CN115898408A - 一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法 - Google Patents

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罗凌利
罗应铎
喻卓凡
罗杨珺
罗斯特
喻卓萱
焦思洋
罗元浩
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Abstract

本发明公开了一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，涉及矿石开采技术领域，包括以下步骤：进行现状评估；进行稳定性分析；进行施工前的安全加固设计；对回填区域进行清表处理；对坡面进行加固；设计浆砌石挡土墙；进行回填，整平以及压实施工；对整平和回填后的土地进行翻松处理；回填土壤上种植相应的植被或者添加土壤改良剂；对修复后的区域添加微生物。该矿石开采区生态修复回填区域加固方法，通过回填区域的边坡稳定性分析，基于分析对回填过程进行加固处理，保证了施工时的安全性，进而采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统达到了新的平衡状态、实现新的良性循环。

Description

一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法
技术领域
本发明涉及矿石开采技术领域，具体为一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法。
背景技术
随着矿石资源的需求量持续增加，长期无序地开山采石，导致矿石开采区的生态环境遭到破坏，造成了诸如水土流失、山体滑坡、泥石流等一系列自然灾害。因此，矿石开采区的生态环境恢复日益成为社会普遍关注的问题之一。
现有技术中，目前现有的针对矿石开采区的废弃矿坑的治理工作主要是厌氧填埋法，也即是采样厌氧式垃圾卫生填埋工艺处理有机营养土，使得废弃矿坑回填到一定高度后进行种植绿色植物，从而修复废弃矿坑以及周围的生态系统。一般来说，其施工作业工序包括运输、卸堆、推平、辗压和覆土掩盖等。但是，由于废弃矿坑是由人工开挖矿石后留下的矿坑，其地势变化比较大，边坡一般为较为陡峭的岩质陡坡，在回填时的施工难度很大，给施工人员带来不便，甚至存在人身安全。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，包括以下步骤：
S1、在山体生态修复前调查回填区域的地质环境，分析论证各类地质灾害的危险性，进行现状评估；
S2、根据地质环境调查结果，基于稳定性分析，并制定工程治理措施对回填区域的受损山体进行治理；
S3、基于稳定性分析得出的边坡折线稳定系数，对每个回填区域的坡面进行施工前的安全加固设计；
S4、对回填区域内在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清表处理；
S5、每个回填区域的坡面所在的边坡的位置上钻孔并对孔内进行清理工作，然后将注浆管与预应力锚索一起安装到孔内，再对注浆管进行注浆后安装框架梁，对坡面进行加固；
S6、根据边坡折线稳定系数，采取从上向下逐级防护的方式设计浆砌石挡土墙；
S7、在回填区域内采用厌氧回填工艺进行回填，整平以及压实施工；
S8、对整平和回填后的土地进行翻松处理，将浅表的土壤进行分散；
S9、结合不同植物对金属元素的吸附能力的差异，有选择性的在回填区域的回填土壤上种植相应的植被或者添加土壤改良剂；
S10、对修复后的区域添加微生物，保证土壤的肥沃性和通气性，完成回填区域的加固和生态修复。
进一步优化本技术方案，所述步骤S1中，对回填区域的调查内容包括：查看矿石开采区的构筑物位置，现有的植被情况，岩石覆盖厚度，采空区，排土场，尾矿的位置。
进一步优化本技术方案，所述步骤S2中，稳定性分析包括边坡稳定性分析，基于边坡坡度α进行稳定性分析，所述边坡稳定性分析模型如下所示：
Figure BDA0003978438970000021
Figure BDA0003978438970000022
其中，
Figure BDA0003978438970000031
Ti＝Wi sinαi
式中：Fs为边坡折线稳定系数，Wi为标号为i的土块重力，Ci为回填区域中第i条滑面土体产生的粘聚力，
Figure BDA0003978438970000032
为标号为i的条体土块的地面倾角，ψ′j为传递系数，Ri为标号为i的条体土块产生的抗滑力，Ti为标号为i的条体土块产生的下滑力，Li为标号为i的条体土块产生的滑面长度。
进一步优化本技术方案，所述步骤S3中，回填区域的边坡坡度大于30°且小于65°时，进行削坡处理；当边坡坡度大于65°时，采取从上向下逐级防护的方式对边坡进行加固处理。
进一步优化本技术方案，所述步骤S4中，清表处理采用挖掘机进行清理，清理深度40-50cm。
进一步优化本技术方案，所述步骤S6中，设计浆砌石挡土墙时，基于回填区域的边坡坡面的实际情况，设置排水沟以及金属拦网。
进一步优化本技术方案，所述步骤S7中，回填过程中加入煤矸石与粉煤灰，煤矸石的粒径≤0.6cm，煤矸石与粉煤灰的配比为1：0.05-0.4，压实过程中可采用推土机和压路机共同作业。
进一步优化本技术方案，所述步骤S9中，土壤改良剂包括生物炭、草木灰、磷酸盐、重金属捕集剂以及重金属活化菌剂，按照以下质量分数的组成构成：生物炭60-80份、草木灰15-20份、磷酸盐5份、重金属捕集剂4份以及重金属活化菌剂7份。
进一步优化本技术方案，所述重金属活化菌剂包括芽孢杆菌以及荧光假单胞杆菌，芽孢杆菌与荧光假单胞杆菌的质量分数比为2:1，每千克待修复的回填土接种的重金属活化菌剂的容量为200-300mL。
与现有技术相比，本发明提供了一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，具备以下有益效果：
该矿石开采区生态修复回填区域加固方法，通过回填区域的边坡稳定性分析，基于分析对回填过程进行加固处理，保证了施工时的安全性，进而采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统达到了新的平衡状态、实现新的良性循环。
附图说明
图1为本发明提出的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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：
请参阅图1，一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，该矿石开采区生态修复回填区域加固方法，通过回填区域的边坡稳定性分析，基于分析对回填过程进行加固处理，保证了施工时的安全性，进而采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统达到了新的平衡状态、实现新的良性循环，该方法包括以下步骤：
S1、在山体生态修复前调查回填区域的地质环境，分析论证各类地质灾害的危险性，进行现状评估。
所述步骤S1中，对回填区域的调查内容包括：查看矿石开采区的构筑物位置，现有的植被情况，岩石覆盖厚度，采空区，排土场，尾矿的位置。
S2、根据地质环境调查结果，基于稳定性分析，并制定工程治理措施对回填区域的受损山体进行治理；
其中，所述步骤S2中，稳定性分析包括边坡稳定性分析，基于边坡坡度α进行稳定性分析，所述边坡稳定性分析模型如下所示：
Figure BDA0003978438970000051
Figure BDA0003978438970000052
其中，
Figure BDA0003978438970000053
Ti＝Wi sinαi
式中：Fs为边坡折线稳定系数，Wi为标号为i的土块重力，Ci为回填区域中第i条滑面土体产生的粘聚力，
Figure BDA0003978438970000054
为标号为i的条体土块的地面倾角，ψ′j为传递系数，Ri为标号为i的条体土块产生的抗滑力，Ti为标号为i的条体土块产生的下滑力，Li为标号为i的条体土块产生的滑面长度。
S3、基于稳定性分析得出的边坡折线稳定系数，对每个回填区域的坡面进行施工前的安全加固设计；
具体的，所述步骤S3中，回填区域的边坡坡度大于30°且小于65°时，进行削坡处理；当边坡坡度大于65°时，采取从上向下逐级防护的方式对边坡进行加固处理。
S4、对回填区域内在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清表处理；
在本实施例中，所述步骤S4中，清表处理采用挖掘机进行清理，清理深度40-50cm。
S5、每个回填区域的坡面所在的边坡的位置上钻孔并对孔内进行清理工作，然后将注浆管与预应力锚索一起安装到孔内，再对注浆管进行注浆后安装框架梁，对坡面进行加固。
S6、根据边坡折线稳定系数，采取从上向下逐级防护的方式设计浆砌石挡土墙；
进一步的，所述步骤S6中，设计浆砌石挡土墙时，基于回填区域的边坡坡面的实际情况，设置排水沟以及金属拦网。
S7、在回填区域内采用厌氧回填工艺进行回填，整平以及压实施工；
优选的，回填过程中加入煤矸石与粉煤灰，煤矸石的粒径≤0.6cm，煤矸石与粉煤灰的配比为1：0.05-0.4，压实过程中可采用推土机和压路机共同作业。
S8、对整平和回填后的土地进行翻松处理，将浅表的土壤进行分散；
S9、结合不同植物对金属元素的吸附能力的差异，有选择性的在回填区域的回填土壤上种植相应的植被或者添加土壤改良剂；
当选择添加土壤改良剂时，土壤改良剂包括生物炭、草木灰、磷酸盐、重金属捕集剂以及重金属活化菌剂，按照以下质量分数的组成构成：生物炭60-80份、草木灰15-20份、磷酸盐5份、重金属捕集剂4份以及重金属活化菌剂7份。所述重金属活化菌剂包括芽孢杆菌以及荧光假单胞杆菌，芽孢杆菌与荧光假单胞杆菌的质量分数比为2:1，每千克待修复的回填土接种的重金属活化菌剂的容量为200-300mL。
S10、对修复后的区域添加微生物，保证土壤的肥沃性和通气性，完成回填区域的加固和生态修复。
实施例二：
一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，该矿石开采区生态修复回填区域加固方法，通过回填区域的边坡稳定性分析，基于分析对回填过程进行加固处理，保证了施工时的安全性，进而采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统达到了新的平衡状态、实现新的良性循环，该方法包括以下步骤：
S1、在山体生态修复前调查回填区域的地质环境，分析论证各类地质灾害的危险性，进行现状评估。
所述步骤S1中，对回填区域的调查内容包括：查看矿石开采区的构筑物位置，现有的植被情况，岩石覆盖厚度，采空区，排土场，尾矿的位置。
S2、根据地质环境调查结果，基于稳定性分析，并制定工程治理措施对回填区域的受损山体进行治理；
其中，所述步骤S2中，稳定性分析包括边坡稳定性分析，基于边坡坡度α进行稳定性分析，所述边坡稳定性分析模型如下所示：
Figure BDA0003978438970000071
Figure BDA0003978438970000072
其中，
Figure BDA0003978438970000073
Ti＝Wi sinαi
式中：Fs为边坡折线稳定系数，Wi为标号为i的土块重力，Ci为回填区域中第i条滑面土体产生的粘聚力，
Figure BDA0003978438970000074
为标号为i的条体土块的地面倾角，ψ′j为传递系数，Ri为标号为i的条体土块产生的抗滑力，Ti为标号为i的条体土块产生的下滑力，Li为标号为i的条体土块产生的滑面长度。
S3、基于稳定性分析得出的边坡折线稳定系数，对每个回填区域的坡面进行施工前的安全加固设计；
具体的，所述步骤S3中，回填区域的边坡坡度大于30°且小于65°时，进行削坡处理；当边坡坡度大于65°时，采取从上向下逐级防护的方式对边坡进行加固处理。
S4、对回填区域内在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清表处理；
在本实施例中，所述步骤S4中，清表处理采用挖掘机进行清理，清理深度50cm。
S5、每个回填区域的坡面所在的边坡的位置上钻孔并对孔内进行清理工作，然后将注浆管与预应力锚索一起安装到孔内，再对注浆管进行注浆后安装框架梁，对坡面进行加固。
S6、根据边坡折线稳定系数，采取从上向下逐级防护的方式设计浆砌石挡土墙；
进一步的，所述步骤S6中，设计浆砌石挡土墙时，基于回填区域的边坡坡面的实际情况，设置排水沟以及金属拦网。
S7、在回填区域内采用厌氧回填工艺进行回填，整平以及压实施工；
优选的，回填过程中加入煤矸石与粉煤灰，煤矸石的粒径≤0.5cm，煤矸石与粉煤灰的配比为1：0.1-0.4，压实过程中可采用推土机和压路机共同作业。
S8、对整平和回填后的土地进行翻松处理，将浅表的土壤进行分散；
S9、结合不同植物对金属元素的吸附能力的差异，有选择性的在回填区域的回填土壤上种植相应的植被或者添加土壤改良剂；
当选择添加土壤改良剂时，土壤改良剂包括生物炭、草木灰、磷酸盐、重金属捕集剂以及重金属活化菌剂，按照以下质量分数的组成构成：生物炭80份、草木灰20份、磷酸盐5份、重金属捕集剂5份以及重金属活化菌剂8份。所述重金属活化菌剂包括芽孢杆菌以及荧光假单胞杆菌，芽孢杆菌与荧光假单胞杆菌的质量分数比为2:1，每千克待修复的回填土接种的重金属活化菌剂的容量为250mL。
S10、对修复后的区域添加微生物，保证土壤的肥沃性和通气性，完成回填区域的加固和生态修复。
本发明的有益效果是：
该矿石开采区生态修复回填区域加固方法，通过回填区域的边坡稳定性分析，基于分析对回填过程进行加固处理，保证了施工时的安全性，进而采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统达到了新的平衡状态、实现新的良性循环。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在山体生态修复前调查回填区域的地质环境，分析论证各类地质灾害的危险性，进行现状评估；
S2、根据地质环境调查结果，基于稳定性分析，并制定工程治理措施对回填区域的受损山体进行治理；
S3、基于稳定性分析得出的边坡折线稳定系数，对每个回填区域的坡面进行施工前的安全加固设计；
S4、对回填区域内在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清表处理；
S5、每个回填区域的坡面所在的边坡的位置上钻孔并对孔内进行清理工作，然后将注浆管与预应力锚索一起安装到孔内，再对注浆管进行注浆后安装框架梁，对坡面进行加固；
S6、根据边坡折线稳定系数，采取从上向下逐级防护的方式设计浆砌石挡土墙；
S7、在回填区域内采用厌氧回填工艺进行回填，整平以及压实施工；
S8、对整平和回填后的土地进行翻松处理，将浅表的土壤进行分散；
S9、结合不同植物对金属元素的吸附能力的差异，有选择性的在回填区域的回填土壤上种植相应的植被或者添加土壤改良剂；
S10、对修复后的区域添加微生物，保证土壤的肥沃性和通气性，完成回填区域的加固和生态修复。
2.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S1中，对回填区域的调查内容包括：查看矿石开采区的构筑物位置，现有的植被情况，岩石覆盖厚度，采空区，排土场，尾矿的位置。
3.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S2中，稳定性分析包括边坡稳定性分析，基于边坡坡度α进行稳定性分析，所述边坡稳定性分析模型如下所示：
Figure FDA0003978438960000021
Figure FDA0003978438960000022
其中，
Figure FDA0003978438960000023
Ti＝Wi sinαi
式中：Fs为边坡折线稳定系数，Wi为标号为i的土块重力，Ci为回填区域中第i条滑面土体产生的粘聚力，
Figure FDA0003978438960000024
为标号为i的条体土块的地面倾角，ψ′j为传递系数，Ri为标号为i的条体土块产生的抗滑力，Ti为标号为i的条体土块产生的下滑力，Li为标号为i的条体土块产生的滑面长度。
4.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S3中，回填区域的边坡坡度大于30°且小于65°时，进行削坡处理；当边坡坡度大于65°时，采取从上向下逐级防护的方式对边坡进行加固处理。
5.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S4中，清表处理采用挖掘机进行清理，清理深度40-50cm。
6.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S6中，设计浆砌石挡土墙时，基于回填区域的边坡坡面的实际情况，设置排水沟以及金属拦网。
7.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S7中，回填过程中加入煤矸石与粉煤灰，煤矸石的粒径≤0.6cm，煤矸石与粉煤灰的配比为1：0.05-0.4，压实过程中可采用推土机和压路机共同作业。
8.根据权利要求1所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述步骤S9中，土壤改良剂包括生物炭、草木灰、磷酸盐、重金属捕集剂以及重金属活化菌剂，按照以下质量分数的组成构成：生物炭60-80份、草木灰15-20份、磷酸盐5份、重金属捕集剂4份以及重金属活化菌剂7份。
9.根据权利要求8所述的一种矿石开采区生态修复回填区域加固方法，其特征在于，所述重金属活化菌剂包括芽孢杆菌以及荧光假单胞杆菌，芽孢杆菌与荧光假单胞杆菌的质量分数比为2:1，每千克待修复的回填土接种的重金属活化菌剂的容量为200-300mL。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116104112A (zh) * 2023-04-12 2023-05-12 河北省建筑科学研究院有限公司 一种复合型固废生态护坡制作方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116104112A (zh) * 2023-04-12 2023-05-12 河北省建筑科学研究院有限公司 一种复合型固废生态护坡制作方法

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