一种露天采坑地下含水层的修复方法技术

本发明专利技术涉及一种露天采坑地下含水层的修复方法，包括以下步骤：（1）对待修复的露天采坑和周缘进行地下水文特征的调查，确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构；（2）根据步骤（1）得到的所述地下水文特征，确定地下水文分层的材料；（3）将各地下水文分层的材料分别混合均匀后，按照步骤（1）确定的地下水文分层剖面结构，逐层分层回填透水层和隔水层，并进行分层压实，回填基底层后，再进行压实；（4）在基底层的上方设置覆土层，在覆土层上种植植物。物。物。

【技术实现步骤摘要】
一种露天采坑地下含水层的修复方法


[0001]本专利技术属于露天采坑环境修复
，具体涉及一种露天采坑地下含水层的修复方法。

技术介绍

[0002]露天开采是我国浅层矿产资源的主要开采方式，由大量的土石方开挖工程而带来的环境问题较多，其中包括地下含水层的挖损及地下水位下降、地下水疏干、地表沉降塌陷和水土流失等问题。在煤等沉积矿产赋存、开发地区，地下水受层状相对隔水、透水的岩层控制，呈现出沿含水层成层分布的赋存特征，并保持连续的水力联系。地下水既可以通过局部排泄区排泄，也可以通过浅层地下水借助包气带、毛细水带和表层土壤建立另一种垂向的水力平衡。地下水连续稳定地分布在地下透水层和隔水层中，对其上覆地层、地形起到基本的承载支撑作用，同时还通过运移排泄的形式补给地表水系，为地表土壤植被提供水源补给，对生态系统起到多重支撑作用。
[0003]然而，在以往露天矿山采坑的生态环境修复中，主要是通过机械搬运的方式，将渣石统一回填，过程无序且杂乱，最后在回填顶面进行覆土和播撒草籽或移植树木，基本忽略了对地下含水层的修复和保护。很少从地下含水层对表层土壤和植被的稳定支撑、地下透水/隔水层的修复、地下水力联系的建立、地下水涵养恢复等角度去系统、整体的修复治理。由此，露天采坑在修复治理后，经常会衍生出明显积水、局部沉降、地裂缝或植被发育不良等新的生态环境问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种露天采坑地下含水层的修复方法，包括以下步骤：（1）对待修复的露天采坑和周缘进行地下水文特征的调查，确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构；（2）根据步骤（1）得到的所述地下水文特征，确定地下水文分层的材料；（3）将各地下水文分层的材料分别混合均匀后，按照步骤（1）确定的地下水文分层剖面结构，逐层分层回填透水层和隔水层，并进行分层压实，回填基底层后，再进行压实；（4）在基底层的上方设置覆土层，在覆土层上种植植物。
[0005]可选的，步骤（1）中，所述地下水文特征包括但不限于地下水水文单元、地下水的水位、透水层和隔水层的岩性序列、含水层的含水性、地下水的水质及类型、包气带和毛细水带分层界面。所述透水层和隔水层的岩性序列为透水层和隔水层交替排列结构。
[0006]所述地下水文特征的调查包括但不限于资料搜集、水文地质调查和水文地质钻探，具体的，调查露天采坑的边帮出露的岩土，对周缘部分进行钻孔，以获得露天采坑的原始砂岩和泥岩的岩性序列。
[0007]通过步骤（1）获得待修复的露天采坑的水文地质分层的特征信息，确定各特征水文地质分层的层位位置和相应的水文特性，为修复提供地质依据。
[0008]可选的，步骤（1）中，所述待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构包括若干层透水层、若干层隔水层和基底层，透水层和隔水层自下而上交替回填，再在最上方设置基底层。
[0009]所述确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构，具体包括以下步骤：（a）根据所述透水层和隔水层的岩性序列，划分出若干层透水层，相邻的透水层之间设置一层隔水层；（b）以步骤（1）得到的所述地下水的水位为参照，确定透水层和隔水层交替回填所形成的主体地层的顶界面位置，当透水层和隔水层交替回填的顶部高度达到所述顶界面位置时，所述主体地层的上方设置基底层。
[0010]可选的，步骤（a）中，所述透水层和隔水层的岩性序列为待修复的露天采坑的周缘原始地层中，透水层和隔水层的排列顺序；人工修复的地下水文分层的透水层的位置和厚度对应周缘原始地层的透水层，人工修复的地下水文分层的隔水层的位置和厚度对应周缘原始地层的隔水层；所述透水层的厚度为2
‑
5m，隔水层的厚度为1
‑
2m。
[0011]可选的，步骤（b）中，透水层和隔水层形成主体地层，以步骤（1）得到的所述地下水的水位的最低处为主体地层的顶界面位置，由于透水层和隔水层自身具有厚度，当回填至靠近且低于地下水的水位的最低处时，若再回填一层透水层或隔水层，则主体地层的高度将超过地下水的水位，此时，不再回填透水层或隔水层，而是回填基底层；所述基底层的厚度为1
‑
3m。
[0012]可选的，步骤（2）中，所述地下水文分层的材料是指透水层的材料、隔水层的材料、基底层的材料。
[0013]进一步可选的，所述透水层的材料包括第一泥岩、第一砂岩和盐类，相对于100质量份的第一砂岩，第一泥岩为30
‑
70份，盐类为5
‑
16份，第一泥岩和第一砂岩的粒径均为5
‑
10cm。
[0014]所述盐类包括钾盐、钠盐、铵盐和钙盐，例如氯化钙、无水硫酸钠、氯化钾、季铵盐等，增加透水层的肥力，使修复之后种植植物时，植物更容易成活。
[0015]进一步可选的，所述隔水层的材料包括第二泥岩和第二砂岩，相对于100质量份的第二泥岩，第二砂岩为43
‑
70份，第二泥岩的粒径小于5cm，第二砂岩的粒径为5
‑
10cm。
[0016]进一步可选的，所述基底层的材料包括第三泥岩、第三砂岩、粘土和沙土，相对于100质量份的第三泥岩，第三砂岩为90
‑
110份，粘土为20
‑
37份，砂为20
‑
37份，第三泥岩和第三砂岩的粒径均小于5cm。
[0017]可选的，步骤（3）中，回填每个隔水层之后，需要均匀施水；回填基底层之后，也均匀施水；透水层顶面压实系数为0.80
±
0.01，隔水层和基底层的顶面压实系数均为0.85
±
0.01；可选的，步骤（4）中，所述覆土层的厚度为0.15
‑
0.30m；所述植物为待修复的露天采坑及周缘原有的植物种类。最后，通过大气降水和地下水的自然循环交换，使露天采坑治理区的地下水得以更快恢复，有效促进生态系统的修复和稳定。
[0018]本专利技术所述的修复方法，利用待修复的露天采坑原有或周边的地下水文特征，再
借助调查、钻探的技术手段，获得待修复的露天采坑及周缘的地下水文特征，再仿照其相应的水文地质和生态环境的作用及功能，确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构，并隔水层、透水层和基底层三个关键层的人工构建材料，使其能够各自具备相对隔水、容水并运移和促进微孔毛细水力联系的主要能力。
[0019]通过各个地下水文分层的有序回填，与周缘对应的地质层搭接，可更好、更快的实现地下水透水层、隔水层的层间关联，对后续地下水的均衡分布、顺畅运移和地下水流场稳定性具有更好的支持作用，同时还将起到有助于抑制露天采坑积水、地表沉降，有助于补给支持地表复绿植被生长等诸多良性循环效应。
[0020]本专利技术上述的覆土层直接覆土复绿，当覆土层顶面的高度低于露天采坑周缘的高度时，若降雨量较大，多余雨水排出不畅，将造成坑内积水。当覆土层顶面的高度不低于露天采坑周缘的高度时，降雨后除了地表吸收的雨水外，多余雨水即会排走，造成水分和土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天采坑地下含水层的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对待修复的露天采坑和周缘进行地下水文特征的调查，确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构；（2）根据步骤（1）得到的所述地下水文特征，确定地下水文分层的材料；（3）将各地下水文分层的材料分别混合均匀后，按照步骤（1）确定的地下水文分层剖面结构，逐层分层回填透水层和隔水层，并进行分层压实，回填基底层后，再进行压实；（4）在基底层的上方设置覆土层，在覆土层上种植植物。2.根据权利要求1所述的露天采坑地下含水层的修复方法，其特征在于，所述地下水文特征包括地下水水文单元、地下水的水位、透水层和隔水层的岩性序列、含水层的含水性、地下水的水质及类型、包气带和毛细水带分层界面；所述透水层和隔水层的岩性序列为透水层和隔水层交替排列结构；所述地下水文特征的调查要调查露天采坑的边帮出露的岩土，对周缘部分进行钻孔，以获得露天采坑的原始砂岩和泥岩的岩性序列。3.根据权利要求1所述的露天采坑地下含水层的修复方法，其特征在于，步骤（1）中，所述待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构包括若干层透水层、若干层隔水层和基底层，透水层和隔水层自下而上交替回填，再在最上方设置基底层。4.根据权利要求3所述的露天采坑地下含水层的修复方法，其特征在于，所述确定待修复的露天采坑的地下水文分层剖面结构，具体包括以下步骤：（a）根据所述透水层和隔水层的岩性序列，划分出若干层透水层，相邻的透水层之间设置一层隔水层；（b）以步骤（1）得到的所述地下水的水位为参照，确定透水层和隔水层交替回填所形成的主体地层的顶界面位置，当透水层和隔水层交替回填的顶部高度达到所述顶界面位置时，所述主体地层的上方设置基底层。5.根据权利要求4所述的露天采坑地下含水层的修复方法，其特征在于，所述透水层和隔水层的岩性序列为待修复的露天采坑的周缘原始地层中，透水层和隔水层的排列顺序；人工修复的地下水文分层的透水层的位置和厚度对应周缘原始地层的透水层，人工修复的地下水文分层的隔水层的位置和厚度对应周缘原始地层的隔水层。6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佟，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：