一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法，其包括以下步驟：a.調(diào)查分析充填復(fù)墾材料煤矸石的塊度結(jié)構(gòu)特征；b.依據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異，設(shè)計表層覆土的厚度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、揭示采用煤矸石填充復(fù)墾時，煤矸石塊度結(jié)構(gòu)不同對表層覆土厚度的影響，給出煤矸石塊度與上覆土層厚度的數(shù)量關(guān)系，對采煤塌陷區(qū)土地復(fù)墾工程實踐有一定指導(dǎo)意義；2、涉及根據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異而設(shè)計不同表層覆土厚度，使整個復(fù)墾區(qū)的土壤具有相同的保水保肥能力，利于統(tǒng)一施肥灌溉等耕作管理；3、本發(fā)明所涉及的合理設(shè)計煤矸石充填復(fù)墾區(qū)表層覆土厚度，可較大程度節(jié)約熟土資源，同時可避免因大量取土造成其它土地資源的破壞。
【專利說明】一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種厚度設(shè)計方法，尤其涉及一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤炭的開采和利用總量逐年增加。同時，地下開采導(dǎo)致的大面積地表沉陷和產(chǎn)生大量的煤矸石。在潛水位較高的平原礦區(qū)，沉陷區(qū)的地勢更加低洼而易積水，導(dǎo)致耕地?zé)o法耕作。長期以來，我國乃至國外的煤矸石只少量的用于建材或其它領(lǐng)域，煤礦區(qū)堆積如山的矸石山既壓占土地資源有污染了環(huán)境。因此，多數(shù)煤礦企業(yè)選擇煤矸石作為塌陷區(qū)充填復(fù)墾的材料。
[0003]通常，利用煤矸石作為填充復(fù)墾的墊層一般不考慮其塊度結(jié)構(gòu)，塊度較大和塊度較小的煤矸石層上都覆蓋相同的土層厚度，致使煤矸石填充復(fù)墾的土地難免會有不同的土地利用效果。實際上，不同礦區(qū)或同一礦區(qū)不同開采階段所產(chǎn)生的煤矸石自然塊度相差很大，而煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主。較多的粘土礦物不僅對地下水有較強(qiáng)的吸附能力，對大氣降水入滲的水分亦有較好的持水能力。以這種類型的煤矸石作為充填復(fù)墾的基底可以有效的保證上部土壤較高的水分含量。因此，基于煤矸石塊度結(jié)構(gòu)組分的采煤塌陷區(qū)充填復(fù)墾覆土厚度設(shè)計技術(shù)的研究成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種基于煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異的采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法，其旨在有利于復(fù)墾土地的農(nóng)業(yè)用地管理和提高復(fù)墾區(qū)土地利用效率；降低熟土的利用量和因開挖熟土資源對其它土地資源的破壞。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表土覆土厚度設(shè)計方法，其包括以下步驟:
[0006]a.劃分煤矸石塊度結(jié)構(gòu)類型，按照煤矸石塊徑小于等于50mm、大于50且小于等于IOOmm和石塊徑大于100mm,且它們的體積百分含量分別占煤砰石總量的50%以上劃分出1、
I1、III種塊度結(jié)構(gòu)類型；
[0007]b.調(diào)查分析并確定擬采用的充填復(fù)墾材料煤矸石的塊度結(jié)構(gòu)類型；
[0008]c.依據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計煤矸石填充層上覆表土層厚度:當(dāng)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)屬于I類時，即多數(shù)煤矸石的塊徑小于等于50mm時，煤矸石填充層上覆土層厚度為40?49cm,當(dāng)煤砰石塊度結(jié)構(gòu)屬于II類時，即煤砰石塊徑大于50mm且小于等于IOOmm時，煤矸石填充層上覆土層厚度為50?59cm，當(dāng)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)屬于III類時，即煤矸石塊徑大于IOOmm時,煤砰石填充層上覆土層厚度為60?69cm。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，不同塊度結(jié)構(gòu)類型的煤矸石體積百分含量占煤矸石總量的50%以上。[0010]煤矸石塊度結(jié)構(gòu)和煤矸石對水分的吸附或水分保持存在一定內(nèi)在聯(lián)系，通常，巖石對水分的吸附能力和持水能力決定于巖石的礦物成分和它們的空間排列，煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較小吸附或持水能力。而泥巖或頁巖則相反。在此理論基礎(chǔ)上，本發(fā)明揭示了用于填充復(fù)墾材料的煤矸石塊度結(jié)構(gòu)對覆土層厚度的影響，進(jìn)而給出煤矸石塊度大小與上覆表土層厚度數(shù)量關(guān)系，對塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾工程實踐有一定指導(dǎo)意義。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]1、本發(fā)明揭示煤矸石填充復(fù)墾中煤矸石塊度結(jié)構(gòu)對上覆土層厚度的影響，給出煤矸石塊度與上覆土層厚度的數(shù)量關(guān)系；
[0013]2、本發(fā)明所涉及的針對不同塊度煤矸石充填區(qū)采用不同表土層厚度，使得整個充填復(fù)墾區(qū)土壤具有相同的保水保肥能力，利于統(tǒng)一的耕作管理，提高復(fù)墾區(qū)土地利用效率；
[0014]3、本發(fā)明所涉及的根據(jù)煤矸石塊度組分差異確定合適的覆土厚度，可較大程度節(jié)約熟土 (耕作土)資源，同時又可避免大量開挖熟土資源而造成其它土地資源的破壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為利用本發(fā)明較佳實施方式提供的采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表土覆土厚度設(shè)計方法的充填區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2與圖1相似，其為另一充填區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3與圖1相似，其為又一充填區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明的基于煤矸石結(jié)的采煤塌陷區(qū)充填復(fù)墾覆土厚度設(shè)計方法包括以下實施步驟。
[0020]1.調(diào)查分析充填復(fù)墾材料煤矸石的塊度結(jié)構(gòu)特征。劃分煤矸石塊度結(jié)構(gòu)類型，按照煤矸石塊徑小于等于50mm、大于50且小于等于IOOmm和石塊徑大于100mm，且它們的體積百分含量分別占煤矸石總量的50%以上劃分出1、I1、III種塊度結(jié)構(gòu)類型。
[0021]所采用的煤矸石除了進(jìn)行常規(guī)的化學(xué)元素檢測外，調(diào)查分析充填煤矸石的塊度結(jié)構(gòu)。本實施例中所用的塊度為Φ的煤矸石體積百分含量占煤矸石總量的50%以上。
[0022]2.依據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)組分特征，設(shè)計煤矸石填充層2上覆土層I厚度H±，如圖1、圖2、圖3所示
[0023]覆土層I厚度H±由煤矸石塊度結(jié)構(gòu)組分與覆蓋土層I厚度數(shù)量關(guān)系確定，如表I所示。本實施例中所用于充填的塊度為Φ的煤矸石體積百分含量占煤矸石總量的70%即以上。
[0024]Φ < 50mm,覆土層I厚度H土可在40?49cm之間選定一合適值；50_< Φ < 100mm,覆土層I厚度H±可在50?59cm之間選定一合適值；Φ > 100mm,覆土層I厚度H±可在60~69cm之間選定一合適值。當(dāng)然,覆土層I厚度H±可根據(jù)實際情況上下略有浮動。
[0025]表1煤矸石塊度結(jié)構(gòu)類型與覆土厚度的數(shù)量關(guān)系
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法，其特征在于:其包括以下步驟: a.劃分煤矸石塊度結(jié)構(gòu)類型，按照煤矸石塊徑小于等于50mm、大于50且小于等于IOOmm和石塊徑大于100mm,且它們的體積百分含量分別占煤砰石總量的50%以上劃分出1、I1、III種塊度結(jié)構(gòu)類型； b.調(diào)查分析并確定擬采用的充填復(fù)墾材料煤矸石的塊度結(jié)構(gòu)類型； c.依據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計煤矸石填充層上覆表土層厚度:當(dāng)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)屬于I類時，即多數(shù)煤矸石的塊徑小于等于50mm時，煤矸石填充層上覆土層厚度為40?49cm,當(dāng)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)屬于II類時，即煤矸石塊徑大于50mm且小于等于IOOmm時，煤矸石填充層上覆土層厚度為50?59cm，當(dāng)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)屬于III類時，即煤矸石塊徑大于IOOmm時,煤砰石填充層上覆土層厚度為60?69cm。
2.如權(quán)利要求1所述的采煤塌陷區(qū)煤矸石充填復(fù)墾表層覆土厚度設(shè)計方法，其特征在于:不同塊度結(jié)構(gòu)類型的煤矸石體積百分含量占煤矸石總量的50%以上。
【文檔編號】E21C41/32GK103643956SQ201310637419
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】嚴(yán)家平, 陳孝楊, 董祥林, 劉杰 申請人:安徽理工大學(xué), 淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司