工程采矿法对露天矿边坡结构和复垦模式的工艺改进制造技术

对露天矿山传统的边坡结构和复垦模式进行彻底改造；使边坡有效复垦面积由不足20％提高到95％以上，使边坡复垦的立地条件发生本质性向好转化，使复垦作业效率转化为机械化施工的安全高效，最终将促进露天矿山领域的绿色矿业建设实现突破性发展。

Improvement of slope structure and reclamation mode of open pit mine by engineering mining method

【技术实现步骤摘要】
工程采矿法对露天矿边坡结构和复垦模式的工艺改进
：本申请属露天矿山土地复垦
技术背景：证书号1852716(专利号2013101302502)的《工程采矿法》，提出了通过在先设计和生产管控，使矿山闭坑后的遗留构筑物和采空区能够再生利用的新理念和新工艺，但对于露天矿山如何改革传统的采掘结构、实现边坡复垦和生态重建，没有提出切实可行的技术方案；多年来，传统采矿工艺学及其衍生的诸多规范、规程，其主要的和唯一的技术理念是资源开采和作业安全，并据此规范了露天矿边坡工程的采掘模式，诸如：台阶高度不大于15米、坡面角60～70度、安全台阶宽度3～4米、清扫台阶4～5米、整体帮坡角符合稳定性安全系数、…等；但是，这种传统的边坡结构模式，无论理论上还是实践上，都不能适应绿色矿山建设和生态可持续发展的新潮流；这种在先的边坡结构模式，制约了露天矿山的边坡复垦和生态重建；例如，按传统规范的参数：坡面角60～65度、安全台阶宽度3～4米、台阶高度15米，复垦工艺是砌筑挡土墙、回填土种植；大致估算，坡面投影面积约占边坡整体面积的70％，而这种急倾斜坡面是根本无法复垦绿化的；剩余台阶平台去除挡土墙和墙外安全距离压占，台阶的实际填土复垦面积不足边坡整体面积的20％；再由于台阶回填土基础窄浅，难以形成林木生长的立地条件，使复垦绿化徒有虚名；这就造成了全国范围内，露天矿边坡土地复垦工作，雷声隆隆几十年，却是始终不见成效。申请人对南方众多露天矿的边坡土地复垦进行了实地考察，所见是：边坡突兀裸露，高高台阶上寥寥无几的树苗和芒草，就像秃子头上几根稀发，仅能装点门面；与矿山人员座谈，大家一致谈到：平台3米多宽，修筑挡土墙后，实际回填土不足2米宽度，填土厚度也就是几十公分，而且施工十分困难；在日光爆嗮和岩体蒸腾作用下，这种极小断面的种植层根本无法涵养水分，植物难以正常生长；有些设计单位和矿山也曾试验在台阶上种植爬山虎类攀爬植物的做法，希冀藤蔓攀爬复绿坡面，但多年试验表明，在炙热的岩壁上，爬山虎类藤蔓很难攀爬滋生，效果甚微；本申请认为：要真正解决露天矿山的边坡土地复垦难题，必须彻底改革延续了几十年的传统的露天矿边坡结构模式，从根本上建造和改善边坡土地复垦的立地条件，才能实现真正意义上的绿色矿山生态重建。
技术实现思路
：对于较稳固的岩石边坡层段，将传统60～70度的台阶坡面角提高到(或接近)90度，消除坡面占位；最终坡面用光面爆破法切割形成，破碎带部位用锚喷补强；台阶高度降低到10米以下，分层平台宽度加大到8米以上，保障施工机械畅通；取消传统挡土墙支挡的回填模式，改为钢筋混凝土预制构件组装，以减少构筑物对复垦立地的占位；图1即是岩石边坡台阶的支挡和回填模式，图3是这种支挡结构的立体示意图；以挡土支架1和挡土板2组装成支挡结构，支挡结构的高度不小于2米，挡土支架的间距由设计确定；挡土支架、挡土板与岩基之间用砂浆填缝，防止漏水；回填土由坡边至坡底微倾斜抬升加厚，最小回填厚度宜不小于2米，并整理出波浪形地坪，以滞留雨水；台阶排水方式是：每间隔适宜距离，设置一幅带有横向排水孔3和竖向泄水孔4的专用排水功能的挡土支架(其余挡土支架不设置排水功能)，竖向泄水孔4的上部覆盖透水罩5和过滤体6；雨水由坡底向坡边翻越波浪形地坪漫流，造成充分下渗储蓄，多余的地表水经透水罩5和过滤体6的过滤后，经边坡泄水管10、横向散流管9下泄到下级台阶或坡底；透水罩5用透水混凝土压膜制作，具有过滤透水性；过滤体6是用中砂、粗砂、细石组构形成的反滤体，用于过滤泥沙；横向散流管9开有花孔，将上部泄水分散到两侧，以较少冲击，并使上部泄水再次经由波浪形地坪漫流下渗；图1中加固锚杆8视现场情况设置；挡土支架1和挡土板2的规格及配筋由填土压力计算确定。对于土质边坡层段，为便于安装护坡板，宜将坡面角设置为80度左右，减少坡面占位；台阶高度降低到5米以下，平台宽度加大到6米以上；支挡结构同样用钢筋混凝土预制构件组装；图2即是土质边坡台阶的支挡和回填模式，图4是这种支挡结构的立体图示意；以护坡板11、L型盖板12、勾头支架13和挡土板2组装成支挡结构；当平台土质能适于植树时，支挡结构的高度和填土厚度可适当降低；勾头支架的间距由设计确定；坡顶部位的护坡板、L型盖板、挡土板和勾头支架之间，及其与基面之间用砂浆填缝，防止漏水；回填土由坡边至坡底微倾斜抬升加厚，整理出波浪形地坪，以滞留雨水；土质台阶的排水方式与岩石台阶基本相同；由于土质坡面自稳能力较差，故增设护坡板结构，护坡板底端插入下层台阶基面，上端由L型盖板钳制定位；L型盖板的长度等于勾头支架间距，勾头支架的外端勾头钩挂定位L型盖板；护坡结构也可以采用锚网喷模式；图2中加固锚杆8视现场情况设置；护坡板、L型盖板、勾头支架和挡土板的规格及配筋由填土压力计算确定。这种新型边坡结构和复垦模式相比传统工艺具有实质性改革和本质差异，其优势主要表现为三个方面：其一，使边坡复垦面积由不足20％提高到95％以上，实现了本质的突破；其二，台阶种植土层的有效断面面积由约1平方米提高到约20平方米以上，种植层厚度由几十公分提高到2米以上，这些数据看似仅是量变，其实已完成量变到质变的跨越；土地复垦的立地条件已经由不适宜转变为适宜，水土保持状态由劣质转化成良好，生态重建的效果也将由秃子头上的稀发转变为葱茏茂盛；其三，复垦效率和效果由小台阶提心吊胆的人工作业，转变到机械化施工的安全高效，也实现了本质的改变和革新。新工艺实施的可行性分析：改变露天矿山传统的采掘工艺和边坡结构模式，具备理论、实践和技术经济等多方面的可行性；就安全性而言，这种边坡结构改革一般会降低整体帮坡角，区域环境安全有利无弊，至于台阶坡面角变化对边坡安全的影响完全可以控制；就技术经济性而言，我国矿业经过几十年的发展，基本国情、矿情早已今非昔比；金属类小型露天矿山已寥寥无几，除煤矿、铁矿类大型露天矿山之外，剩余大部分露天矿山都是建材类型；对于这些矿山，边坡结构改变对矿山整体效益的影响已基本无足轻重；而创建生态效益，实现传统矿业向绿色矿业的转变，关系国运民生和社会经济文明的可持续发展，才是重中之重和当务之急。说明书附图说明：图1是岩石层台阶支挡和复垦结构示意图，图中标注符号的意义是：1——挡土支架，2——挡土板，3——横向排水孔，4——竖向泄水孔，5——透水罩，6——过滤体，7——波浪形地坪，8——加固锚杆，9——横向散流管，10——边坡泄水管。图2是土层台阶支挡和复垦结构示意图，图中标注符号的意义是：2——挡土板，3——横向排水孔，4——竖向泄水孔，5——透水罩，6——过滤体，7——波浪形地坪，8——加固锚杆，9——横向散流管，10——边坡泄水管11——护坡板，12——L型盖板，13——勾头支架。图3是岩石台阶支挡结构的立体示意图，图中标注符号的意义是：1——挡土支架，2——挡土板，3——横向排水孔，4——竖向泄水孔，5——透水罩，8——加固锚杆。图4是土层台阶支挡结构的立体示意图，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.工程采矿法对露天矿边坡结构和复垦模式的工艺改进，现有技术的露天矿山边坡结构和相应的复垦模式，已传统延续了几十年，但其先天性缺陷无法适应发展绿色矿业的时代潮流；本专利技术对传统模式进行全面革新改造，其主要技术特征如下：/n将岩石层段边坡的台阶坡面角提高到约90度，台阶高度降低到10米以下，平台宽度加大到8米以上；用挡土支架和挡土板预制构件组装成台阶支挡结构，回填土加厚到2米以上，并由坡边至坡底整理形成微倾斜抬升的波浪形地坪，以滞留雨水，促渗保墒；台阶排水方式是：间隔适宜距离设置一幅带有专用排水功能的支架，多余的地表水过滤泥沙后，经由支架内置的排水孔道和边坡泄水管道向下疏排；土质边坡层段，台阶坡面角设置为80度左右，台阶高度降低到5米以下，平台宽度加大到6米以上；以相应预制构件组装成支挡结构；回填土模式和排水方法与岩石层段边坡的设置基本相同；这种新型边坡结构和复垦模式相比传统工艺，具有的实质性改革和本质差异主要表现为：使边坡整体有效复垦面积由不足20％提高到95％以上，使边坡复垦的立地条件发生本质性向好转化，使复垦作业效率转化为机械化施工的安全高效，最终将促进露天矿山领域的绿色矿业建设实现突破性发展。/n...

【技术特征摘要】
1.工程采矿法对露天矿边坡结构和复垦模式的工艺改进，现有技术的露天矿山边坡结构和相应的复垦模式，已传统延续了几十年，但其先天性缺陷无法适应发展绿色矿业的时代潮流；本发明对传统模式进行全面革新改造，其主要技术特征如下：
将岩石层段边坡的台阶坡面角提高到约90度，台阶高度降低到10米以下，平台宽度加大到8米以上；用挡土支架和挡土板预制构件组装成台阶支挡结构，回填土加厚到2米以上，并由坡边至坡底整理形成微倾斜抬升的波浪形地坪，以滞留雨水，促渗保墒；台阶排水方式是：间隔适宜距离设置一幅带有专用排水功能的支...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘照朗，
申请(专利权)人：广东安元矿业勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44