CN112982447A - 一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，包括设计排土场和生态排土场，生态排土场分为若干层生态台阶，先修筑第一层生态台阶，然后在生态台阶上修筑矿用工程车单行道宽度和排水渠，并利用设置的流水坡度将水汇集到沿排水渠间隔修筑集水井中，修筑好第一层生态台阶后，在第一层生态台阶上沿排水渠内边继续修筑第二层生态台阶，依次类推直到修筑好最后一层生态台阶。生态台阶采用反向排土方式形成，物料压实效果良好，沉降小，保水效果好；生态台阶可直接行使车辆，方便表土层覆盖和生态修复施工，水土保持效果好；排水渠和集水井配合收集雨水，一方面减少降水对排土场的侵蚀，另一方面可用于后续排土场复垦灌溉，提高复垦效果。

Description

一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场
技术领域
本发明涉及一种露天矿排土场，具体涉及一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，属于露天开采及生态修复领域。
背景技术
目前国内大多数露天矿排土场的坡面均是依靠排弃物料自排土台阶上表面自然滚落形成的，其角度与物料的自然安息角有很大关联，基本都超过30°。大角度的排土场坡面极易出现边坡失稳，且存在排土场复垦过程中水土保持困难、岩土分化效果不佳等问题，进而影响到矿山生产安全和生态修复。同时，岩石和土壤的自然安息角不同时，还会造成台阶坡面上下的覆土厚度不均，增大了坡面生态修复的用土量，进一步影响到坡面生态修复的质量和成本。因此，越来越多的专家和政府部门提倡甚至已经规定要进一步降低排土场的坡面角进而提高矿山复垦的效果。但是当前的露天矿排土场坡面施工方式形成的坡面角与规定要求之间还有较大差距，由此，研究如何高效、快速、低成本的构建满足生态修复要求角度的排土场坡面就显得尤为紧迫和重要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，解决现阶段露天矿排土场坡面角度较大继而影响矿山生产安全和生态修复的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，包括设计排土场，还包括生态排土场，生态排土场分为若干层生态台阶；
根据算式：
Figure BDA0002955279750000011
计算生态排土场底部排土线在设计排土场底部排土线基础上外延的距离，式中，B为生态台阶的平台宽度，B等于矿用工程车单行道宽度加排水渠宽度之和，H为设计排土场的高度，h为生态排土场的生态台阶高度，β1为设计排土场的台阶坡面角，β2为生态排土场的台阶坡面角，[-]表示向上取整函数；
由计算得出的外延距离L处向设计排土场方向使用排弃物料堆砌生态排土场第一台阶，形成初始排土工作线后再通过工程车由生态排土场第一台阶上表面反向堆填排弃物料直到将生态排土场第一台阶与设计排土场的边坡坡面之间的空间完全填满，此时形成生态排土场第一台阶；
然后从坡顶线开始向内修整矿用工程车单行道，在矿用工程车单行道的内侧边再修筑排水渠，沿排水渠间隔修筑集水井，修整后的矿用工程车单行道的表面与水平面呈1-2°的反向倾角；
沿着生态排土场第一台阶上的排水渠内侧边按照构筑生态排土场第一台阶的方法构筑生态排土场第二台阶，在生态排土场第二台阶上再修整矿用工程车单行道及排水渠，在生态排土场第二台阶沿排水渠间隔修筑集水井；每一层生态台阶上修筑的集水井位置均是对应的；
以此类推直到构筑最后一个生态台阶，此时，最后一个生态台阶上部平台与设计排土场顶部齐平；除了最上层的生态台阶以外，其余的生态台阶上修筑的对应的集水井通过预制涵管相连，将各生态台阶的雨水逐级向下汇集到最下一层的集水井内，每一层生态台阶的生态坡面表面铺设30-50cm厚的表层土形成复垦层。
进一步的，所述生态排土场的生态台阶高度h优选为3-5m。
进一步的，所述生态排土场的台阶坡面角β2优选为10-15°。
进一步的，所述生态排土场第一台阶中修筑的集水井底部安装可更换的过滤层，以过滤颗粒杂质，便于后期复垦灌溉利用。
进一步的，所述集水井间隔距离为300～500m，从相邻两个集水井中点位置开始，排水渠分别向集水井方向向下设置3～5‰的坡度，便于降水汇流到集水井中。
进一步的，所述排水渠宽度为1m，深度为0.5～1.0m，且表面铺设混凝土和防渗材料层，防止流水冲刷。
与现有技术相比本发明生态台阶采用反向排土方式形成，物料压实效果良好、沉降小、保水效果好；生态台阶的生态坡面整形为10～15°，可直接行使工程车辆，方便表土层覆盖和生态修复施工，水土保持效果好；排水渠和集水井配合收集雨水，一方面减少降水对排土场的侵蚀，另一方面，收集的降水集中储存，可用于后续排土场复垦灌溉，提高复垦效果；整个施工过程均可采用现有的常见矿山车辆和设备完成，减少设备和成本投入。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明生态排土场第一台阶构筑示意图；
图3为本发明后续生态台阶构筑示意图；
图4为图3中A-A局部放大图；
图5为本发明集水井及预制涵管布置示意图；
图中：1、设计排土场，2、生态排土场，3、生态排土场底部排土线，4、设计排土场底部排土线，5、生态排土场第一台阶，6、排弃物料，7、生态坡面，8、排水渠，9、生态排土场第二台阶，10、复垦层，11、集水井，12、预制涵管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
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。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：包括设计排土场1和生态排土场2，在露天矿排土场达到设计排弃位置和高度时，停止排土，此为设计排土场1；需要复垦的设计排土场1的外侧修筑生态排土场2，生态排土场2分为若干层生态台阶。
修筑前，先根据算式：
Figure BDA0002955279750000031
计算生态排土场底部排土线3在设计排土场底部排土线4基础上外延的距离，式中，B为生态台阶的平台宽度，B等于该露天矿使用的矿用工程车正常行驶的单行道宽度加排水渠8宽度之和，一般情况下矿用工程车单行道宽度为4m，H为设计排土场1的高度，h为生态排土场2的生态台阶高度，h优选为5m，β1为设计排土场1的台阶坡面角，β2为生态排土场2的台阶坡面角，β2优选为15°，[-]表示向上取整函数。
如图2所示，由计算得出的外延距离L处向设计排土场1方向使用排弃物料6堆砌生态排土场第一台阶5，形成初始排土工作线后再通过工程车行驶到生态排土场第一台阶5上表面，然后反向堆填排弃物料6直到将生态排土场第一台阶5与设计排土场1的边坡坡面之间的空间完全填满，用推土机将生态排土场第一台阶5坡面整形为15°的生态坡面7后，形成生态排土场第一台阶5。
如图4所示，用工程车从坡顶线开始向内(即设计排土场1方向)修整矿用工程车单行道，修整后的矿用工程车单行道的表面与水平面呈1-2°的反向倾角，确保降落在台阶平台的多余雨水汇流至排水渠8内，在矿用工程车单行道的内侧边修筑排水渠8，然后沿排水渠8间隔设置集水井11，优选为间隔300mm修筑一个集水井11，从相邻两个集水井11中点位置开始，排水渠8分别向集水井11方向向下设置5‰的流水坡度，集水井11的单侧集水范围为150m，双向两侧向中间汇流则单个集水井11的集水范围为300m。
如图3所示，沿着生态排土场第一台阶5上的排水渠8内侧边按照构筑生态排土场第一台阶5的方法构筑生态排土场第二台阶9，在生态排土场第二台阶9上再修整矿用工程车单行道以及排水渠8，在生态排土场第二台阶9上沿排水渠8间隔设置集水井11；每一层生态台阶上开设的集水井11位置均是对应的。
以此类推直到构筑最后一个生态台阶，此时，最后一个生态台阶上部平台与设计排土场顶部齐平；如图5所示，除了最上层的生态台阶以外，其余的生态台阶上修筑的对应的集水井11分别通过预制涵管12相连，集水井11直径等于排水渠8下底宽，深度等于预制涵管12埋深，预制涵管12埋深一般2-3m(主要是避免管内的水冻结破坏管道)，采用直径不小于1m的混凝土预制管；每一层生态台阶的生态坡面7表面铺设30-50cm厚的表层土形成复垦层10，至此全部生态台阶完成施工。
生态台阶开始阶段采用堆砌方式修筑，修筑一部分后采用反向排弃方式，这样能够使得排弃物料6压实效果好、沉降小、保水效果好；生态台阶的坡面角度为15°，可直接行使工程车辆，方便表土层覆盖施工，水土保持效果好；利用排水渠8配合集水井11收集并储存降雨，减少雨水对排土场的侵蚀外还能够为后续排土场的复垦提供水源；每层生态台阶上排水渠8中的水流入到该层的集水井11中，每一层生态台阶上修筑的对应的集水井11通过预制涵管12连通，上方的集水井11中的水通过预制涵管12流到生态排土场第一台阶5上修筑的集水井11中，为了能够满足蓄水的要求，在生态排土场第一台阶5上修筑的容积更大集水井11，在该集水井11中设置抽水系统以便于复垦灌溉使用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，包括设计排土场(1)，其特征在于，还包括生态排土场(2)，生态排土场(2)分为若干层生态台阶；
根据算式：
Figure FDA0002955279740000011
计算生态排土场底部排土线(3)在设计排土场底部排土线(4)基础上外延的距离，式中，B为生态台阶的平台的宽度，B等于矿用工程车单行道宽度加排水渠(8)宽度之和，H为设计排土场(1)的高度，h为生态排土场(2)的生态台阶高度，β1为设计排土场(1)的台阶坡面角，β2为生态排土场(2)的台阶坡面角，[-]表示向上取整函数；
由计算得出的外延距离L处向设计排土场(1)方向使用排弃物料(6)堆砌生态排土场第一台阶(5)，形成初始排土工作线后再通过工程车由生态排土场第一台阶(5)上表面反向堆填排弃物料(6)直到将生态排土场第一台阶(5)与设计排土场(1)的边坡坡面之间的空间完全填满，此时形成生态排土场第一台阶(5)；
然后从坡顶线开始向内修整矿用工程车单行道，在矿用工程车单行道的内侧边再修筑排水渠(8)，沿排水渠(8)间隔修筑集水井(11)，修整后的矿用工程车单行道表面与水平面呈1-2°的反向倾角；
沿着生态排土场第一台阶(5)上的排水渠(8)内侧边按照构筑生态排土场第一台阶(5)的方法构筑生态排土场第二台阶(9)、在生态排土场第二台阶(9)上再修整矿用工程车单行道及排水渠(8)，在生态排土场第二台阶(9)沿排水渠(8)间隔修筑集水井(11)；每一层生态台阶上修筑的集水井(11)位置均是对应的；
以此类推直到构筑最后一个生态台阶，此时，最后一个生态台阶上部平台与设计排土场顶部齐平；除了最上层的生态台阶以外，其余的生态台阶上修筑的对应的集水井(11)通过预制涵管(12)相连，每一层生态台阶的生态坡面(7)表面铺设30-50cm厚的表层土形成复垦层(10)。
2.根据权利要求1所述的一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，其特征在于：所述生态排土场(2)的生态台阶高度h优选为3-5m。
3.根据权利要求1所述的一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，其特征在于：所述生态排土场(2)的台阶坡面角β2优选为10-15°。
4.根据权利要求1所述的一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，其特征在于：所述生态排土场第一台阶(5)中修筑的集水井(11)底部安装可更换的过滤层。
5.根据权利要求1所述的一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，其特征在于：所述集水井(11)间隔距离为300～500m，从相邻两个集水井(11)中点位置开始，排水渠(8)分别向集水井(11)方向向下设置3～5‰的坡度。
6.根据权利要求1所述的一种具有生态型台阶坡面结构的露天矿排土场，其特征在于：所述排水渠(8)宽度为1m，深度为0.5～1.0m，且表面铺设混凝土和防渗材料层。
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