本发明专利技术涉及煤矿开采区域土体重构技术领域，具体为一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构。为了解决现有的煤炭开采形成的排矸场土体构建极易造成煤矸石自燃的问题，故提供了一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，包括从下至上依次的煤矸石堆放层、积木式煤矸石堆储层、土壤改良层以及煤矸石覆盖层；煤矸石堆储层的上层与土壤改良层之间设有上粉煤灰隔离层，煤矸石堆储层的下层与煤矸石堆放层之间设有下粉煤灰隔离层，每层煤矸石堆储层均包括多个正方体单元，每个正方体单元均包括正方体状煤矸石块以及包裹于每个正方体单元的前后左右面的侧粉煤灰隔离层。本申请可有效地阻断氧气进入煤矸石堆放层，有效防止自燃。有效防止自燃。有效防止自燃。
【技术实现步骤摘要】
一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构
[0001]本专利技术涉及煤矿开采区域土体重构
，尤其涉及防止煤矸石自燃的排矸场土体构建
，具体为一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构。
技术介绍
[0002]煤炭资源在我国能源结构中占比超过70%，大规模、高强度的开采活动严重破坏了矿区的地形地貌和植被，造成了巨大的生态环境问题，必须进行生态修复。此外，煤炭的开采和使用产生大量的煤矸石和粉煤灰，累计排放量分别超过70 亿吨和31亿吨，但其利用率却十分低下即通常和其它煤矿固体废弃物一起运至排矸场露天堆积成山，该处理方法不仅侵占了大面积土地资源且致使剥离的表土无法满足排矸场种植层的需求，而且还极易引发地质灾害如自燃，并往往伴随着土壤营养元素的流失及其结构的破坏，致使排矸场表层土壤贫瘠，极大限制了植物的正常生长发育，土体重构也因而成为矿区生态修复的核心内容。
[0003]现有煤炭开采形成的排矸场土体构建主要是在煤矸石表面覆盖表土然后直接进行植被恢复，极易造成煤矸石自燃从而给植被造成不可逆的损坏，同时，在煤矸石表面覆盖表土大大增加了表土的使用量，增加了恢复成本且煤矸石裂隙、洞穴等大孔隙也进一步加剧了土壤养分和水分的流失。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了解决现有的煤炭开采形成的排矸场土体构建极易造成煤矸石自燃、表土匮乏且贫瘠以及水分利用低下的问题，故提供了一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构。
[0005]本专利技术是采用如下技术方案实现的：方案一：一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，包括从下至上依次布置于矿坑的煤矸石堆放层、积木式煤矸石堆储层、土壤改良层以及其厚度为5cm～15cm煤矸石覆盖层；积木式煤矸石堆储层分为上下两层且两层之间设有第二中粉煤灰隔离层，煤矸石堆储层的上层与土壤改良层之间设有上粉煤灰隔离层，煤矸石堆储层的下层与煤矸石堆放层之间设有下粉煤灰隔离层，每层煤矸石堆储层均包括按照m*p阵列排布的多个正方体石单元，每个正方体单元的边长均等于5m，其中，m为左右方向的正方体单元的个数，p为前后方向的正方体单元的个数，m、p均为根据排矸场的面积以及煤矸石堆储层所在的高度所能容纳正方体单元的最大数值，每个正方体单元均包括正方体状煤矸石块（本领域技术人员公知，该处以及本申请中所述的煤矸石块是由诸多煤矸石堆积而成的）以及包裹于每个煤矸石块的前后左右面的侧粉煤灰隔离层，前后、左右方向相邻的两个正方体单元的相邻面共用一个侧粉煤灰隔离层；土壤改良层为表土或客土、煤矸石、粉煤灰按照质量比为4:4:2配比后的混合物且混合物的容重范围为1.30～1.50g/cm3，厚度≥30cm，其中混合物中所采用的表土或客土、煤矸石、粉煤灰的粒径大小均≤2mm。
[0006]原理说明：首先，根据多个排矸场的自燃发生过程得知，煤矸石自燃一般发生在距
离地面5～9m，故通过积木式煤矸石堆储层结构，有效阻断氧气进入煤矸石中，有效防止煤矸石自燃；其次，粉煤灰隔离层还可以有效阻止水分下渗，提高土壤水分含量；另外，充分利用煤矸石和粉煤灰进行土壤改良层构建，起到了改良土壤养分和结构、减少水分蒸发、提高水分利用效率的作用，对矿区植被恢复作用明显。
[0007]方案二：一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，包括从下至上依次设置且整体呈堆山式布置的煤矸石堆放层、积木式煤矸石堆储层、土壤改良层以及其厚度为5cm～15cm煤矸石覆盖层；煤矸石堆放层包括其两侧呈阶梯型的中部煤矸石单元，中部煤矸石单元的两侧部的任意一处位置距离土体表面和坡面之间均设有至少两个正方体单元，每个正方体单元的边长均等于5m，每个正方体单元均包括正方体状煤矸石块以及包裹于每个煤矸石块的前后左右面的侧粉煤灰隔离层，前后、左右方向相邻的两个煤矸石块的相邻面共用一个侧粉煤灰隔离层，高度方向相邻的两个正方体单元的相邻面之间设有第一中粉煤灰隔离层且位于最外侧的第一中粉煤灰隔离层延伸至坡面，积木式煤矸石堆储层分为上下两层且两层之间设有第二中粉煤灰隔离层，煤矸石堆储层的上层与土壤改良层之间设有上粉煤灰隔离层，煤矸石堆储层的下层与煤矸石堆放层之间设有下粉煤灰隔离层，每层煤矸石堆储层均包括按照m*p阵列排布的多个正方体石单元，其中，m为左右方向的正方体单元的个数，p为前后方向的正方体单元的个数，m、p均为根据排矸场的面积以及煤矸石堆储层所在的高度所能容纳正方体单元的最大数值；土壤改良层为表土或客土、煤矸石、粉煤灰按照质量比为4:4:2配比后的混合物且混合物的容重范围为1.30～1.50g/cm3，厚度≥30cm，其中混合物中所采用的表土或客土、煤矸石、粉煤灰的粒径大小均≤2mm。
[0008]原理说明：首先，根据多个排矸场的自燃发生过程得知，煤矸石自燃一般发生在距离地面5～9m，故通过积木式煤矸石堆储层结构，有效阻断氧气进入煤矸石中，有效防止煤矸石自燃；其次，粉煤灰隔离层还可以有效阻止水分下渗，提高土壤水分含量；另外，充分利用煤矸石和粉煤灰进行土壤改良层构建，起到了改良土壤养分和结构、减少水分蒸发、提高水分利用效率的作用，对矿区植被恢复作用明显。
[0009]方案一和方案二的区别：方案一采用的是矿坑式排矸场土体结构，煤矸石堆放层位于矿坑内，所以煤矸石堆放层内无需设置正方体单元，而方案二采用的是堆山式排矸场土体结构，整个土体结构均位于地面上部，所以煤矸石堆放层内需要设置正方体单元，防止氧气从坡面进入煤矸石堆放层内而导致煤矸石发生自燃。
[0010]本专利技术所产生的有益效果如下：1、本申请采用的粉煤灰隔离层不仅可以有效地阻断氧气进入煤矸石堆放层，还可以阻止水分下渗，提高土壤水分含量；2、本申请提出的“积木式”煤矸石堆储层可以有效防止煤矸石自燃，大大降低资源浪费、环境污染和对植物的损坏；3、本申请充分利用煤矸石和粉煤灰进行种植层土壤构建，起到了改良土壤养分和结构、减少水分蒸发、提高水分利用效率的作用，对矿区植被恢复具有积极意义；4、本申请就地取材，变废为宝的同时降低了施工成本，具有很好的实际应用价值
附图说明
[0011]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，表示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术中的矿坑式排矸场土体结构立体图；图2为本专利技术中的矿坑式排矸场土体结构剖面图；图3为本专利技术中的堆山式排矸场土体结构立体图；图4为本专利技术中的堆山式排矸场土体结构剖面图；图5为本专利技术中的矿坑式排矸场土体结构中积木式煤矸石堆储层中的煤矸石温度变化示意图（T1～T6分别为在积木式煤矸石堆储层中采集的其中六个位置的温度变化）；图6为本专利技术中的堆山式排矸场土体结构煤矸石温度变化示意图（T7～T11分别为在煤矸石堆放层以及煤矸石堆储层中采集的其中六个位置的温度变化）。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，其特征在于，包括从下至上依次布置于矿坑的煤矸石堆放层（1）、积木式煤矸石堆储层（2）、土壤改良层（3）以及其厚度为5cm～15cm煤矸石覆盖层（4）；积木式煤矸石堆储层（2）分为上下两层且两层之间设有第二中粉煤灰隔离层（5），煤矸石堆储层（2）的上层与土壤改良层（3）之间设有上粉煤灰隔离层（6），煤矸石堆储层（2）的下层与煤矸石堆放层（1）之间设有下粉煤灰隔离层（7），每层煤矸石堆储层（2）均包括按照m*p阵列排布的多个正方体石单元，每个正方体单元的边长均等于5m，其中，m为左右方向的正方体单元的个数，p为前后方向的正方体单元的个数，m、p均为根据排矸场的面积以及煤矸石堆储层（2）所在的高度所能容纳正方体单元的最大数值，每个正方体单元均包括正方体状煤矸石块（9）以及包裹于每个煤矸石块（9）的前后左右面的侧粉煤灰隔离层（8），前后左右方向相邻的两个正方体单元的相邻面共用一个侧粉煤灰隔离层（8）；土壤改良层（3）为表土或客土、煤矸石、粉煤灰按照质量比为4:4:2配比后的混合物且混合物的容重范围为1.30～1.50g/cm3，厚度≥30cm，其中混合物中所采用的表土或客土、煤矸石、粉煤灰的粒径大小均≤2mm。2.根据权利要求1所述的一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，其特征在于，上粉煤灰隔离层（6）、下粉煤灰隔离层（7）、第二中粉煤灰隔离层（5）以及侧粉煤灰隔离层（8）的密实度均大于70%且厚度均为20～30 cm。3.根据权利要求2所述的一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，其特征在于，煤矸石覆盖层（4）所使用的煤矸石的粒径大小为2～10 cm，厚度为10cm。4.一种防止煤矸石自燃的排矸场土体构建结构，其特征在于，包括从下至上依次设置且整体呈堆山式布置的煤矸石堆放层（1）、积木式煤矸石堆储层（2）、土壤改良层（3）以及其厚度为5cm～15cm煤矸石覆盖层（4）；煤矸石堆放层（1）包括其两侧呈阶梯型的中部煤矸石单元（10），中部煤矸石单元（10）的两侧部的任意一处位置距离土体表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚晶晶，白冰，张成梁，刘梦帆，
申请(专利权)人：北京市科学技术研究院资源环境研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。