CN113026817A

CN113026817A - 一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法

Info

Publication number: CN113026817A
Application number: CN202110361615.7A
Authority: CN
Inventors: 张忠哲; 姬永生; 高铭; 吴猛振; 肖洁; 吴婷婷; 薛琦; 宋雷; 徐之山; 张洁; 马明明
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本申请公开了一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法，利用露天矿基坑中内排土场中堆砌碎石的间隙空间储水，并结合围岩隔水、表层透水和内部输水构建地下水库。施工方法为：将露天矿基坑四周的围岩注浆隔水以形成围岩密封的储水空间；然后在排土场堆石体的顶部铺设透水混凝土形成透水层，在透水层的上部依次铺设碎石垫层、砂垫层和黏土层形成表层透水系统；最后于露天矿基坑内排土场钻孔布设抽水管形成抽水管网，将抽水管网连接至地表泵站即可实现地下水库中水域的循化利用。本申请不仅构建地表透水、散岩蓄水、土岩隔离、围岩密封的大型煤电基地生态存蓄水一体化工艺系统，而且解决了露天矿生态修复、环境污染问题。

Description

一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法。

背景技术

我国是全球矿业大国，矿产资源的开发推动了我国社会经济的发展。由于矿产资源的长期无序开采，露天采矿带来的一系列弊病也逐渐浮现。开采过后的山体边坡岩体发生变形破坏、地形地貌受到扰乱、原有地下水系遭到破坏等一系列问题，加剧了矿山生态环境的进一步恶化。因此，如何对露天矿进行生态修复成为当前阶段改善矿区环境条件的热点问题。

露天矿开采过后在基坑内形成规模庞大的内排土场，其内排土场规模为采矿量的几倍或十几倍，需要占用大量的土地资源。由于内排土场开挖坡面陡峭造成地表径流速度的增加，加之缺乏林草植被的有效固土，使得内排土场中土壤冲刷侵蚀现象严重。正是由于露天矿排土场水土流失的严重性、特殊性以及进行水土流失治理的迫切性已得到诸多专家学者的关注，成为解决露天矿生态修复的重点。对于露天矿排土场的治理需要面临以下问题：露天矿排土场堆砌的土石散体尺寸大小不一，造成排土场内部孔隙较大且上下连通，浅表层水分快速下渗流失，从而导致植物无法直接在内排土场种植；露天矿排土场四周围岩的岩体裂隙发达，使得露天矿排土场基坑无法形成良好的蓄水空间；露天矿排土场基坑内松散堆砌的碎石无法满足建筑物地基基础的要求且边坡稳定性不足，不能直接在内排土场上方直接构造景观建筑。上述问题的存在，为露天矿排土场的生态修复制造了障碍。

发明内容

解决的技术问题：

针对现有技术的不足，本申请提供了一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法，解决了目前存在的露天矿排土场生态修复的问题。

技术方案：

为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

一种露天矿基坑重构地下水库，所述露天矿基坑重构地下水库由基坑底板、露天矿基坑四周的隔水层、露天矿基坑内的排土场堆石体、铺设在排土场堆石体顶部的透水层、碎石垫层、砂垫层、黏土层；所述露天矿基坑四周的隔水层与基坑底板形成围岩密封的储水空间，所述透水层由排土场堆石体顶部铺设透水混凝土形成，所述透水层上铺设碎石垫层，所述碎石垫层上铺设砂垫层，所述砂垫层上铺设黏土层，碎石垫层、砂垫层、黏土层形成表层透水系统；所述排土场堆石体内钻孔布设抽水管形成抽水管网，黏土层上设有泵站，所述抽水管网与泵站相连实现地下水库中水域的循环利用。

进一步的，所述隔水层是指露天矿基坑四周的围岩注浆隔水以形成围岩密封的储水空间。

进一步的，所述排土场堆石体由露天矿基坑内的排弃碎石组成，所述排土场堆石体中堆砌的排弃碎石的间隙空间用于储水形成储水层。

进一步的，所述地表覆盖黏土层起到景观绿化及固化土壤的作用，实现露天矿基坑的生态修复。

进一步的，所述铺设碎石垫层和砂垫层的目的是为了防止地表黏土层堵塞透水层，保证地表雨水顺畅流入储水层。

本申请还公开了所述的露天矿基坑重构地下水库的施工方法，将露天矿基坑四周的围岩注浆隔水形成隔水层，隔水层与基坑底板形成围岩密封的储水空间；然后在排土场堆石体的顶部铺设透水混凝土形成透水层，在透水层上依次铺设碎石垫层、砂垫层、黏土层形成表层透水系统；最后于排土场堆石体内钻孔布设抽水管网形成输水系统，在黏土层上设有泵站，将抽水管网连接至地表的泵站即实现地下水库中水域的循化利用。

有益效果：

本申请提供了一种露天矿基坑重构地下水库及其施工方法，具备以下有益效果：

1、利用露天矿基坑中内排土场中堆砌碎石的间隙空间储水，并结合围岩隔水、表层透水和内部输水构建地下水库。该方法能够使露天矿排土场生态修复更具计划性和秩序性，科学合理的利用露天矿排土场的自身优势，逐步实现矿区土地利用的高效性、环保性、生态性，使露天矿排土场生态修复朝着多元化、合理化的方向发展，制定出一套适合露天矿排土场实际情况的生态修复方案，为露天矿排土场生态环境修复治理提供新思路、新方法。。

2、为露天矿排土场的生态修复构筑供水保障，露天矿排土场进行生态修复首要任务是解决水资源不足的问题，这一问题制约了露天矿排土场的植被重建与水系恢复，本发明提出一种露天矿基坑重构地下水库的思想，对现有露天矿基坑进行改造，为露天矿排土场的生态修复构筑供水保障，具有能优化生态环境的明显效果和长远意义。

3、将露天矿排土场基坑重构成为地下水库，露天矿基坑内围岩裂隙发达、大量碎石堆砌，从而导致露天矿排土场基坑不具备形成地下水库的能力，本发明利用露天矿基坑中内排土场中堆砌碎石的间隙空间储水，并结合围岩隔水、表层透水和内部输水构建地下水库。地下水库的构建实现了露天矿排土场的原位修复，降低了生态修复工程成本，而且还能起到改善生态环境和景观的效果。

4、地下水库能够实现合理布局、生态修复，传统的露天矿排土场生态修复未考虑植被绿化、水资源循环利用等生态修复因素，从而造成露天矿排土场土地资源的浪费，引起降雨形成侵蚀性坡面径流、地下渗流、暗涌等自然灾害的出现，本发明综合运用露天开采基础理论和系统工程原理，从露天矿基坑内排土场总平面布置、物料排弃层序、工艺及参数、隔水和透水材料、施工技术等方面开展集成研究，构建地表透水、散岩蓄水、土岩隔离、围岩密封的大型煤电基地生态存蓄水一体化工艺系统。

5、重构露天矿排土场地下水库，不仅可以使露天矿原有的地下水系得到恢复，而且可以利用地下水库解决水资源短缺的生态环境问题，从而打造人与自然和谐共存、“满矿尽是绿意浓”的景象，对露天矿排土场生态修复具有非常重要的意义。

附图说明

图1为本申请露天矿基坑内排土场重构地下水库结构示意图。

图2 为本申请露天矿基坑内排土场重构地下水库结构A区域放大图。

附图标记说明：1-隔水层，2-抽水管网，3-泵站，4-黏土层，5-砂垫层，6-碎石垫层，7-透水层，8-排弃碎石，9-基坑底板。

具体实施方式

下面将结合说明书中的附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1：

一种露天矿基坑重构地下水库，所述露天矿基坑重构地下水库由基坑底板9、露天矿基坑四周的隔水层1、露天矿基坑内的排土场堆石体、铺设在排土场堆石体顶部的透水层7、碎石垫层6、砂垫层5、黏土层4；所述露天矿基坑四周的隔水层1与基坑底板9形成围岩密封的储水空间，所述透水层7由排土场堆石体顶部铺设透水混凝土形成，所述透水层7上铺设碎石垫层6，所述碎石垫层6上铺设砂垫层5，所述砂垫层5上铺设黏土层4，碎石垫层6、砂垫层5、黏土层4形成表层透水系统；所述排土场堆石体内钻孔布设抽水管形成抽水管网2，黏土层4上设有泵站3，所述抽水管网2与泵站3相连实现地下水库中水域的循环利用。

实施例2：

一种露天矿基坑重构地下水库，所述露天矿基坑重构地下水库由基坑底板9、露天矿基坑四周的隔水层1、露天矿基坑内的排土场堆石体、铺设在排土场堆石体顶部的透水层7、碎石垫层6、砂垫层5、黏土层4；所述露天矿基坑四周的隔水层1与基坑底板9形成围岩密封的储水空间，所述透水层7由排土场堆石体顶部铺设透水混凝土形成，所述透水层7上铺设碎石垫层6，所述碎石垫层6上铺设砂垫层5，所述砂垫层5上铺设黏土层4，碎石垫层6、砂垫层5、黏土层4形成表层透水系统；所述排土场堆石体内钻孔布设抽水管形成抽水管网2，黏土层4上设有泵站3，所述抽水管网2与泵站3相连实现地下水库中水域的循环利用，所述隔水层1是指露天矿基坑四周的围岩注浆隔水以形成围岩密封的储水空间，排土场堆石体由露天矿基坑内的排弃碎石8组成，所述排土场堆石体中堆砌的排弃碎石8的间隙空间用于储水形成储水层，所述地表覆盖黏土层4起到景观绿化及固化土壤的作用，实现露天矿基坑的生态修复，所述铺设碎石垫层6和砂垫层5的目的是为了防止地表黏土层4堵塞透水层7，保证地表雨水顺畅流入储水层。

实施例3：

所述的露天矿基坑重构地下水库的施工方法，将露天矿基坑四周的围岩注浆隔水形成隔水层1，隔水层1与基坑底板9形成围岩密封的储水空间；然后在排土场堆石体的顶部铺设透水混凝土形成透水层7，在透水层7上依次铺设碎石垫层6、砂垫层5、黏土层4形成表层透水系统；最后于排土场堆石体内钻孔布设抽水管网2形成输水系统，在黏土层4上设有泵站3，将抽水管网2连接至地表的泵站3即实现地下水库中水域的循化利用。

尽管前述对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种露天矿基坑重构地下水库，其特征在于：所述露天矿基坑重构地下水库由基坑底板（9）、露天矿基坑四周的隔水层（1）、露天矿基坑内的排土场堆石体、铺设在排土场堆石体顶部的透水层（7）、碎石垫层（6）、砂垫层（5）、黏土层（4）；所述露天矿基坑四周的隔水层（1）与基坑底板（9）形成围岩密封的储水空间，所述透水层（7）由排土场堆石体顶部铺设透水混凝土形成，所述透水层（7）上铺设碎石垫层（6），所述碎石垫层（6）上铺设砂垫层（5），所述砂垫层（5）上铺设黏土层（4），碎石垫层（6）、砂垫层（5）、黏土层（4）形成表层透水系统；所述排土场堆石体内钻孔布设抽水管形成抽水管网（2），黏土层（4）上设有泵站（3），所述抽水管网（2）与泵站（3）相连实现地下水库中水域的循环利用。

2.根据权利要求1所述的一种露天矿基坑重构地下水库，其特征在于：所述隔水层（1）是指露天矿基坑四周的围岩注浆隔水以形成围岩密封的储水空间。

3.根据权利要求2所述的一种露天矿基坑重构地下水库，其特征在于：所述排土场堆石体由露天矿基坑内的排弃碎石（8）组成，所述排土场堆石体中堆砌的排弃碎石（8）的间隙空间用于储水形成储水层。

4.根据权利要求3所述的一种露天矿基坑重构地下水库，其特征在于：所述地表覆盖黏土层（4）起到景观绿化及固化土壤的作用，实现露天矿基坑的生态修复。

5.根据权利要求3所述的一种露天矿基坑重构地下水库，其特征在于：所述铺设碎石垫层（6）和砂垫层（5）的目的是为了防止地表黏土层（4）堵塞透水层（7），保证地表雨水顺畅流入储水层。

6.一种权利要求1所述的露天矿基坑重构地下水库的施工方法，其特征在于：所述施工方法为将露天矿基坑四周的围岩注浆隔水形成隔水层（1），隔水层（1）与基坑底板（9）形成围岩密封的储水空间；然后在排土场堆石体的顶部铺设透水混凝土形成透水层（7），在透水层（7）上依次铺设碎石垫层（6）、砂垫层（5）、黏土层（4）形成表层透水系统；最后于排土场堆石体内钻孔布设抽水管网（2）形成输水系统，在黏土层（4）上设有泵站（3），将抽水管网（2）连接至地表的泵站（3）即实现地下水库中水域的循化利用。