[发明专利]一种黄土区大型露天煤矿排土场微地形改造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄土区露天矿排土场微地形改造方法，主要用于在气候干旱、生态环境脆弱的黄土高原区大型露天煤矿排土场。

背景技术

黄土高原面积广阔，地跨晋、陕、甘、宁、内蒙、青、豫七省，年降水量为150～800mm，多集中于6～9月，其降水总量占全年降水量的55%～78%，属于典型的大陆季风气候特征，冬季寒冷，夏季温暖湿润，雨热同步。光能源丰富，年总辐射量为50.2～67.0×104J·cm^-2。年平均气温3.6～14.3℃，其水平分布和垂直分布差异很大。年蒸发量普遍高于实际降水量，蒸发量变动于1400～2000mm之间，其总趋势是南低北高，东低西高。黄土高原的土壤主要为风成黄土，具有明显的地带性。主要地貌类型有丘陵、高原、阶地、平原、土石山地等。黄土高原水土流失面积已达43×104km²，水土流失严重的面积为28×104km²，水土流失带走了表层肥沃土壤，造成土壤贫瘠、土地生产力降低。

我国露天煤矿大多处于干旱、半干旱的生态脆弱区，如平朔矿区、准格尔矿区位于黄土高原水土流失严重区。开矿必然造成环境的破坏，露天开采尤为严重。首先，由于露天开采是将覆盖在矿床上的表土和岩层全部剥离，所造成的地表破坏面积明显大于地下开采方法。其次，露天开采多采用土石混排大型机械压实的排土工艺，在原地貌上形成采掘场、内排土场和外排土场等全新的人工地貌，出现了非均匀沉降和地表严重压实问题，彻底改变了原地貌的性质，对所在区域的降水等自然因素进行了重新分配、组合。地表覆盖物渗透率降低，降水到达地面后迅速起流，并沿裂缝流动，极易造成土壤侵蚀、滑坡等自然灾害。根据平朔矿区安太堡露天矿的研究现状，在排土场新造地貌上，击溅、面蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、沉陷侵蚀、沙砾化面蚀、土砾泻溜和坡面泥石流等水土流失形式出现频繁和发生程度都明显强于原地貌。白中科等在安太堡排土场的实验估测，黄土区露天矿开采造成的水土流失量约是开采前的1.4～2.8倍。

目前的技术中，黄土区排土场一般平台之间的边坡土体松散，干密度仅为0.9～1.2g/cm³。排土场在达设计标高前，常规做法是排土场表层覆一层厚黄土并用重型机械碾压至实。排土场表层土壤严重压实，干密度达1.5～1.9g/cm³，渗透系数为0.3～0.4mm/min。露天采矿排土场表层下松散堆积状态和表层土壤层严重压实的状况，容易造成地表径流的大量汇集，引起变坡面的切沟、崩塌、滑坡，严重的还可能诱发泥流或者泥石流。另外，传统的排水沟将排土场上的积水从上往下排放，由于排土场为阶梯状，排水沟必须经过边坡，高差达30m左右。遇上暴雨时，大量排水冲刷边坡，造成边坡损毁，引发滑坡等自然灾害。同时，原有排水沟容易被土石混排物料堵塞，使地表径流排泄困难，加之排土场的非均匀沉降产生的裂隙使降水沿裂隙快速下渗，在排土场上容易形成大孔隙、盲洞等，地表径流汇集到大孔隙和盲洞流入排土场深层甚至基底，便成为排土场稳定的隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种黄土区大型露天煤矿排土场微地形改造方法，以解决目前黄土区露天煤矿排土场构筑方法中水土保持和水资源利用方面存在的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种黄土区大型露天煤矿排土场微地形改造方法，包括以下步骤：

步骤A：排土场排弃到位后对排土场顶部平台及坡间平台进行局部平整，在顶部平台的边坡坡肩长度方向的一侧位置修筑挡水墙；

步骤B：在顶部平台及坡间平台上布设田间道和生产路，利用田间道和生产路将平台划分成1至多个大田块作为蓄水单元；可以根据排土场的大小确定，优选为10至30个。

步骤C：在步骤B所述蓄水单元内修筑田埂，利用田埂将所述大田块分为若干小田块；

步骤D：用推土的方法进行地表整形，将地表修筑为一定程度的起伏状态，并使得外围小田块的地面标高依次高于内部小田块的地面标高。蓄水单元内部小田块的高差使得大田块地表起伏并呈现四周高中心低的形状，可以汇集地表径流，聚集于大田块中心，避免地表径流冲刷边坡。

本发明的有益效果是：将露天采矿排土场通过田间道和生产路划分为若干个蓄水单元，再在所述蓄水单元内布设田埂，再通过田埂将每个蓄水单元分成若干小单元形成四周高、中间低的微地形，降雨所产生的径流随地形汇集到中央，且在顶部平台上设置有挡水墙，避免径流冲刷边坡。便于单元内水分的下渗，将其储存于土体内，为排土场平台快速回复植被创造了条件。