一种煤矸石充填复垦初始填充标高设计方法与流程

本发明涉及一种充填法土地复垦技术领域，特别是涉及一种以煤矸石为充填基质的土地复垦初始填充标高设计方法。

背景技术：

煤炭资源开采后在采空区上方形成一个比采空区大得多的地表下沉盆地产生大面积的塌陷地，同时也产生的大量煤矸石。基于煤矸石充填的塌陷区进行土地复垦是一种既能解决塌陷问题又可以使用掉煤矸石的双赢方法。在进行煤矸石充填复垦时要进行标高设计，但是煤矸石材料属于散粒体介质，颗粒本身棱角较多、形状呈菱形、长条形等，颗粒表面具有一定的纹理，粒径大小分布不均，且煤矸石在块度及成分上随地域分布呈现出区域性差异。使得煤矸石在充填复垦土地时相同充填高度的煤矸石稳定沉降变形量压缩变形率不同。这使得标高设计变得十分的困难。现有技术对于煤矸石充填复垦初始填充标高设计方法基本上是靠经验预测，但是由于煤矸石的区域性差异使得按照经验进行标高设计变得十分的不靠谱。对于基于不同块度的煤矸石充填复垦初始填充标高设计方法的研究更是空白。另外，现有的基于煤矸石孔隙度的地面标高设计是在较为复杂，操作难度较大，不方便实施，且难以计算塌陷区外界表生环境对煤矸石孔隙度的影响。

技术实现要素：

了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种煤矸石充填复垦初始填充标高设计方法，为煤矸石为充填基质的土地复垦填充地面标高设计提供科学可靠的依据。

本发明所采用的技术方案是：一种煤矸石充填复垦初始填充标高设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、块度分级，对要充填的煤矸石进行取样，统计煤矸石的粒径质量百分比，将粒径小于20mm占70％为细煤矸石，粒径在20mm到1000mm之间的占60％为中煤矸石，粒径在1000mm以上的占50％为粗矸石；

步骤二、煤矸石沉降变形实验，将三种不同块度的煤矸石分别依次填充到塌陷地中高度都为L，并整平，实现对实验模型的构建；

步骤三、下沉量数据的获取，采集N期不同模型的沉降监测数据，获得不同粒径级配的煤矸石下沉量，一直持续到煤矸石月沉降量小于标高的千分之一，粗、中、细三种煤矸石的下沉量分别为l₁、l₂、l₃；

步骤四、计算不同块度煤矸石的下沉率，h₁＝l₁/L，h₂＝l₂/L，h₃＝l₃/L，h₁，h₂，h₃依次是粗、中、细三种煤矸石的下沉率；

步骤五、应用于标高设计，初始填充标高，H＝H₀/h_i，h_i为实际充填的粗、中、细煤矸石其中的一种煤矸石下沉率，H₀为设计充填沉降后最终要实现的设计标高，H为施工时充填的煤矸石达到的高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明通过对充填材料煤矸石的块度调查与分级分类，将自然状态煤矸石的块度组合(粒组)分为粗、中、细3类，并通过进行基于煤矸石充填复垦的沉降变形实验获取不同块度煤矸石充填复垦地的下沉量，求得不同块度煤矸石充填复垦地的下沉率，进而为以煤矸石作为充填基质的土地复垦在设计标高问题上提供实验依据。该方法比现有的按照经验设计标高相比更具有科学性，且该方法操作简单，方便易实施。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

对煤矸石进行块度分级，由于煤矸石材料属于散粒体介质，颗粒本身棱角较多、形状呈菱形、长条形等，颗粒表面具有一定的纹理，粒径大小分布不均，而且自然状态的煤矸石在块度及成分上随地域分布呈现出区域性差异，使得基于煤矸石充填的复垦地下沉量不同。所以首先对充填材料煤矸石的块度调查与分级分类，通过调查将自然状态煤矸石的块度组合(粒组)分为粗、中、细3类，将粒径小于20mm占70％为细煤矸石，粒径在20mm到1000mm之间的占60％为中煤矸石，粒径在1000mm以上的占50％为粗矸石。

进行煤矸石沉降变形量实验，将粗、中、细三种不同块度的煤矸石分别依次填充到塌陷地中高度都为L，并整平，实现对实验模型的构建；

获取不同块度煤矸石下沉量数据，通过采集N期不同块度煤矸石模型的沉降监测数据，获得不同块度煤矸石下沉量，一直持续到煤矸石月沉降量小于标高的千分之一，粗、中、细三种煤矸石的下沉量分别为l₁、l₂、l₃；

计算不同块度煤矸石下沉率，h₁＝l₁/L，h₂＝l₂/L，h₃＝l₃/L，h₁，h₂，h₃依次是粗、中、细三种煤矸石的下沉率；

应用于标高设计，初始填充标高，H＝H₀/h_i，h_i为实际充填的粗、中、细煤矸石其中的一种煤矸石下沉率，H₀为设计充填沉降后最终要实现的设计标高，H为施工时充填的煤矸石达到的高度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。