申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2018-12-26

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN109826214B

主分类号：E02D19/06(20060101)

分类号：E02D19/06(20060101);E02D19/08(20060101);E21C41/28(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2019.06.25#实质审查的生效;2019.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种倾斜基底露天矿内排方法及施工方法，将倾斜的煤层基底划分为若干集水区域，在每个集水区域中沿着煤层基底倾斜方向布置集水沟，并沿着与煤层基底走向斜交的方向布置一系列与集水沟连通的疏水防滑沟；同时在台阶区域的下端沿着煤层基底走向布置反向槽，并在反向槽上构筑排土台阶防滑挡台，随后在已经形成集水沟、疏水防滑沟、反向槽、排土台阶防滑挡台的台阶区域中排弃剥离物。本发明解决了倾斜基底排土场摩擦力小、水分侵蚀影响边坡稳定、内排土场台阶低、内排量小的问题；且排土台阶防滑挡台采用剥离物和混凝土搭配构筑，兼顾了经济性和环保性，有利于推广。

主权项：1.一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，包括：布置集水沟32：在一个台阶区域中，沿着煤层基底2走向分成若干个集水区域，每个集水区域中间沿着煤层基底2倾斜方向布置集水沟32，该集水沟32自该台阶区域顶部延伸至底部；布置疏水防滑沟31：在每个集水区域中，集水沟32两侧均设置多个平行的疏水防滑沟31，疏水防滑沟31沿着煤层基底2走向方向倾斜布置，疏水防滑沟31的一端与集水沟32连通、且高度低于另一端；布置集水坑33：在台阶区域底部与集水沟对应的位置布置集水坑33、以暂存排水，并通过排水设施排出至矿坑外；待本台阶区域开始排土前，启用下一个台阶区域的集水坑，并填埋本台阶区域的集水坑；布置反向槽4：在台阶区域的下端沿着煤层基底2走向布置反向槽4，该反向槽4自露天矿一侧端帮11延伸另一侧的端帮11，反向槽4的底部倾斜方向与煤层基底2倾斜方向相反；设置排土台阶防滑挡台5：在反向槽4上构筑排土台阶防滑挡台5，该排土台阶防滑挡台5上设有用于连通上下两个台阶区域中的集水沟32的排水孔；排弃剥离物：在已经形成集水沟32、疏水防滑沟31、反向槽4、排土台阶防滑挡台5的台阶区域中排弃剥离物。

全文数据：一种倾斜基底露天矿内排方法及施工方法技术领域本发明涉及一种倾斜基底露天矿内排方法及施工方法，属于露天采矿领域。背景技术露天煤矿在开采过程中会剥离大量的岩石或者岩土，剥离物的堆放占用大量的土地，增加企业开采成本的同时，占用宝贵的土地资源，与当前可持续发展思路相悖。因此，对于近水平或倾斜露天煤矿，常采用内排方式排弃剥离物，即将露天矿推进方向上剥离的岩土排弃至后方采空区。露天矿内排缩短了剥离物的运输距离，减少了剥离物占地，还可以将露天矿开采区域恢复至开采前的原始地貌。但是随着煤层底板倾角增大，内排物料沿基底滑动的趋势增加，内排土场的稳定性变差倾斜，因此，《煤炭工业露天矿设计规范》要求，“当排土场顺向坡度大于10％或基底有弱层滑动时，应采取防止滑坡的措施”。为了解决倾斜基底条件下排土场的建设问题，露天矿一般采用降低台阶高度和对基底进行毛糙化处理采用推土机在基底拉沟等方式的措施。前者导致内排帮坡角变缓、排土场容量变小；后者虽然可以在一定程度上增大基底与排弃物之间的摩擦力，提高了内排土场的边坡稳定性，但排弃物与基底密度差异显著，排土场的下渗水极易在基底拉沟位置形成集聚，弱化拉沟位置基底并进一步发展形成新的弱层，影响露天矿内排土场的长期稳定性。发明内容本发明的目的是提供一种倾斜基底露天矿内排方法及施工方法，以解决倾斜露天矿基底摩擦力小、水分侵蚀影响边坡稳定、内排土场台阶低、内排量小的问题。为实现上述目的，本发明采用的一种倾斜基底露天矿内排方法，包括：布置集水沟：在一个台阶区域中，沿着煤层基底走向分成若干个集水区域，每个集水区域中间沿着煤层基底倾斜方向布置集水沟，该集水沟自该台阶区域顶部延伸至底部；布置疏水防滑沟：在每个集水区域中，集水沟两侧均设置多个平行的疏水防滑沟，疏水防滑沟沿着煤层基底走向方向倾斜布置，疏水防滑沟的一端与集水沟连通、且高度低于另一端；布置集水坑：在台阶区域底部与集水沟对应的位置布置集水坑、以暂存排水，并通过排水设施排出至矿坑外；待本台阶区域开始排土前，启用下一个台阶区域的集水坑，并填埋本台阶区域的集水坑；布置反向槽：在台阶区域的下端沿着煤层基底走向布置反向槽，该反向槽自露天矿一侧端帮延伸另一侧的端帮，反向槽的底部倾斜方向与煤层基底倾斜方向相反；设置排土台阶防滑挡台：在反向槽上构筑排土台阶防滑挡台，该排土台阶防滑挡台上设有用于连通上下两个台阶区域中的集水沟的排水孔；排弃剥离物：在已经形成集水沟、疏水防滑沟、反向槽、排土台阶防滑挡台的台阶区域中排弃剥离物。优选的，所述反向槽底部倾向与煤层基底倾向之间夹角为90°-130°，最大深度3-5m，反向槽开口宽度为8m-10m。优选的，所述集水沟开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。优选的，所述疏水防滑沟开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。进一步的，所述排土台阶防滑挡台可以由粘性较高的剥离物经过推土机及压路机反复碾压压实形成，也可以由混凝土浇筑形成，或由以上两种方式拼接而成；排土台阶防滑挡台顶部高出煤层基底上表面3-5m。优选的，每个集水区域内，所述集水沟两侧的疏水防滑沟对称布置。一种倾斜基底露天矿内排施工方法，包括如下步骤：S1:将台阶区域暴露出的煤层基底沿着煤层基底走向平均分为若干个集水区域，在该台阶区域中间沿着煤层基底倾斜方向布置集水沟，该集水沟自该台阶区域顶部延伸至底部；并在底部与集水沟对应的位置挖掘集水坑；S2:每个集水区域内，在集水沟两侧开掘疏水防滑沟，并与集水沟连通，疏水防滑沟保持与集水沟连通的一端高度低于另一端；S3:清理集水沟、疏水防滑沟内的岩石，保持集水沟及疏水防滑沟畅通；S4:在台阶区域底部且位于集水坑的上方自一侧的端帮至另一侧的端帮开挖基底反向槽；S5:在反向槽中构筑排土台阶防滑挡台，并预留出与集水口连通的排水孔；S6:在台阶区域中排弃剥离物，排土台阶防滑挡台阻挡剥离物下落，形成排土台阶；S7:在不影响采矿作业及上一个台阶施工前提下，对下一个台阶区域重复步骤S1至S6，并保证每个台阶区域的集水区域划分一一对应，每个台阶区域集水沟与临近的台阶区域中的集水沟位置对应，并通过排水孔连通；待位于下一个台阶区域中的集水坑启用后，填埋上一个台阶区域的集水坑。进一步的，排土台阶防滑挡台的临近中点的50-100m范围内，采用混凝土浇筑而成，其余采用粘性较高的剥离物经过推土机及压路机反复碾压压实形成。进一步的，每个台阶区域中，疏水防滑沟之间的间距为1-3m，且疏水防滑沟之间的间距自所在台阶区域上部至下部逐渐减小。进一步的，同一条疏水防滑沟靠近集水沟的一端深度比远离集水沟的一端深10-20cm。通过疏水防滑沟增大了煤层基底的摩擦力，更有利于剥离物的滞留；通过排土台阶防滑挡台来阻断剥离物的下落，以便形成台阶，并增强排土场的边坡稳定性；形成排土台阶后，雨水下渗至煤层基底后，由疏水防滑沟收集雨水并汇入集水沟，通过集水沟排至露天矿底层水库，并由水泵抽排出，有效防止排土形成的台阶底部积水，从而破坏露天矿排土场的稳定性。同时，本发明通过剥离物及混凝土来构筑排土台阶防滑挡台，提高边坡稳定性的同时，兼顾了经济性和环保性，有利于推广。附图说明图1是本发明中集水沟及疏水防滑沟的平面布置图；图2是图1的A-A向剖视图；图3是本发明中反向槽及排土台阶防滑挡台的平面布置图；图4是图3中的B-B向剖视图；图中：1.煤层，11.端帮，2.煤层基底，21.集水区域I，22.集水区域II，31.疏水防滑沟，32.集水沟，33.集水坑，4.反向槽，5.排土台阶防滑挡台，6.排土台阶。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1至图4所示，露天矿在初次开采时，采出煤层1后，暴露出煤层基底2，按照露天矿的各项条件，确定排土台阶6的宽度。本发明提出的一种倾斜基底露天矿内排方法，包括：布置集水沟32：在一个台阶区域中，沿着煤层基底2走向分成若干个集水区域，每个集水区域中间沿着煤层基底2倾斜方向布置集水沟32，该集水沟32自该台阶区域顶部延伸至底部；布置疏水防滑沟31：在每个集水区域中，集水沟32两侧均设置多个平行的疏水防滑沟31，疏水防滑沟31沿着煤层基底2走向方向倾斜布置，疏水防滑沟31的一端与集水沟32连通、且高度低于另一端，以便迅速有效排水；布置集水坑33：在台阶区域底部与集水沟32对应的位置布置集水坑33、以暂存排水，并通过排水设施排出至矿坑外；待本台阶区域开始排土前，启用下一个台阶区域的集水坑，并填埋本台阶区域的集水坑；布置反向槽4：在台阶区域的下端沿着煤层基底2走向布置反向槽4，该反向槽4自露天矿一侧端帮11延伸另一侧的端帮11，反向槽4的底部倾斜方向与煤层基底2倾斜方向相反；设置排土台阶防滑挡台5：在反向槽4上构筑排土台阶防滑挡台5，该排土台阶防滑挡台5上设有用于连通上下两个台阶区域中的集水沟32的排水孔；排弃剥离物：在已经形成集水沟32、疏水防滑沟31、反向槽4、排土台阶防滑挡台5的台阶区域中排弃剥离物。通过疏水防滑沟31增大了煤层基底2的摩擦力，更有利于剥离物的滞留；通过排土台阶防滑挡台5来阻断剥离物的下落，以便形成台阶，并增强排土场的边坡稳定性；形成排土台阶6后，雨水下渗至煤层基底2后，由疏水防滑沟31收集雨水并汇入集水沟32，通过集水沟32排至露天矿底层水库，并由水泵抽排出，有效防止排土形成的台阶底部积水，从而破坏露天矿排土场的稳定性。同时，本发明通过剥离物及混凝土来构筑排土台阶防滑挡台5，提高边坡稳定性的同时，兼顾了经济性和环保性，有利于推广。由于在反向槽4内施工构筑排土台阶防滑挡台5，排土台阶防滑挡台5需要阻挡剥离物的下落，需要承受较大的力。为了增大排土台阶防滑挡台5的稳定性，优选的，所述反向槽4底部倾向与煤层基底2倾向之间夹角为90°-130°，最大深度3-5m，反向槽4开口宽度为8m-10m。在该反向槽4的底部倾斜方向与煤层基底2倾向相反，由此，可以对排土台阶防滑挡台5产生沿煤层基底2方向倾斜向上的支撑力，从而可以有效防止排土台阶防滑挡台5受到压力后，根基不稳，从而产生滑动的现象。作为优选的方案，所述集水沟32开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。所述疏水防滑沟31开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。该尺寸能够起到良好的集水效果，同时也便于施工。进一步的，所述排土台阶防滑挡台5可以由粘性较高的剥离物经过推土机及压路机反复碾压压实形成，从而充分利用采出的剥离物；也可以由混凝土浇筑形成，从而保证排土台阶防滑挡台5具有较高的强度；或由以上两种方式拼接而成，兼顾经济性和安全性；排土台阶防滑挡台5顶部高出煤层基底2上表面3-5m，以保证具有良好的阻挡功能。作为优选的方案，每个集水区域内，所述集水沟32两侧的疏水防滑沟31对称布置，便于施工，保证各处不会集水。本发明还提出了一种倾斜基底露天矿内排施工方法，包括如下步骤：S1:如图1及图2，将首个台阶区域暴露出的煤层基底2沿着煤层基底2走向平均分为2个集水区域，即集水区域I21和集水区域II22，在该台阶区域中间沿着煤层基底2倾斜方向布置集水沟32，该集水沟32自该台阶区域顶部延伸至底部，并在底部与集水沟32对应的位置挖掘集水坑33；S2:每个集水区域内，在集水沟32两侧开掘疏水防滑沟31，并与集水沟32连通，疏水防滑沟31保持与集水沟32连通的一端高度低于另一端，同一条疏水防滑沟31靠近集水沟32的一端深度比远离集水沟32的一端深10-20cm，以利于排水；疏水防滑沟31之间的间距为1-3m，且疏水防滑沟31之间的间距自所在台阶区域上部至下部逐渐减小。S3:清理集水沟32、疏水防滑沟31内的岩石，保持集水沟32及疏水防滑沟31畅通；S4:在首个台阶区域底部且位于集水坑33的上方自一侧的端帮11至另一侧的端帮11开挖基底反向槽4；S5:在基底反向槽4中，临近反向槽4中点的50-100m范围内，采用混凝土浇筑形成排土台阶防滑挡台5，其余地方挑选剥离物中粘性较高的物料运送至基底反向槽4，然后经过推土机摊平后，反复碾压3-5遍，再压路机继续碾压1-2遍，形成排土台阶防滑挡台5；排土台阶防滑挡台5预留出与集水口连通的排水孔，以连通相邻台阶区域中的集水沟32；S6:在台阶区域中排弃剥离物，排土台阶防滑挡台5阻挡剥离物下落，形成排土台阶6；S7:在不影响采矿作业及上一个台阶施工前提下，对下一个台阶区域重复步骤S1至S6，并保证每个台阶区域的集水区域划分一一对应，每个台阶区域集水沟32与临近的台阶区域中的集水沟32位置对应，并通过排水孔连通；待位于下一个台阶区域中的集水坑启用后，填埋上一个台阶区域的集水坑。

权利要求：1.一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，包括：布置集水沟32：在一个台阶区域中，沿着煤层基底2走向分成若干个集水区域，每个集水区域中间沿着煤层基底2倾斜方向布置集水沟32，该集水沟32自该台阶区域顶部延伸至底部；布置疏水防滑沟31：在每个集水区域中，集水沟32两侧均设置多个平行的疏水防滑沟31，疏水防滑沟31沿着煤层基底2走向方向倾斜布置，疏水防滑沟31的一端与集水沟32连通、且高度低于另一端；布置集水坑33：在台阶区域底部与集水沟对应的位置布置集水坑33、以暂存排水，并通过排水设施排出至矿坑外；待本台阶区域开始排土前，启用下一个台阶区域的集水坑，并填埋本台阶区域的集水坑；布置反向槽4：在台阶区域的下端沿着煤层基底2走向布置反向槽4，该反向槽4自露天矿一侧端帮11延伸另一侧的端帮11，反向槽4的底部倾斜方向与煤层基底2倾斜方向相反；设置排土台阶防滑挡台5：在反向槽4上构筑排土台阶防滑挡台5，该排土台阶防滑挡台5上设有用于连通上下两个台阶区域中的集水沟32的排水孔；排弃剥离物：在已经形成集水沟32、疏水防滑沟31、反向槽4、排土台阶防滑挡台5的台阶区域中排弃剥离物。2.根据权利要求1所述的一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，所述反向槽4底部倾向与煤层基底2倾向之间夹角为90°-130°，最大深度3-5m，反向槽4开口宽度为8m-10m。3.根据权利要求2所述的一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，所述集水沟32开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。4.根据权利要求3所述的一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，所述疏水防滑沟31开口宽度为30-50cm，深度为30-50cm。5.根据权利要求4所述的一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，所述排土台阶防滑挡台5可以由粘性较高的剥离物经过推土机及压路机反复碾压压实形成，也可以由混凝土浇筑形成，或由以上两种方式拼接而成；排土台阶防滑挡台5顶部高出煤层基底2上表面3-5m。6.根据权利要求5所述的一种倾斜基底露天矿内排方法，其特征在于，每个集水区域内，所述集水沟32两侧的疏水防滑沟31对称布置。7.一种倾斜基底露天矿内排施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:将台阶区域暴露出的煤层基底2沿着煤层基底2走向平均分为若干个集水区域，在该台阶区域中间沿着煤层基底2倾斜方向布置集水沟32，该集水沟32自该台阶区域顶部延伸至底部，并在底部与集水沟32对应的位置挖掘集水坑33；S2:每个集水区域内，在集水沟32两侧开掘疏水防滑沟31，并与集水沟32连通，疏水防滑沟31保持与集水沟32连通的一端高度低于另一端；S3:清理集水沟32、疏水防滑沟31内的岩石，保持集水沟32及疏水防滑沟31畅通；S4:在台阶区域底部且位于集水坑33的上方自一侧的端帮11至另一侧的端帮11开挖基底反向槽4；S5:在反向槽4中构筑排土台阶防滑挡台5，并预留出与集水口连通的排水孔；S6:在台阶区域中排弃剥离物，排土台阶防滑挡台5阻挡剥离物下落，形成排土台阶6；S7:在不影响采矿作业及上一个台阶施工前提下，对下一个台阶区域重复步骤S1至S6，并保证每个台阶区域的集水区域划分一一对应，每个台阶区域集水沟32与临近的台阶区域中的集水沟32位置对应，并通过排水孔连通；待位于下一个台阶区域中的集水坑启用后，填埋上一个台阶区域的集水坑。8.根据权利要求7所述的一种倾斜基底露天矿内排施工方法，其特征在于，排土台阶防滑挡台5的临近中点的50-100m范围内，采用混凝土浇筑而成，其余采用粘性较高的剥离物经过推土机及压路机反复碾压压实形成。9.根据权利要求8所述的一种倾斜基底露天矿内排施工方法，其特征在于，每个台阶区域中，疏水防滑沟31之间的间距为1-3m，且疏水防滑沟31之间的间距自所在台阶区域上部至下部逐渐减小。10.根据权利要求9所述的一种倾斜基底露天矿内排施工方法，其特征在于，同一条疏水防滑沟31靠近集水沟32的一端深度比远离集水沟32的一端深10-20cm。

百度查询： 中国矿业大学 一种倾斜基底露天矿内排方法及施工方法

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