23、塘复垦系统水分的主要收入来自收入和支出的平衡。基塘复垦系统水分的主要收入来自灌溉灌溉、天然降水天然降水和和潜水渗入潜水渗入，主要支出为，主要支出为蒸发散量蒸发散量和和流流出系统外的损失出系统外的损失。n便于安排种植和养殖生产的含义包括农产品和水产品的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。机耕与收播，水面水产养殖业便于捕捞等。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术 n按按充填料充填料不同分为不同分为矸石充填矸石充填、粉煤灰充填粉煤灰充填、生活生活

24、垃圾充填垃圾充填等。等。 注意：注意：利用露天矿山剥离物充填地下开采塌陷坑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。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n矸石充填方法矸石充填方法 矸石充填方式可以分为矸石充填方式可以分为全厚充填法全厚充填法和和分层充填法分层充填法 矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n全厚充填法全厚充填法充填高程确定充填高程确定 注意：注意：hHH0hh10heeh11121矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n分层充填法分层充填法 n机械的类型与规

25、格机械的类型与规格。机械越重、。机械越重、碾压面设计。碾压面设计。n压实趟数压实趟数。压实趟数越多越好。压实趟数越多越好。n颗粒组成颗粒组成。颗粒大小均匀对压实。颗粒大小均匀对压实比较好，之间产生的缝隙很小，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，但如果不均匀，之间缝隙比较大，压实效果就不好。压实效果就不好。1.含水率含水率：含水较高的压实效果比：含水较高的压实效果比较好，地基压实的影响因素很多。较好，地基压实的影响因素很多。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n粉煤灰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，称为塌陷区用作贮灰场：稳定塌

26、陷区用作灰场，称为静态塌陷静态塌陷灰场灰场。不稳定塌陷区用作灰场，称为。不稳定塌陷区用作灰场，称为动态塌陷灰场动态塌陷灰场。 塌陷地作为灰场要考虑两个问题：一是塌陷地作为灰场要考虑两个问题：一是灰水是否会溃入井灰水是否会溃入井下影响生产安全下影响生产安全；二是；二是灰场建筑物和附属物能否适应地表移灰场建筑物和附属物能否适应地表移动和形变动和形变。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n场地论证场地论证n塌陷稳定的塌陷坑充灰塌陷稳定的塌陷坑充灰论证地表裂隙与井下无水论证地表裂隙与井下无水力联系力联系1.动态沉陷区充灰动态沉陷区充灰一方面需一方面需计算导水裂隙带高度和计算导水裂隙带高度和地

27、表裂缝深度地表裂缝深度，论证灰水是否会因开采沉陷而溃入井，论证灰水是否会因开采沉陷而溃入井下；另下；另方面还需要对灰坝、输灰管道、回水泵房等方面还需要对灰坝、输灰管道、回水泵房等建筑设施的建筑设施的抗变形能力抗变形能力进行设计与论证。进行设计与论证。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n塌陷坑库容量与服务年限设计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：塌陷坑作灰场应满足两个条件：n充灰后可覆土种植或作其他用地充灰后可覆土种植或作其他用地1.必须具备必须具备定的容量和服务年限定的容量和服务年限矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术n覆土方式与复垦土壤覆土方式与复

28、垦土壤剖面的构造剖面的构造 充填复垦按是否覆土分充填复垦按是否覆土分为为覆土种植形式覆土种植形式与与不覆不覆土种植形式土种植形式。覆土种植。覆土种植分为分为薄覆土薄覆土和和厚覆土厚覆土，以及以及覆土加隔离层覆土加隔离层和和覆覆土不加隔离层土不加隔离层。矿区复垦技术PPT课件充填复垦技术充填复垦技术 覆土厚度增加至一定值，作物产量不再增加或增加微小，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：最佳值。最佳覆土厚度可根据下列公式确定： max101CiCEntta矿区复垦技术PPT课件矸石山整形复垦技术矸石山整形复垦技术 矸石山对环境的影响矸石山对环境的影响: 矸石淋溶污染周边土壤甚至地下水矸石淋溶污染周边土壤甚至地下水 粉尘污染严重粉尘污染严重 部分地区的矸石山自燃污染大气部分地区的矸石山自燃污染大气 矸石山存在滑坡危险。矸石山存在滑坡危险。 返回返回矿区复垦技术PPT课件矸石山整形复垦技术矸石山整形复垦技术 解决途径解决途径:n彻底搬掉矸石山彻底搬掉矸石山作为充填材料或建筑作为充填材料或建筑材料材