1.本公開涉及復墾技術領域，具體地，涉及一種矸石充填復墾方法。

背景技術：

2.矸石是煤炭開采和洗選加工過程中排出一種固體廢棄物，我國煤矸石已累計堆存50億噸以上，且仍在以每年3.0～3.5億噸的速度持續(xù)增加。煤矸石的大量堆存不僅浪費土地資源，還會發(fā)生自燃、雨淋、泥化等情況，對環(huán)境產生嚴重危害，利用矸石充填復墾造田、矸石山復墾造林成為了煤矸石利用的重要任務。

技術實現要素：

3.本公開的目的是提供一種矸石充填復墾方法，以解決矸石占地問題，消除沖溝地形帶來的負面影響。

4.為了實現上述目的，本公開提供一種矸石充填復墾方法，包括：

5.依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例；

6.依據所述充填厚度比例，確定所述黃土層對應的第一厚度與所述矸石層對應的第二厚度；

7.在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第一矸石層；

8.在所述第一矸石層表面噴射混凝土砂漿，形成第一混凝土砂漿層，所述混凝土砂漿包括矸石、水泥、中砂；

9.在所述第一混凝土砂漿層上方覆蓋厚度為所述第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第一黃土層；

10.在所述第一黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層。

11.可選地，還包括：

12.在充填時預留多用孔，以便通過所述多用孔進行注漿；

13.所述多用孔按照預設間距設置，所述預設間距是依據注漿液的擴散半徑確定的。

14.可選地，所述注漿液擴散半徑是通過如下計算式確定的：

[0015][0016]

其中，r表示所述注漿液擴散半徑，p表示所述矸石層內矸石的孔隙度，k表示所述矸石層的滲透系數，a表示預設注漿段長度，δp表示注漿壓力，r表示所述矸石層內的多用孔的半徑，q表示注漿泵的泵量，t表示達到所述注漿壓力所用的注漿時間。

[0017]

可選地，所述在所述第一黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層，包括：

[0018]

在所述第一黃土層上方覆蓋厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第二矸石層；

[0019]

在所述第二矸石層表面噴射混凝土砂漿，形成第二混凝土砂漿層；

[0020]

在所述第二混凝土砂漿層上方覆蓋厚度為所述第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第二黃土層；

[0021]

在所述第二黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成所述表土層。

[0022]

可選地，所述依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例，包括：

[0023]

根據矸石與黃土不同充填厚度比例下矸石的傳熱過程，通過數值模擬軟件確定在不同充填厚度比例下是否會向所述矸石層的中心進行熱傳遞，以確定所述充填厚度比例。

[0024]

可選地，所述依據所述充填厚度比例，確定所述矸石層對應的第二厚度，包括：

[0025]

根據所述充填厚度比例以及所述矸石的堆積量，確定所述矸石層的初始厚度；

[0026]

確定所述矸石壓實前的第一孔隙度，以及所述矸石壓實后的第二孔隙度；

[0027]

依據所述第一孔隙度和所述第二孔隙度，計算所述矸石壓實前后的高度差；

[0028]

依據所述初始厚度和所述高度差確定所述矸石層對應的第二厚度。

[0029]

可選地，所述是通過如下計算式確定的：

[0030][0031]

其中，δh表示所述高度差，p1表示所述第一孔隙度，p2表示所述第二孔隙度，h表示所述矸石層的初始厚度。

[0032]

可選地，在所述在沖溝區(qū)域的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整前，還包括：

[0033]

在所述沖溝區(qū)域內表面噴射混凝土砂漿。

[0034]

可選地，在所述在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整前，還包括：

[0035]

根據所述充填厚度比例及所述沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量。

[0036]

可選地，所述根據所述充填厚度比例及所述沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量，包括：

[0037]

測量所述沖溝區(qū)域的地面高程散點數據；

[0038]

依據所述地面高程散點數據，編輯所述沖溝區(qū)域的地形圖，并提取特征線；

[0039]

依據所述地形圖、所述特征線，建立數字高程模型；

[0040]

基于所述數字高程模型，確定挖填平衡情況下的初始設計高程；

[0041]

調整所述初始設計高程，使總挖方量與總填方量的比值等于所述黃土層厚度與所述矸石層、所述黃土層總厚度的比值，并將此時的設計高程確定為所述目標設計高程，將此時的總挖方量確定為所述目標總挖方量，將此時的總填方量確定為所述目標總填方量。

[0042]

通過上述技術方案，采用矸石-混凝土砂漿-黃土的三層復合結構對沖溝區(qū)域進行填埋，可以防止矸石氧化發(fā)熱及有害元素析出，在解決矸石占地問題的同時消除了沖溝地形帶來的負面影響，提高復墾區(qū)域土地利用價值。

[0043]

本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

[0044]

附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：

[0045]

圖1是根據一示例性實施例示出的一種矸石充填復墾方法的填埋示意圖。

[0046]

圖2是根據一示例性實施例示出的一種矸石充填復墾方法的流程圖。

[0047]

圖3是根據一示例性實施例示出的一種數字高程模型格網法計算流程圖。

[0048]

圖4是根據一示例性實施例示出的一種多用孔示意圖。

[0049]

圖5是根據另一示例性實施例示出的一種多用孔示意圖。

[0050]

圖6是根據一示例性實施例示出的一種充填復墾區(qū)域的平均溫度監(jiān)測數據圖。

[0051]

附圖標記說明

[0052]

1-第一矸石層2-第一混凝土砂漿層

[0053]

3-第一黃土層4-表土層

[0054]

5-多用孔6-第二矸石層

[0055]

7-第二混凝土砂漿層8-第二黃土層

具體實施方式

[0056]

以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。

[0057]

沖溝是由間斷流水在地表沖刷形成的溝槽，是侵蝕溝中規(guī)模最大的一種，長度可達數千米或數十千米，深度可達數米或數十米，有時可達百米以上。沖溝作為侵蝕溝中規(guī)模最大的一種，是我國西部地區(qū)的主要地貌特征，其引起自然災害的安全隱患不容忽視，同時，沖溝坡體下開采時，由于沖溝區(qū)域的地形特殊性使井下工作面礦壓明顯，對井下生產造成了一系列不利影響。

[0058]

發(fā)明人研究發(fā)現，目前的矸石充填復墾技術雖取得了一定成果，但依然存在以下不足：并未考慮沖溝等地形因素，沒有因地制宜、就地取材，耗費大量人力物力；并未考慮矸石遇水有害元素析出污染周邊土壤的問題；并未考慮氧氣流通通道未完全隔絕導致矸石發(fā)熱的問題。

[0059]

有鑒于此，根據處于山西黃土高原西北部的煤礦區(qū)黃土資源豐富、植被稀少、沖溝發(fā)育，且該地區(qū)結合煤礦區(qū)內開采強度大，煤層普遍含多層夾矸，采礦活動會產生的大量矸石堆積的特點，本公開提出一種矸石充填復墾方法，以解決矸石占地問題，消除沖溝地形帶來的負面影響。

[0060]

圖1是根據一示例性實施例示出的一種矸石充填復墾的充填示意圖，圖2是根據一示例性實施例示出的一種矸石充填復墾方法的流程圖。參照圖1及圖2，該矸石充填復墾方法包括以下步驟：

[0061]

s11，依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例。

[0062]

s12，依據充填厚度比例，確定黃土層對應的第一厚度與矸石層對應的第二厚度。

[0063]

s13，在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第一矸石層1。

[0064]

s14，在第一矸石層1表面噴射混凝土砂漿，形成第一混凝土砂漿層2，混凝土砂漿

包括矸石、水泥、中砂。

[0065]

s15，在第一混凝土砂漿層2上方覆蓋厚度為第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第一黃土層3。

[0066]

s16，在第一黃土層3上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層4。

[0067]

首先應當理解的是，填埋在沖溝最底層的矸石可以是經過重金屬元素測試后符合填埋要求的矸石。首先測定矸石的ph值，然后對比分析該ph值下的農用地土壤污染風險篩選值，再根據農作物食用安全質量標準，確定其重金屬元素的含量是否低于風險篩選值，以確定是否滿足安全質量標準。

[0068]

示例地，若矸石的ph值經測定為7.56，對比分析該ph值下的農用地土壤污染風險篩選值，根據農作物食用安全質量標準，經測定其重金屬元素的含量如表1所示，均低于風險篩選值，滿足安全質量標準，因此可以采用該矸石填埋在沖溝區(qū)域內的最底層并碾壓平整，形成第一矸石層1。

[0069]

表1

[0070][0071]

由于矸石中的化學成分與氧氣接觸會發(fā)生緩慢的氧化反應，氧化過程會產生熱量并不斷聚積，當熱量聚積到一定溫度時，引起矸石中的煤和可燃物燃燒起來，從而導致矸石自燃。

[0072]

應當理解的是，混凝土砂漿層作用是將矸石層封閉，使水儲存在黃土層中無法進入矸石層，而土具有遇水后不通空氣的特性，黃土層可以有效隔絕氧氣避免矸石發(fā)熱自燃。由此，在防止矸石層內的有害元素析出的同時，還能防止矸石氧化發(fā)熱而影響復墾區(qū)域的植物生長。其中，混凝土砂漿層的平均厚度可以為75毫米，當然，還可以根據實際情況調整混凝土砂漿層的厚度，本公開實施例對此不作限定。

[0073]

還應當理解的是，在填埋后的地塊上覆蓋表層土可以調節(jié)土質，提供植物生長所必需的土壤中的養(yǎng)分，為植物的栽培提供良好的生存條件，表土層4的厚度可以為70厘米，當然，還可以根據實際情況調整表土層4的厚度，本公開實施例對此不作限定。

[0074]

另外，可以采用裝載機對土壤和矸石進行分層鋪設，采用推土機對覆蓋層進行推平壓實，本公開實施例對此均不作限定。

[0075]

通過上述技術方案，采用矸石-混凝土砂漿-黃土的三層復合結構對沖溝區(qū)域進行填埋，可以防止矸石氧化發(fā)熱及有害元素析出，在解決矸石占地問題的同時消除了沖溝地形帶來的負面影響，提高復墾區(qū)域土地利用價值。

[0076]

由于沖溝區(qū)域原本都為較松散的土層，經間斷流水沖刷而形成，因此沖溝區(qū)域內部表面土壤穩(wěn)定性較差，因此，本公開的一種可能的實現方式，在沖溝區(qū)域的最底層充填厚度為第一厚度的矸石并碾壓平整前，還可以在沖溝區(qū)域內表面噴射混凝土砂漿。

[0077]

示例地，可以按照重量份數比例為矸石780-790份，水泥490-510份，中砂880-890份，水160-170份配制混凝土砂漿。也可以按照重量份數比例以及其他材料配制混凝土砂漿，本公開實施例對此不作限定。其中，所用的矸石風化程度較低，硬度高，符合制作砂石骨料的硬度標準，可以先使用顎式破碎機將矸石粉碎成小塊矸石，然后采用反擊式破碎機將

小塊矸石粉碎成塊徑為5-25毫米的矸石顆粒，再使用該矸石顆粒配制混凝土砂漿。本公開實施例對矸石粉碎的方法、矸石顆粒的塊徑均不作限定。噴射混凝土砂漿時，可以采用gyp-90液壓噴漿機對待復墾沖溝區(qū)域溝岸及溝底噴射混凝土砂漿，厚度為50毫米-100毫米，在噴漿施工結束8小時后進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為7天。本公開實施例對噴射混凝土砂漿的方法、混凝土砂漿層的厚度以及混凝土砂漿層的養(yǎng)護方法均不作限定，可以在應用中根據實際情況進行適應性調整。

[0078]

通過上述方式，在沖溝區(qū)域內表面噴射的混凝土砂漿可以對沖溝內部進行加固，減小巖體側向變形，進而增大復墾后的沖溝區(qū)域土壤的承載力，同時防止沖溝土壤層中的水對矸石的淋溶作用造成環(huán)境污染。

[0079]

在可能的方式中，在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為第一厚度的矸石并碾壓平整前，還可以根據充填厚度比例及沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量。

[0080]

應當理解的是，目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量的計算是工程施工的一個重要步驟，工程設計階段必須對設計高程及目標總挖方量、目標總填方量進行預算，它直接關系到工程的費用概算及方案選優(yōu)。本公開實施例對計算目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量的方式不作限定。

[0081]

在可能的方式中，根據充填厚度比例及沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量，可以是首先測量沖溝區(qū)域的地面高程散點數據，再依據地面高程散點數據，編輯沖溝區(qū)域的地形圖，并提取特征線，然后依據地形圖、特征線，建立數字高程模型，再基于數字高程模型，確定挖填平衡情況下的初始設計高程，最后調整初始設計高程，使總挖方量與總填方量的比值等于黃土層厚度與矸石層、黃土層總厚度的比值，并將此時的設計高程確定為目標設計高程，將此時的總挖方量確定為目標總挖方量，將此時的總填方量確定為目標總填方量。

[0082]

示例地，通過數字高程模型計算目標設計高程以及目標總挖、填方量的流程如圖3所示，參照圖3，首先依據測量得到的地面高程散點數據，編輯沖溝區(qū)域的地形圖，并提取特征線，然后依據地形圖、特征線，建立數字高程模型，再基于數字高程模型，確定挖填平衡情況下的初始設計高程，然后調整初始設計高程，并依據調整后的設計高程計算總挖方量與總填方量，判斷總挖方量與總填方量的比值是否等于黃土層厚度與矸石層、黃土層總厚度的比值，當總挖方量與總填方量的比值等于黃土層厚度與矸石層、黃土層總厚度的比值時，確定此時的設計高程以及總挖、填方量為目標設計高程以及目標總挖、填方量。

[0083]

示例地，沖溝區(qū)域的地面高程散點數據可以包括地形點間距、東西向最大距離、南北向最大距離、最小高程以及最大高程等。然后可以利用eps、cass等土方計算軟件，提取影響計算精度的各地形地貌要素，編輯生成簡易地形圖，提取坡頂線、坡底線、坎上線、坎下線、山腳線、山脊線、山谷線、高程變化均勻或平坦地形的邊界線等特征線。再將簡易地形圖和特征線導入土方計算軟件，生成規(guī)則格網數字高程模型(dem模型)，其中，格網尺寸可以設置為1米。值得說明的是，構建的dem模型中任一條邊均不能與特征線相交。

[0084]

示例地，可以通過以下計算式計算挖填平衡情況下的初始設計高程：

[0085]

hd＝(∑h

co

+2∑h

ed

+3∑h

tu

+4∑h

ce

)

[0086]

其中，hd表示挖填平衡情況下的初始設計高程，n表示格網點總數，h

co

表示角點的

高程值、h

ed

表示邊點的高程值、h

tu

表示拐點的高程值、h

ce

表示中點的高程值。

[0087]

示例地，可以通過以下計算式計算每個網格點與初始設計高程的高程差：

[0088]

dh(i,j)＝h(i,j)-hd[0089]

其中，h(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j得格網點的高程值，dh(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的格網點與初始設計高程的高程差。

[0090]

示例地，可以通過以下計算式計算每個格網點的土方量：

[0091][0092][0093][0094][0095]

其中，l表示格網點的間距，v

co

(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的角點的土方量，v

ed

(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的邊點的土方量，v

tu

(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的拐點的土方量，v

ce

(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的中點的土方量。

[0096]

示例地，可以通過以下計算式計算挖填平衡情況下的總挖方量、總填方量：

[0097][0098]

其中，v(i,j)表示橫坐標為i，縱坐標為j的格網點的土方量，v

挖

表示挖填平衡情況下的總挖方量，v

填

表示挖填平衡情況下的總填方量。

[0099]

在可能的方式中，依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例，可以是根據矸石與黃土不同充填厚度比例下矸石的傳熱過程，通過數值模擬軟件確定在不同充填厚度比例下是否會向矸石層的中心進行熱傳遞，以確定充填厚度比例。

[0100]

應當理解的是，由于矸石具有良好的儲熱條件，當矸石層的熱量無法及時釋放到外界時，溫度聚集就會導致矸石層內持續(xù)升高，反饋到地表的溫度也相應較高，不利于植物的存活及生長。因此，本公開實施例提出基于矸石和黃土不同的熱物性參數，根據在黃土與矸石在不同厚度比例下的傳熱過程，確定矸石層內溫度是否會持續(xù)升高，高溫區(qū)域是否會向中心區(qū)域擴散，從而確定黃土層與矸石層充填厚度比例。其中，黃土與矸石的熱物性參數如表2所示。

[0101]

表2

[0102][0103]

示例地，可以采用abaqus數值模擬軟件，建立四棱臺模型，在模型外表面添加熱

源，四棱臺模型內部材料為不同厚度比例的黃土和矸石，在保證模擬準確度和精確度的前提下，只考慮矸石傳熱的問題，將四棱臺模型劃分為11000個熱傳導單元，然后將黃土、矸石以及外部環(huán)境的初始溫度場設定為25℃，并在模型的兩側分別施加372℃自燃溫度場，在不同矸石與黃土不同充填厚度比例下，結合表1所示的黃土、矸石的熱物性參數，得出模型內部溫度傳遞達到穩(wěn)態(tài)時的溫度模擬結果。

[0104]

比如，可以設置黃土與矸石的不同厚度比例為1:4、1:6、1:8、1:10、1:12。在黃土與矸石比例為1:8、1:10、1:12的情況下，模型內部高溫區(qū)域向中心區(qū)域擴散，內部溫度普遍較高，在黃土與矸石比例為1:4、1:6的情況下，模型內部高溫區(qū)域并未向中心區(qū)域擴散，呈差異性分布。也即是說，當確定黃土與矸石的厚度比例大于等于1:6時，模型內部高溫區(qū)域不會向中心區(qū)域擴散。因此，可以確定黃土與矸石的厚度比例為1:6，當然，還可以確定黃土與矸石的厚度比例為1:5或1:4，具體可以根據矸石的實際堆積量以及經濟效應進行調整，本公開實施例對此不作限定。

[0105]

在可能的方式中，依據充填厚度比例，確定矸石層對應的第二厚度，可以根據充填厚度比例以及矸石的堆積量，確定矸石層的初始厚度，再確定矸石壓實前的第一孔隙度，以及矸石壓實后的第二孔隙度，然后依據第一孔隙度和第二孔隙度，計算矸石壓實前后的高度差，最后依據初始厚度和高度差確定矸石層對應的第二厚度。

[0106]

應當理解的是，由于矸石間存在孔隙空間體積，因此在用矸石進行填充并碾壓平整后，矸石層會存在高度差?？梢愿鶕肥瘔簩嵡昂蟮目紫抖扔嬎愕玫巾肥瘔簩嵡昂蟮母叨炔?，再根據初始高度及高度差確定矸石層對應的第二厚度。

[0107]

示例地，可以通過以下計算式計算矸石層對應的第二厚度：

[0108]

h2＝h+δh

[0109]

其中，h2表示矸石層對應的第二厚度，h表示矸石層的初始厚度，δh表示矸石壓實前后的高度差。

[0110]

在一種可能的方式中，矸石壓實前后的高度差是通過如下計算式確定的：

[0111][0112]

其中，δh表示高度差，p1表示第一孔隙度，p2表示第二孔隙度，h表示矸石層的初始厚度。

[0113]

示例地，若確定黃土與矸石的厚度比例為1:6，根據矸石的實際堆積量以及經濟效應可以確定黃土層與矸石層的厚度分別為50厘米、300厘米，即矸石層的初始厚度h為300厘米。然后通過上述計算式計算得出δh為0.3658h，則矸石層對應的第二厚度為：h2＝h+δh＝300+0.3658

×

300＝409.74厘米。當然，還可以根據黃土壓實前后的高度差，以及根據黃土與矸石的厚度比例確定的黃土層的初始厚度，確定黃土層對應的第一厚度，本公開實施例對此不作限定。

[0114]

在可能的方式中，還可以在充填時預留多用孔5，以便通過多用孔5進行注漿，多用孔5可以按照預設間距設置，預設間距可以是依據注漿液的擴散半徑確定的。

[0115]

應當理解的是，由于沖溝區(qū)域內部是通過矸石、黃土及混凝土砂漿充填進行復墾的，與非復墾區(qū)域相比內部土質結構較復雜，且由于矸石的結構及其化學性質，與非復墾區(qū)域相比，使用矸石填充的復墾區(qū)域的穩(wěn)定性較低。因此，可以在充填時預留多用孔。如圖4所

示，可以在矸石層內的多用孔5內設置溫度傳感器，當監(jiān)測到沖溝內部溫度異常時，多用孔5可作為注漿孔使用，通過該多用孔5對矸石層進行控溫注漿，以調節(jié)矸石層內部溫度。也可以通過該多用孔5對矸石層進行加固注漿，提高矸石層的承載力，還可以對混凝土砂漿層進行堵水加固注漿，進一步防止沖溝土壤層中的水等流向矸石層，本公開實施例對多用孔5的具體用途及注漿時所用的注漿材料均不作限定。

[0116]

在可能的方式中，注漿液擴散半徑是通過如下計算式確定的：

[0117][0118]

其中，r表示注漿液擴散半徑，p表示矸石層內矸石的孔隙度，k表示矸石層的滲透系數，a表示預設注漿段長度，δp表示注漿壓力，r表示矸石層內的多用孔5的半徑，q表示注漿泵的泵量，t表示達到注漿壓力所用的注漿時間。

[0119]

示例地，圖3是根據另一示例性實施例示出的一種多用孔5結構示意圖。如圖3所示，預設注漿段長度a可以根據矸石層對應的第二厚度確定。若矸石層對應的第二厚度為300厘米，則可以確定預設注漿段長度a為300厘米，將矸石層內的多用孔5設置在矸石層中間，以使得注漿液可以更充分的擴散到矸石層中。若矸石層的厚度較大，也可以如圖5所示，在矸石層中設置多個多用孔5，本公開實施例對此不作限定。若通過上述計算式計算得出漿液擴散半徑r為318厘米，則可以確定多用孔5的預設間距為600厘米(預設間距可以小于等于2r)，也可以設置多用孔5的預設間距為500厘米，使得注漿也更快的擴散到矸石層中，本公開實施例對此也不作限定。

[0120]

在可能的方式中，在第一黃土層3上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層4，可以是在第一黃土層3上方覆蓋厚度為第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第二矸石層6，再在第二矸石層6表面噴射混凝土砂漿，形成第二混凝土砂漿層7，然后在第二混凝土砂漿層7上方覆蓋厚度為第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第二黃土層8，最后在第二黃土層8上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層4。

[0121]

應當理解的是，如圖4所示，可以將矸石層、混凝土砂漿層以及黃土層確定為一個復合層，然后根據沖溝的深度及地形特征，采用多個復合層對沖溝區(qū)域進行充填，最后在最上面的黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層4。本公開實施例對復合層的層數不作限定，可以根據具體充填的沖溝的地形特征進行調整。

[0122]

通過上述技術方案，采用矸石-混凝土砂漿-黃土的三層復合結構對沖溝區(qū)域進行交替式填埋，可以防止矸石氧化發(fā)熱及有害元素析出，在解決矸石占地問題的同時消除了沖溝地形帶來的負面影響，提高復墾區(qū)域土地利用價值。同時在充填時預留多用孔，通過該多用孔對矸石層進行控溫注漿，以實時對矸石層內部溫度進行調節(jié)有利于復墾區(qū)域的植物的存活。

[0123]

圖6是根據一示例性實施例示出的一種充填復墾區(qū)域的平均溫度監(jiān)測數據圖。矸石層最高監(jiān)測溫度為22.4℃，最低監(jiān)測溫度為20.5℃，表土層最高監(jiān)測溫度為20.7℃，最低監(jiān)測溫度為20.0℃。因此，采用上述矸石填充復墾方法可以有效抑制矸石低溫氧化，為植被的生長提供適宜的溫度。

[0124]

以上結合附圖詳細描述了本公開的優(yōu)選實施方式，但是，本公開并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本公開的技術構思范圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡

單變型，這些簡單變型均屬于本公開的保護范圍。

[0125]

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。

[0126]

此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。技術特征：

1.一種矸石充填復墾方法，其特征在于，包括：依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例；依據所述充填厚度比例，確定所述黃土層對應的第一厚度與所述矸石層對應的第二厚度；在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第一矸石層；在所述第一矸石層表面噴射混凝土砂漿，形成第一混凝土砂漿層，所述混凝土砂漿包括矸石、水泥、中砂；在所述第一混凝土砂漿層上方覆蓋厚度為所述第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第一黃土層；在所述第一黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：在充填時預留多用孔，以便通過所述多用孔進行注漿；所述多用孔按照預設間距設置，所述預設間距是依據注漿液的擴散半徑確定的。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述注漿液擴散半徑是通過如下計算式確定的：其中，r表示所述注漿液擴散半徑，p表示所述矸石層內矸石的孔隙度，k表示所述矸石層的滲透系數，a表示預設注漿段長度，δp表示注漿壓力，r表示所述矸石層內的多用孔的半徑，q表示注漿泵的泵量，t表示達到所述注漿壓力所用的注漿時間。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層，包括：在所述第一黃土層上方覆蓋厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第二矸石層；在所述第二矸石層表面噴射混凝土砂漿，形成第二混凝土砂漿層；在所述第二混凝土砂漿層上方覆蓋厚度為所述第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第二黃土層；在所述第二黃土層上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成所述表土層。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例，包括：根據矸石與黃土不同充填厚度比例下矸石的傳熱過程，通過數值模擬軟件確定在不同充填厚度比例下是否會向所述矸石層的中心進行熱傳遞，以確定所述充填厚度比例。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據所述充填厚度比例，確定所述矸石層對應的第二厚度，包括：根據所述充填厚度比例以及所述矸石的堆積量，確定所述矸石層的初始厚度；確定所述矸石壓實前的第一孔隙度，以及所述矸石壓實后的第二孔隙度；依據所述第一孔隙度和所述第二孔隙度，計算所述矸石壓實前后的高度差；

依據所述初始厚度和所述高度差確定所述矸石層對應的第二厚度。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述是通過如下計算式確定的：其中，δh表示所述高度差，p1表示所述第一孔隙度，p2表示所述第二孔隙度，h表示所述矸石層的初始厚度。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在沖溝區(qū)域的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整前，還包括：在所述沖溝區(qū)域內表面噴射混凝土砂漿。9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為所述第一厚度的矸石并碾壓平整前，還包括：根據所述充填厚度比例及所述沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據所述充填厚度比例及所述沖溝區(qū)域地形特點，確定目標設計高程及目標總挖方量、目標總填方量，包括：測量所述沖溝區(qū)域的地面高程散點數據；依據所述地面高程散點數據，編輯所述沖溝區(qū)域的地形圖，并提取特征線；依據所述地形圖、所述特征線，建立數字高程模型；基于所述數字高程模型，確定挖填平衡情況下的初始設計高程；調整所述初始設計高程，使總挖方量與總填方量的比值等于所述黃土層厚度與所述矸石層、所述黃土層總厚度的比值，并將此時的設計高程確定為所述目標設計高程，將此時的總挖方量確定為所述目標總挖方量，將此時的總填方量確定為所述目標總填方量。

技術總結

本公開涉及一種矸石充填復墾方法，采用矸石-混凝土砂漿-黃土的復合結構對沖溝區(qū)域進行填埋，可以防止矸石氧化發(fā)熱及有害元素析出，在解決矸石占地問題的同時消除了沖溝地形帶來的負面影響。該方法包括：依據矸石與黃土的熱物性參數，確定黃土層與矸石層充填厚度比例；依據充填厚度比例，確定黃土層對應的第一厚度與矸石層對應的第二厚度；在沖溝區(qū)域內的最底層充填厚度為第一厚度的矸石并碾壓平整，形成第一矸石層1；在第一矸石層1表面噴射混凝土砂漿，形成第一混凝土砂漿層2，混凝土砂漿包括矸石、水泥、中砂；在第一混凝土砂漿層2上方覆蓋厚度為第二厚度的黃土并碾壓平整，形成第一黃土層3；在第一黃土層3上方覆蓋上表土并碾壓平整，形成表土層4。形成表土層4。形成表土層4。

技術研發(fā)人員：張云峰 郝相應 石花軍 王旭峰 高俊乾 韓錦城 白海軍 武晉雄

受保護的技術使用者：山西魯能河曲電煤開發(fā)有限責任公司

技術研發(fā)日：2022.05.17

技術公布日：2022/8/30