一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法

专利名称：一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310049714.0

专利申请（专利权）人：鄂尔多斯市环保投资有限公司
权利人地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市高新技术产业园区育成中心三层整层

专利发明（设计）人：韩伟,梅陆森,王夜光,马腾

专利摘要：本发明提供一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，包括如下步骤：对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区划分为三层，并进行分层填充，并将煤矸石分为I类煤矸石：块径小于等于30mm；II类煤矸石：块径为30mm‑100mm；III类煤矸石：块径大于等于100mm；第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒5‑10份、土3000‑4000份、半焦40‑50份、木醋液0.2‑0.3份、农家肥8‑10份、有机质40‑50份、保水剂0.05‑0.07份；第二层的填充材料为：煤矸石30‑40份、土30‑40份、水泥20‑30份、水40‑50份、发泡剂1‑2份，煤矸石为II类煤矸石；所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰；然后在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物，成功将煤矿塌陷区和沟壑区填充并进行复垦造田。

主权利要求：
1.一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区进行分层划分，并进行分层填充，具体分层方法为：第一层：距离坑洞顶面0‑1m的区间内填充种植层；
第二层：距离坑洞顶面1‑3m的区间内填充煤矸石修复填充料层；
第三层：距离坑洞顶面3m以下的区间内填充煤矸石层；
第一层和第二层之间设有钢筋加固层；
S2，按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类，具体分类方法为：I类煤矸石：块径小于等于30mm的煤矸石；
II类煤矸石：块径为30mm‑100mm的煤矸石；
III类煤矸石：块径大于等于100mm的煤矸石；
S3，煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区做好分层标记、煤矸石分类工作完成后，开始进行施工；
所述第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒5‑10份、土3000‑4000份、半焦40‑
50份、木醋液0.2‑0.3份、农家肥8‑10份、有机质40‑50份、保水剂0.05‑0.07份；煤矸石粉碎成粉末或颗粒利用I类煤矸石进行粉碎后制得，粉碎后颗粒的直径小于等于10mm；
所述第二层的填充材料为：煤矸石30‑40份、土30‑40份、水泥20‑30份、水40‑50份、发泡剂1‑2份，煤矸石为II类煤矸石；
所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰；
所述步骤S3的施工方法为：
S11，第三层采用竖向分层分段填充，首先利用铲车将III类煤矸石推入坑洞内，然后利用粉煤灰填充煤矸石间的空隙，利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；
S12，第二层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第二层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充，待混合浆料变干后，在煤矸石混合浆料上铺设钢筋网，然后铺设防水层，然后在斜坡上修建挡土墙；所述发泡剂经稀释30‑40倍后再进行拌合；
S13，第一层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第一层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充后然后表面覆盖3‑5cm的碎石；所述木醋液稀释100‑200倍，均匀喷洒在所述半焦上进行干燥后再进行拌合。
2.如权利要求1所述一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，其特征在于，在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物。 说明书 : 一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法技术领域[0001] 本发明涉及矿区土地治理技术领域，特别是涉及一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法。背景技术[0002] 煤矿塌陷区和沟壑区土地治理和复垦一直是国内外土地科学的研究重点之一，我国矿区复垦土地以农业利用为主，难以直接通过种植植被进行开垦利用，且煤矿塌陷区土壤含有大量重金属，土地污染严重，对植物的生长发育造成了阻碍，重金属随着植物进入人体也是有害的。[0003] 专利号为CN201210497076.0、专利名为矿山塌陷地复垦方法的中国专利文件公开了一种矿山塌陷地复垦方法，在地表尚未下沉之前采用概率积分法预测、计算塌陷盆地的大小、范围和深度，并根据结果进行规划，循环充填，最后又将剥离土覆盖在泥床上作为耕作层，耕作层的厚度为0.6‑1.0米，过程复杂，不易施工，而且并未对土壤环境进行改善。[0004] 内蒙古自治区作为煤业生产大区，煤矿塌陷区和沟壑区尤其居多，急需一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法进行治理。发明内容[0005] 在内蒙古自治区，随着煤矿开采的发展，煤矿塌陷区和沟壑区也在急剧增多，大量造成土地资源的污染与浪费，而且存在大量的煤矸石固体垃圾，鉴于此，本发明人提供一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，具体方案如下：[0006] 一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，包括如下步骤：[0007] S1，对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区进行分层划分，并进行分层填充，具体分层方法为：[0008] 第一层：距离坑洞顶面0‑1m的区间内填充种植层；[0009] 第二层：距离坑洞顶面1‑3m的区间内填充煤矸石修复填充料层；[0010] 第三层：距离坑洞顶面3m以下的区间内填充煤矸石层；[0011] 第一层和第二层之间设有钢筋加固层；[0012] S2，按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类，具体分类方法为：[0013] I类煤矸石：块径小于等于30mm的煤矸石；[0014] II类煤矸石：块径为30mm‑100mm的煤矸石；[0015] III类煤矸石：块径大于等于100mm的煤矸石；[0016] S3，煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区做好分层标记、煤矸石分类工作完成后，开始进行施工。[0017] 而且，所述第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒5‑10份、土3000‑4000份、半焦40‑50份、木醋液0.2‑0.3份、农家肥8‑10份、有机质40‑50份、保水剂0.05‑0.07份；煤矸石粉碎成粉末或颗粒利用I类煤矸石进行粉碎后制得，粉碎后颗粒的直径小于等于10mm。[0018] 而且，所述第二层的填充材料为：煤矸石30‑40份、土30‑40份、水泥20‑30份、水40‑50份、发泡剂1‑2份，煤矸石为II类煤矸石。[0019] 而且，所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰。[0020] 而且，所述步骤S3的施工方法为：[0021] S11，第三层采用竖向分层分段填充，首先利用铲车将III类煤矸石推入坑洞内，然后利用粉煤灰填充煤矸石间的空隙，利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；[0022] S12，第二层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第二层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充，待混合浆料变干后，在煤矸石混合浆料上铺设钢筋网，然后铺设防水层，然后在斜坡上修建挡土墙；[0023] S13，第一层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第一层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充后然后表面覆盖3‑5cm的碎石。[0024] 而且，将发泡剂稀释30‑40倍后再进行拌合。[0025] 而且，将木醋液稀释100‑200倍，均匀喷洒在半焦上进行干燥后再进行拌合。[0026] 而且，在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物。[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：[0028] 本发明将煤矿塌陷区或沟壑区，分成三个层次进行不同填充料，然后将煤矸石分成三类进行填充；[0029] 第三层：通常，岩石对水分的吸附能力和持水能力决定于岩石的矿物成分和它们的空间排列，煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较弱吸附或持水能力，同时大块度的煤矸石块与块之间间隔较大，不易固定作物根系；因此3m以下采用III类煤矸石、粉煤灰进行填充，并且利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；可以保证第三层密实坚固，不会发生再次塌陷，减小沉降；[0030] 第二层：1‑3m为煤矸石修复填充料层，具体成分为煤矸石30‑40份、土30‑40份、水泥20‑30份、水40‑50份、发泡剂1‑2份，煤矸石为II类煤矸石；此层为过度层，水泥20‑30份、水40‑50份、发泡剂1‑2份可以填充空隙，使第二层更加牢固，II类煤矸石会由于煤矸石的易风化性质，在经过长时间的耕作后，煤矸石会逐渐碎裂成小块，缓慢释放有机质和营养成分，持续为作物提供营养成分；[0031] 第一层：0‑1m的区间内填充种植层，煤矸石中自然块度较小者通常以含粘土矿物成分较多的泥岩为主，较多的粘土矿物易于风化，不仅具有较强的吸附或持水能力，对作物根系的固定亦较强；拌入半焦、木醋液、土、农家肥、有机质、保水剂组成，即可以填充坑洞，又加入了半焦、木醋液、农家肥、有机质、保水剂等物质对土壤进行修复，经此方法处理后的土地，成功修复了土壤，第二年便可种植植物，得植物生长，成功使矿山覆绿。[0032] 2、本发明使用了钢筋网并在其上防水层，有效避免因地下水造成坑洞二次塌陷，本发明还在坑洞边坡上修筑挡土墙，防止边坡滑动，同时可收缩坡脚，减少填料用量，同时也保证了工人在施工时的安全。附图说明[0033] 图1为本发明实验部分的实施效果图。具体实施方式实施例[0034] 一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，其特征在于，包括如下步骤：[0035] S1，对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区进行分层划分，并进行分层填充，具体分层方法为：[0036] 第一层：距离坑洞顶面0‑1m的区间内填充种植层；[0037] 第二层：距离坑洞顶面1‑3m的区间内填充煤矸石修复填充料层；[0038] 第三层：距离坑洞顶面3m以下的区间内填充煤矸石层；[0039] 第一层和第二层之间设有钢筋加固层；[0040] S2，按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类，具体分类方法为：[0041] I类煤矸石：块径小于等于30mm的煤矸石；[0042] II类煤矸石：块径为30mm‑100mm的煤矸石；[0043] III类煤矸石：块径大于等于100mm的煤矸石；[0044] S3，煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区做好分层标记、煤矸石分类工作完成后，开始进行施工。[0045] 进一步地，所述第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒5份、土3000份、半焦40份、木醋液0.2份、农家肥8份、有机质40份、保水剂0.05份；煤矸石粉碎成粉末或颗粒利用I类煤矸石进行粉碎后制得，粉碎后颗粒的直径等于10mm。[0046] 进一步地，所述第二层的填充材料为：煤矸石30份、土30份、水泥20份、水40份、发泡剂1份，煤矸石为II类煤矸石。[0047] 进一步地，所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰。[0048] 进一步地，所述步骤S3的施工方法为：[0049] S11，第三层采用竖向分层分段填充，首先利用铲车将III类煤矸石推入坑洞内，然后利用粉煤灰填充煤矸石间的空隙，利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；[0050] S12，第二层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第二层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充，待混合浆料变干后，在煤矸石混合浆料上铺设钢筋网，然后铺设防水层，然后在斜坡上修建挡土墙；[0051] S13，第一层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第一层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充后然后表面覆盖3cm的碎石。[0052] 进一步地，将发泡剂稀释30倍后再进行拌合。[0053] 进一步地，将木醋液稀释100倍，均匀喷洒在半焦上进行干燥后再进行拌合。[0054] 进一步地，在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物。实施例[0055] 一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，包括如下步骤：[0056] S1，对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区进行分层划分，并进行分层填充，具体分层方法为：[0057] 第一层：距离坑洞顶面0‑1m的区间内填充种植层；[0058] 第二层：距离坑洞顶面1‑3m的区间内填充煤矸石修复填充料层；[0059] 第三层：距离坑洞顶面3m以下的区间内填充煤矸石层；[0060] 第一层和第二层之间设有钢筋加固层；[0061] S2，按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类，具体分类方法为：[0062] I类煤矸石：块径小于等于30mm的煤矸石；[0063] II类煤矸石：块径为30mm‑100mm的煤矸石；[0064] III类煤矸石：块径大于等于100mm的煤矸石；[0065] S3，煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区做好分层标记、煤矸石分类工作完成后，开始进行施工。[0066] 进一步地，所述第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒10份、土4000份、半焦50份、木醋液0.3份、农家肥10份、有机质50份、保水剂0.07份；煤矸石粉碎成粉末或颗粒利用I类煤矸石进行粉碎后制得，粉碎后颗粒的直径等于10mm。[0067] 进一步地，所述第二层的填充材料为：煤矸石40份、土40份、水泥30份、水50份、发泡剂2份，煤矸石为II类煤矸石。[0068] 进一步地，所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰。[0069] 进一步地，所述步骤S3的施工方法为：[0070] S11，第三层采用竖向分层分段填充，首先利用铲车将III类煤矸石推入坑洞内，然后利用粉煤灰填充煤矸石间的空隙，利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；[0071] S12，第二层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第二层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充，待混合浆料变干后，在煤矸石混合浆料上铺设钢筋网，然后铺设防水层，然后在斜坡上修建挡土墙；[0072] S13，第一层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第一层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充后然后表面覆盖5cm的碎石。[0073] 进一步地，将发泡剂稀释40倍后再进行拌合。[0074] 进一步地，将木醋液稀释200倍，均匀喷洒在半焦上进行干燥后再进行拌合。[0075] 进一步地，在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物。实施例[0076] 一种用于煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法，包括如下步骤：[0077] S1，对煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区进行分层划分，并进行分层填充，具体分层方法为：[0078] 第一层：距离坑洞顶面0‑1m的区间内填充种植层；[0079] 第二层：距离坑洞顶面1‑3m的区间内填充煤矸石修复填充料层；[0080] 第三层：距离坑洞顶面3m以下的区间内填充煤矸石层；[0081] 第一层和第二层之间设有钢筋加固层；[0082] S2，按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类，具体分类方法为：[0083] I类煤矸石：块径小于等于30mm的煤矸石；[0084] II类煤矸石：块径为30mm‑100mm的煤矸石；[0085] III类煤矸石：块径大于等于100mm的煤矸石；[0086] S3，煤矸石填充煤矿塌陷区或沟壑区做好分层标记、煤矸石分类工作完成后，开始进行施工。[0087] 进一步地，所述第一层的填充材料为：煤矸石粉碎成粉末或颗粒8份、土3500份、半焦45份、木醋液0.25份、农家肥9份、有机质45份、保水剂0.06份；煤矸石粉碎成粉末或颗粒利用I类煤矸石进行粉碎后制得，粉碎后颗粒的直径等于10mm。[0088] 进一步地，所述第二层的填充材料为：煤矸石35份、土35份、水泥25份、水45份、发泡剂1.5份，煤矸石为II类煤矸石。[0089] 进一步地，所述第三层的填充材料为III类煤矸石、粉煤灰。[0090] 进一步地，所述步骤S3的施工方法为：[0091] S11，第三层采用竖向分层分段填充，首先利用铲车将III类煤矸石推入坑洞内，然后利用粉煤灰填充煤矸石间的空隙，利用振动压路机进行分层碾压找平，并进行振动压实，在分层回填碾压的同时，用密度仪分层检测回填密度，保证压实系数大于0.95；[0092] S12，第二层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第二层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充，待混合浆料变干后，在煤矸石混合浆料上铺设钢筋网，然后铺设防水层，然后在斜坡上修建挡土墙；[0093] S13，第一层采用水平分层分段填充，分层压实，直接将第一层填充材料混合搅拌均匀后，进行填充后然后表面覆盖5cm的碎石。[0094] 进一步地，将发泡剂稀释35倍后再进行拌合。[0095] 进一步地，将木醋液稀释150倍，均匀喷洒在半焦上进行干燥后再进行拌合。[0096] 进一步地，在煤矸石修复填充料进行填充1年后在上面种植植物。[0097] 以实施例3的方法对内蒙古自治区鄂尔多斯市石拉乌素矿区煤矿塌陷区进行填充2修复，将修复过的煤矿塌陷区为实验区域，该实验区域总面积为1000m，分为1‑3号实验田，选择长势健壮的松树幼苗，挖取植株，修剪掉受损根部后进行移栽。[0098] 实验1[0099] 复垦试验区填充后静置一年后进行土壤样品的采集，采集的样品为覆土深度为0‑30cm的土壤，采样时天气晴朗，温度适宜，将采集的土壤样品混合无效后利用靛酚蓝比色法测定土壤中的速效氮平均含量，碳酸氢钠浸提‑钼锑抗比色法测定土壤中的速效磷平均含量，乙酸铵浸提‑火焰光度法测定土壤中的速效钾平均含量，结果发现，采用本发明的方法修复后的煤矿塌陷区可以较好地保持重构土壤中的氮、磷、钾元素。[0100] 实验2[0101] 移栽松树苗后浇透水，半年后，观察松树苗长势并抽样计算松树苗成活率及平均株高，在采用本发明修复后的矿区移栽松树苗，长势较好，成活率高达90%以上，可以证明，本发明所采用的煤矸石填充煤矿塌陷区和沟壑区复垦造田的方法复垦效果佳。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2023-02-01

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN116097938B