矿山复垦中露天采坑或沉陷区底部蓄提水方法

摘要

一种矿山复垦中露天采坑或沉陷区底部蓄提水方法，其特征是利用采坑底部无裂隙槽状形态、回填废矿石间隙构造类地下含水层；并通过预留一定数量露天采坑不充填，作为汇集地表水的暂储坑，利用地形比降或截流沟将采坑周边集水区的地表径流水汇集暂储坑内，经过自然沉降和过滤，通过废矿石间隙(过滤层)侧向汇集至采坑底部，同时露天采坑中下部周边地下水侧向汇集采坑底部，形成采坑充填后的地下储水库，并通过充填时预留管井提水。该技术优点将矿山复垦中水的明储变成暗蓄，减少或避免了储水蒸发损失，也避免了建造地表储水方塘的占地和安全隐患，达到保蓄水源、节约土地的效果。

权利要求

1.一种矿山复垦中露天采坑或沉陷区底部蓄提水方法，其特征是：

（1）利用露天采坑底部无裂隙槽状形态，选择粒径20 50cm的废矿石充填露天采坑底~

部，回填的废矿石将已闭坑的采坑充填至与相邻地表相距40-60cm的高度，此高度为预留出构造地表层厚度；通过废矿石间隙构造类地下含水层;（2）在露天采坑或采矿沉陷地设置一定范围不充填作为地表径流水的暂储坑，利用地形比降或截流沟将露天采坑或采矿沉陷地周边集水区的地表径流水汇集于暂储坑，暂储坑与废矿石间隙构造类地下含水层之间设置过滤层，过滤层用粒径为5-15cm的排岩废石组成，汇集于暂储坑的地表径流水经过自然沉降和过滤，侧向渗入到露天采坑或采矿沉陷地底部的废矿石间隙构造类地下含水层；同时采坑或采矿沉陷地周边地下水的侧向补给到采坑或采矿沉陷地底部和废矿石间隙，最终形成矿山复垦的露天采坑或采矿沉陷地底部储蓄水源；

（3）在充填废弃矿石的同时，预埋多段铸铁井管，管底部至坑底，铸铁井管外径440mm为宜，并涂防氧化层；多段铸铁井管由坑底部至地表依次为沉淀管、滤水管和井壁管；沉淀管长度为5 10m，过滤管长度为地下含水层厚度，过滤管的管壁上布设滤水孔，在铸铁井管内~设置进水管，进水管下端连接潜水泵；通过潜水泵将水抽至地表，用于复垦后农业用地灌溉；

（4）采坑利用废弃岩石填充后，在上层铺设黏土固定层，厚度为10-20cm，压实固定，并布设铁尾矿砂层，厚度为5-10cm，最上面覆适宜的耕作土层，厚度为25-30cm。

说明书

矿山复垦中露天采坑或沉陷区底部蓄提水方法

技术领域

[0001] 本发明属于一种新型的露天采坑或采矿沉陷土地复垦中水源储蓄方法，尤其针对干旱、半干旱区蒸发量大，且天然降水不能满足矿山复垦后耕作作物用水量。

背景技术

[0002] 矿山复垦是指在矿山建设和生产过程中，有计划地整治因挖损、塌陷、压占等破坏的土地，使其恢复到可利用状态的工作。在开采矿山的过程中，破坏当地生态平衡，是矿山环境问题产生的主要根源，矿山复垦是现阶段解决矿山环境及矿山经济发展的主要途径。目前矿区土地复垦根据其用途可分为农业复垦、林业复垦、渔业复垦、自然保护复垦、水资源复垦和工业复垦等。其中农业复垦和林业复垦是最普遍的。在我国由于耕地面积有限，目前复垦的核心便是恢复耕地。

[0003] 复垦技术一般包含生物复垦和工程复垦两大方面。生物复垦技术其核心内容主要包含于林业复垦中，即包括被破坏土地的生物适宜性评价、复垦土壤改良技术、人工林营造、促进生长技术、植物物种选择技术和施肥、种子丸衣、菌根、吸水剂增产等复垦增产技术。工程复垦技术是指工程复垦中，按照所在地区自然环境条件和复垦地利用方向的要求，对废弃地采用矸石充填、粉煤灰充填、挖深垫浅等手段进行回填、堆垒和平整并采取必要的防洪、排涝及环境治理等措施。

[0004] 目前，矿山复垦工程技术多从充填技术、土壤重构技术、复垦工艺技术进行探索和创新，并形成了相关专利技术产品。而针对矿山复垦水源工艺，多采用传统的利用采坑修建方塘储蓄水、引周边地表水、打机井取地下水等方式作为矿山复垦后耕地灌溉水源，还有针对矿山特定的地形条件和水资源条件研发的矿山水源工艺技术专利。矿山露天采坑均较深，达到100米深的采坑较常见，开采过程中一般需要水泵排水方能保证采矿作业。一旦闭坑，采坑内多数都有地下水和地表水蓄积。建立一套新型采坑蓄提水技术，一方面能解决复垦耕地灌溉水源问题，另一方面也有助于土地节约利用和生态环境保护。

[0005] 对干旱、半干旱山区矿山复垦中水源没有保证、方塘储水易蒸发，不能保证复垦用水。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对干旱、半干旱山区矿山复垦中水源没有保证、方塘储水易蒸发等现状，提供一种露天采坑或采矿沉陷地底部蓄提水方法，高效合理利用排岩废石充填的地下稳沉后碎石之间众多空隙，构造类含水层；并通过少量未充填采坑暂储地表降水和地下水侧向补给，使露天采坑或采矿沉陷地底部成为地下储蓄水库，作为矿山复垦后耕地的灌溉水源。

[0007] 本发明目的是通过以下技术方案实现的：

[0008] （1）利用露天采坑底部无裂隙槽状形态，选择粒径20 50cm的废矿石充填露天采坑~底部，回填的废矿石将已闭坑的采坑充填至与相邻地表相距40-60cm的高度，此高度为预留出构造地表层厚度；通过废矿石间隙构造类地下含水层;

[0009] （2）在露天采坑或采矿沉陷地设置一定范围不充填作为地表径流水的暂储坑，利用地形比降或截流沟将露天采坑或采矿沉陷地周边集水区的地表径流水汇集于暂储坑，并经过自然沉降和过滤，侧向渗入到露天采坑或采矿沉陷地底部的废矿石间隙构造类地下含水层；同时采坑或采矿沉陷地周边地下水的侧向补给到采坑或采矿沉陷地底部和废矿石间隙，最终形成矿山复垦的露天采坑或采矿沉陷地底部储蓄水源；

[0010] （3）在充填废弃矿石的同时，预埋多段铸铁井管，管底部至坑底，铸铁井管外径440mm为宜，并涂防氧化层；多段铸铁井管由坑底部至地表依次为沉淀管、滤水管和井壁管；
沉淀管长度为5 10m，过滤管长度为地下含水层厚度，过滤管的管壁上布设滤水孔，在铸铁~
井管内设置进水管，进水管下端连接潜水泵；通过潜水泵将水抽至地表，用于复垦后农业用地灌溉；

[0011] （4）采坑利用废弃岩石填充后，在上层铺设黏土固定层，厚度为10-20cm，压实固定，并布设铁尾矿砂层，厚度为5-10cm，最上面覆适宜的耕作土层，厚度为25-30cm。

[0012] 灌溉设施采用滴灌或喷灌。

[0013] 本发明的积极效果：高效合理利用排岩废石充填因采矿挖损的土地，还原其原始地貌，利用稳沉的排岩碎石之间众多空隙，构造类含水层；并通过少量未充填采坑暂储汇集地表降水和地下水侧向补给，使露天采坑或采矿沉陷地底部成为地下储蓄水库，作为矿山复垦后耕地的灌溉水源。

附图说明

[0014] 图1是地表平坦的露天采坑截面示意图。

[0015] 图2是坡地的露天采坑截面示意图。

[0016] 图3是本发明在露天采坑内预埋铸铁井管的示意图。

[0017] 图4是在露天采坑内回填废矿石和隔留暂储坑示意图。

[0018] 图5是在上层铺设黏土固定层、铺设铁尾矿砂和客土示意图。

[0019] 图6是铸铁井管结构示意图。

[0020] 图7是在露天采坑内回填构造放大示意图。

具体实施方式

[0021] 实施例一

[0022] 1、选取一个干旱或半干旱地区地表平坦的露天采坑（见图1）；利用露天采坑底部无裂隙槽状形态，回填废矿石（见图5），回填的废矿石将已闭坑的采坑充填至与相邻地表相距40-60cm的高度，此高度为预留出构造地表层厚度；选择20 50cm粒径范围的废矿石充填~露天采坑底部，通过废矿石间隙构造类地下含水层。

[0023] 2、见图3、4在废石充填之前选择好“井位”，在充填废弃矿石的同时，预埋多段铸铁井管，管底部至坑底，铸铁井管外径440mm为宜，管壁厚以承受废矿石侧向压力为基准，并涂防氧化层2；多段铸铁井管由坑底部至地表依次为沉淀管6、滤水管4和井壁管1；沉淀管6长度为5 10m，滤水管4长度为地下含水层厚度，滤水管4的管壁上布设滤水孔，在铸铁井管内~设置进水管3，进水管3下端连接潜水泵5；用于复垦后农业用地灌溉。布设管井数量可根据种植作物用水量和地下储蓄水量来确定。

[0024] 3、见图5，在采坑的适合位置用碎石组成过滤层，粒径为5-15cm的排岩废石，隔留出一定范围不充填作为地表径流水的暂储坑，暂储坑大小根据汇水量确定，利用地形比降或截流沟将采坑周边集水区的地表径流水汇集于暂储坑，并经过自然沉降和过滤，通过碎石过滤层侧向渗入到露天采坑底部的废矿石间隙构造类地下含水层；同时采坑周边地下水的侧向补给到采坑底部到废矿石间隙，最终形成矿山复垦的露天采坑底部储蓄水源。

[0025] 4、见图6、7，采坑利用废弃岩石填充后，在上层铺设黏土固定层9，厚度为10-20cm，压实固定，并布设铁尾矿砂层8，厚度为5-10cm，最上面为客土层7，厚度为25-30cm，采用优质耕地土。灌溉设施采用滴灌或喷灌。

[0026] 实施前已经确保水质符合国家灌溉标准，并建立定期测验蓄水坑水质制度，确保水质始终能够达到农业灌溉水质国家标准，保障粮食产量，食品安全。

[0027] 实施例二

[0028] 选取一个干旱或半干旱地区坡地的露天采坑（见图2）。

[0029] 步骤一、二、三如上，步骤四：采坑利用废弃岩石填充后，在上层铺设黏土固定层9，厚度为10-20cm，压实固定，并布设铁尾矿砂层，厚度为5-10cm，最上面为客土层7，厚度为25-30cm，采用优质耕地土。同时建设梯田用来防止水土流失，起到蓄水、保土、增产作用。灌溉设施采用滴灌或喷灌。