煤矿巨型塌陷坑的修复方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿巨型塌陷坑的修复方法，包括根据煤矿巨型塌陷坑的地形起伏程度，判断所述塌陷坑类型为有相对高差区域的塌陷坑或者无相对高差区域的塌陷坑，对所述有相对高差区域的塌陷坑和无相对高差区域的塌陷坑分别进行初次回填；对初次回填后的巨型塌陷坑进行喷水；对塌陷坑进行二次回填，直至坑内的回填高度与地表高程相平。本发明专利技术通过对有相对高差区域的塌陷坑采取不同的回填技术，在相对位置低处采用固废回填，保证了塌陷坑治理效率，在相对位置高处采用推土作业回填，修复了塌陷坑周边地裂缝且回填了塌陷坑，保证了塌陷坑的修复效果。

Method for repairing huge collapse pit of coal mine

The invention discloses a method for repairing large coal mine collapse pit, including terrain according to the degree of the coal mine giant sinkhole, whether the collapse pit type has relatively high area of the collapse pit or no relative elevation region of the collapse pit, a relative elevation area and relative elevation of the collapse pit area collapse pit respectively. For the first time on the water filling; for the first time after backfill giant sunken pit; on the two collapse pit backfill, backfill height and surface elevation until the pit is flat. The present invention by adopting different backfill technology for relative elevation area collapse pit, in the relative position with low solid waste backfill, the collapse pit governance efficiency, relative position in height by bulldozing backfill, repair cracks and collapse pit surrounding the collapse pit backfill, ensure the repairing effect of collapse pit.

【技术实现步骤摘要】
煤矿巨型塌陷坑的修复方法
本专利技术涉及采矿、土地与矿山地质环境的修复与利用等
，特别是涉及一种煤矿巨型塌陷坑的修复方法。
技术介绍
中国的煤炭资源已探明储量居世界第三位，但我国的煤炭消费总量却在世界排名第一位。多年来大规模、高强度的煤炭开采工业，已使矿山地质环境与煤炭开采诱发的矿山环境地质问题之间的矛盾逐渐激化。随着地质环境承载能力逐渐下降，越来越多的矿山环境地质问题在煤矿区地表出现。矿山环境地质问题发生数量众多、影响范围广泛，对矿山地质环境产生恶劣影响。原来美好的家园正在被不断恶化的矿山环境一步步吞噬。我国政府高度重视矿山环境地质问题的修复治理工作，提出了“生态文明建设”的主题，积极改善我国矿山环境。目前矿山环境地质问题治理面临着来自经济、民生、社会等方面的压力，有效的修复治理方法能够加快矿山地质环境修复治理工作的进程，对我国可持续发展具有重要意义。据2015年内蒙古自治区大兴安岭林区矿山地质环境调查，大兴安岭林区内以煤矿为主的各类矿产资源开发诱发开采沉陷问题总面积达3774.71hm2。据调查发现，开采沉陷问题以沉陷盆地、塌陷坑以及伴生地裂缝为主，具有发生面积广、修复难度大的特点。目前，我国对煤炭引发的巨型塌陷坑修复治理研究相对较少，主要以地表直接回填为主，在回填材料的选取、二次变形的控制以及修复区域重覆地表土方面缺少系统的认识。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种煤矿巨型塌陷坑的修复方法，以改善煤炭矿山地表塌陷坑的修复效果。基于上述目的，本专利技术提供的煤矿巨型塌陷坑的修复方法包括以下骤：根据煤矿巨型塌陷坑的地形起伏程度，判断所述塌陷坑类型为有相对高差区域的塌陷坑或者无相对高差区域的塌陷坑，对所述有相对高差区域的塌陷坑和无相对高差区域的塌陷坑分别进行初次回填；对初次回填后的巨型塌陷坑进行喷水；对塌陷坑进行二次回填，直至坑内的回填高度与地表高程相平；对二次回填后的煤矿巨型塌陷坑进行表土重覆；根据煤矿巨型塌陷坑所在区域的地理、地质条件，以修复区域周边适宜种植的林、草植被为依据，建设人工草地、林地或者灌木林地。在本专利技术的一些实施例中，先修复有相对高差区域的塌陷坑，后修复无相对高差区域的塌陷坑。在本专利技术的一些实施例中，所述对有相对高差区域的塌陷坑进行初次回填的步骤包括：从相对位置低的一侧向塌陷坑倾倒固体废弃物，直至固体废弃物的最高处与塌陷坑较低位置处的高程相平；由塌陷坑相对位置高的一侧向塌陷坑内进行推土作业，直至坑内的回填高度与相对位置低处相同。在本专利技术的一些实施例中，由塌陷坑相对位置高的外侧以0.5～1.5倍塌陷坑直径距离的位置开始向坑内进行连续推土作业。在本专利技术的一些实施例中，所述对无相对高差区域的塌陷坑进行初次回填的步骤包括：采用固体废弃物按顺时针或逆时针方向从塌陷坑周边向坑中心方向进行回填，直至坑内的回填高度与地表高程相平。在本专利技术的一些实施例中，所述固体废弃物选自粉煤灰、矸石、排土场碎石中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述对初次回填后的巨型塌陷坑进行喷水的步骤包括：每天喷水大于等于3次，每次喷水量大于等于5L/m2，喷水作业持续时间为10～15天。在本专利技术的一些实施例中，所述修复方法还包括：对巨型塌陷坑坑内以及坑周边的地表杂物进行清理；剥离巨型塌陷坑周边的表土。在本专利技术的一些实施例中，剥离表土范围为塌陷坑周边60～80m，剥离深度为30～60cm。在本专利技术的一些实施例中，所述剥离后的表土堆积存放，每周向表土堆放区域喷水不少于3次，单位面积喷洒时间不少于20秒，喷水量为4～6平方米表土/立方米水。从上面所述可以看出，本专利技术提供的煤矿巨型塌陷坑的修复方法与现有技术相比，本专利技术显示了如下优点：通过对煤矿矿山已有煤矿塌陷坑进行类型划分，确定塌陷坑的类型，从而对煤矿巨型塌陷坑实施有针对性的修复方法；根据对煤矿巨型塌陷坑地形起伏程度的分析，确定不同类型的巨型塌陷坑对应的修复方法，保证塌陷坑的修复效果；通过对有相对高差区域的塌陷坑采取不同的回填方法，在相对位置低处采用固废回填，保证了塌陷坑治理效率，在相对位置高处采用推土作业回填，修复了塌陷坑周边地裂缝且回填了塌陷坑，保证了塌陷坑的修复效果；通过对喷水后的塌陷坑治理区域进行二次回填，保障巨型塌陷坑治理区域最终变形量在控制范围内，保障塌陷坑回填效果。附图说明图1为本专利技术实施例的对有相对高差区域的塌陷坑倾倒固体废弃物的结构示意图；图2为本专利技术实施例的对有相对高差区域的塌陷坑推土作业的结构示意图；图3为本专利技术实施例的对有相对高差区域的塌陷二次回填的结构示意图；图4为本专利技术实施例的对无相对高差区域的塌陷坑进行回填的结构示意图。图中标号表述如下：1-巨型塌陷坑相对位置较高处，2-巨型塌陷坑相对位置较低处，3-塌陷坑坑壁，4-巨型塌陷坑坑壁潜在滑动面，5-张拉裂缝，6-固体废弃物，7-自然倾倒休止线，8-初次回填稳沉曲线，9-二次回填稳沉曲线，10-无相对高差巨型塌陷坑回填区域，11-无相对高差巨型塌陷坑外地表。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。作为本专利技术的一个实施例，以大雁一矿南部采煤开采沉陷区内地表巨型塌陷坑的修复工程为例。大雁一矿(以下简称“一矿”)位于内蒙东北部鄂温克族自治旗境内，属寒温带大陆性半干旱气候。该矿含煤地层为中生界白垩系下统伊敏组和下部大磨拐河组，主采煤层埋深70～290m，顶板岩性为细砂岩、粉砂岩。该煤矿目前开采方式为机械化综放回采，顶板管理方式为全陷落法。一矿于上世纪八十年代开始开采，目前一矿主要存在的矿山环境地质问题为塌陷坑、排土场、矸石山堆放占地。由于开采年代较早，目前一矿南部地表发育的塌陷坑多数已变形稳定，治理区域内塌陷坑最大深度为3～11m不等，发生面积230～52000m2不等。根据大雁一矿地质环境背景、矿产资源种类、开采方式及顶底板管理方式及煤矿地表塌陷坑发育的类型，考虑到一矿南部治理区域内塌陷坑已趋于稳沉状态，可采用本专利技术提供的煤矿巨型塌陷坑的修复方法进行修复治理，具体地，所述煤矿巨型塌陷坑的修复方法包括以下步骤：1)对煤矿地表塌陷坑发生区域进行规模分类，根据塌陷坑地表的发生面积将塌陷坑分为小型塌陷坑、中型塌陷坑、大型塌陷坑以及巨型塌陷坑，巨型塌陷坑为本专利技术的修复对象。其具体分类方案见下表：表1煤矿地表塌陷坑规模分类类型面积(m2)最大弦长(m)小型塌陷坑≤1450～1550≤38～42中型塌陷坑≤5500～6500≤75～85大型塌陷坑≤15000～20000≤150～160巨型塌陷坑＞15000～25000＞150～170具体地，在本专利技术的一个较佳实施例中，该步骤可以具体包括：通过实地进行煤矿塌陷坑修复场区的勘查工作，获知煤矿塌陷坑的分布区域、分布数量、发育规模等发育情况，选取巨型塌陷坑作为修复对象。更为优选地，该步骤可以包含以下内容：①煤矿地表塌陷坑发生区域地形测绘工作利用GPS、全站仪等测绘仪器对待修复治理区域进行测绘工作，绘制出修复治理区域的地形地貌、环境地质问题的分布情况。优选地，地形图测量精度为1:500～1:2000。②煤矿地表塌陷坑发生区域现场调查现场调查发生地表塌陷坑的区域，核验塌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿巨型塌陷坑的修复方法，其特征在于，包括以下骤：根据煤矿巨型塌陷坑的地形起伏程度，判断所述塌陷坑类型为有相对高差区域的塌陷坑或者无相对高差区域的塌陷坑，对所述有相对高差区域的塌陷坑和无相对高差区域的塌陷坑分别进行初次回填；对初次回填后的巨型塌陷坑进行喷水；对塌陷坑进行二次回填，直至坑内的回填高度与地表高程相平；对二次回填后的煤矿巨型塌陷坑进行表土重覆；根据煤矿巨型塌陷坑所在区域的地理、地质条件，以修复区域周边适宜种植的林、草植被为依据，建设人工草地和林地或者灌木林地。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿巨型塌陷坑的修复方法，其特征在于，包括以下骤：根据煤矿巨型塌陷坑的地形起伏程度，判断所述塌陷坑类型为有相对高差区域的塌陷坑或者无相对高差区域的塌陷坑，对所述有相对高差区域的塌陷坑和无相对高差区域的塌陷坑分别进行初次回填；对初次回填后的巨型塌陷坑进行喷水；对塌陷坑进行二次回填，直至坑内的回填高度与地表高程相平；对二次回填后的煤矿巨型塌陷坑进行表土重覆；根据煤矿巨型塌陷坑所在区域的地理、地质条件，以修复区域周边适宜种植的林、草植被为依据，建设人工草地和林地或者灌木林地。2.根据权利要求1所述的煤矿巨型塌陷坑的修复方法，其特征在于，先修复有相对高差区域的塌陷坑，后修复无相对高差区域的塌陷坑。3.根据权利要求1所述的煤矿巨型塌陷坑的修复方法，其特征在于，所述对有相对高差区域的塌陷坑进行初次回填的步骤包括：从相对位置低的一侧向塌陷坑倾倒固体废弃物，直至固体废弃物的最高处与塌陷坑较低位置处的高程相平；由塌陷坑相对位置高的一侧向塌陷坑内进行推土作业，直至坑内的回填高度与相对位置低处相同。4.根据权利要求3所述的煤矿巨型塌陷坑的修复方法，其特征在于，由塌陷坑相对位置高的外侧以0.5～1.5倍塌陷坑直径距离的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：武强，刘宏磊，陈奇，孙文洁，曾一凡，刘守强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11