[发明专利]加速煤矸石充填复垦沉降稳定的湿润处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矸石农业或林业复垦方法，特别是一种加速煤矸石充填复垦沉降稳定的湿润处理方法。

背景技术

煤矸石是采煤和洗选过程中产生的固体废弃物，将之作为充填材料，充填到采煤沉陷区域或类似低洼地，覆土后复垦为农用地。这既使煤矸石废物得到了处理和利用，又使采煤破坏的土地得到复垦，煤矸石充填复垦因此被广泛接受。但是大面积煤矸石充填复垦时，地表往往出现不均匀沉降，严重影响到该技术的推广。目前普遍的解决办法是分层充填压实，减少煤矸石的孔隙度，但是分层充填压实的成本高，仍难以为矿区所接受。

发明内容

本发明的目的是要提供一种加速煤矸石充填复垦沉降稳定的湿润处理方法，解决矿区土地复垦中地表不均匀沉降问题和煤矸石不利工程特性的控制问题，消除煤矸石湿胀特性的影响，降低复垦成本。

本发明的目的是这样实现的：该湿润处理方法是在煤矸石充填沉陷地后，有意识地充水浸润矸石集合体，加速矸石的下沉和稳定，减少复垦后地表的不均匀沉降；步骤如下：

(1)计算煤矸石沉降量：水的作用下，煤矸石沉降量的大小取决其密度、孔隙比、含水量、渗透系数以及水作用的程度等，可用下公式估计遇水最终沉降量：

其中：Sw为遇水最终沉降量；k为下沉系数，取0.005-0.02；W为遇水前的含水量；dh为浸水深度；e为遇水前孔隙比；γ为煤矸石遇水前密度；

(2)处理工艺：在雨季来临前首先剥离塌陷地表土1米，把煤矸石倾倒在塌陷坑内至距离地表设计标高1-Sw,整平煤矸石场地，向场地充水至淹没矸石体，保持至雨季结束，然后用压实设备压实4-5趟；回填表土，平整场地。

有益效果，由于采用了上述方案，用于煤矸石作为充填材料在矿区农业/林业复垦，可有效解决煤矸石大面积土地复垦中地表不均匀沉降问题。毋须分层充填，仅需要用水来浸润煤矸石，以此加速其沉降稳定。

(1)本发明可将煤矸石一次性回填塌陷坑，不需要分层充填压实，大大减少了复垦成本。

(2)消除了煤矸石内亲水物质对沉降的不利影响，最大限度保证了沉降的均匀性，最大限度减少压实趟数，减小矸石的不稳定性和不均匀沉降，保证农田的平整。

(3)减少了地下水位升降对煤矸石充填复垦土地的作用。

具体实施方式

该湿润处理方法是在煤矸石充填沉陷地后，有意识地充水浸润矸石集合体，加速矸石的下沉和稳定，减少复垦后地表的不均匀沉降；步骤如下：

(1)计算煤矸石沉降量：水的作用下，煤矸石沉降量的大小取决其密度、孔隙比、含水量、渗透系数以及水作用的程度等，可用下公式估计遇水最终沉降量：

其中：Sw为遇水最终沉降量；k为下沉系数，取0.005-0.02；W为遇水前的含水量；dh为浸水深度；e为遇水前孔隙比；γ为煤矸石遇水前密度；

(2)处理工艺：在雨季来临前首先剥离塌陷地表土1米，把煤矸石倾倒在塌陷坑内至距离地表设计标高1-Sw,整平煤矸石场地，向场地充水至淹没矸石体，保持至雨季结束，然后用压实设备压实4-5趟；回填表土，平整场地。

煤矸石含有粘性土，遇水膨胀是粘性土的特性，但膨胀后抗压强度会随之降低，使得上部煤矸石在自重应力或外部荷载作用下产生沉降，水的“润滑剂”作用则为矸石的沉降提供了优越环境；因此，如果在煤矸石充填塌陷地结束后有意识地湿润矸石，则可大大加速矸石的下沉速度，从而缩短矸石的稳定时间。

实施例1：

1、适用条件

本发明特别适用于我国东部高潜水位采煤矿区的农业/林业复垦，因为这些采煤沉陷地往往存在积水，而水是湿润处理法的必要条件。

2、具体实施方式

(1)场地施工准备；包括清除盆地内杂物、芦苇和蒲草等，清除淤泥、移植树木、拆迁或改迁水道及某些建筑物、构筑物等，为土方机械的施工准备一个良好的外部环境。

(2)剥离表土层；农业复垦时，先剥离表土层(耕作层)，堆放一起。然后剥离心土层，堆放在另一处；剥离厚度不能少于1米。

(3)充填煤矸石至距离地表设计标高1-Sw，整平煤矸石场地，向场地充水至淹没矸石体，保持至雨季结束，然后用压实设备压实4-5趟。

(4)覆土与平整；将剥离的表土覆盖到压实的煤矸石场地，采用水准法控制标高和抄平，然后平整土地。