本發(fā)明屬于露天礦山開采復(fù)墾領(lǐng)域，具體涉及一種露天礦山開采安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的復(fù)墾方法。

背景技術(shù)：

露天礦山一般采用自上而下、分臺(tái)階開采的方式，通常開采完成后會(huì)形成數(shù)個(gè)安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)；其中安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)一般是隔一設(shè)一或是隔二設(shè)一；安全平臺(tái)的寬度一般為3-4m，清掃平臺(tái)的寬度一般為6-8m，各平臺(tái)基巖裸露。

針對安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的土地復(fù)墾，可使用的方法有限，傳統(tǒng)方法是在最終臺(tái)階形成后，在安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)的外側(cè)修建擋土坎，在擋土坎內(nèi)側(cè)覆土，并進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)；但是，傳統(tǒng)的方法存在缺陷：首先，臺(tái)階形成后，安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)的寬度有限，以至于限制了施工作業(yè)的空間；其次，安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)的下方一般為10-15m的高陡坡面，在安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)的外側(cè)修建擋土坎存在危險(xiǎn)系數(shù)高、施工難度大的缺點(diǎn)；并且，修建擋土坎過程中使用的設(shè)備及材料并非礦山開采過程中的常用項(xiàng)目，因此，還需要專門購進(jìn)或租賃相關(guān)的設(shè)備，最終導(dǎo)致復(fù)墾的成本高，工序復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。因此，需要提供一種復(fù)墾方法，既能很好地利用露天礦山自身的結(jié)構(gòu)和露天礦山開采過程中現(xiàn)有的設(shè)備，又能減少資金投入，并且技術(shù)實(shí)施簡單、效果顯著。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種邊開采邊復(fù)墾、工作效率高且易于實(shí)現(xiàn)的露天礦山開采安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的復(fù)墾方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種露天礦山開采安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的復(fù)墾方法，露天礦山采用自上而下分臺(tái)階開采，包括以下步驟：

（1）第一臺(tái)階開采結(jié)束，第二臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第一臺(tái)階最終平臺(tái)上開挖復(fù)墾基槽；完成后，在復(fù)墾基槽內(nèi)覆蓋土壤并綠化；

（2）循次向下，重復(fù)步驟（1）的操作，即，第n-1臺(tái)階開采結(jié)束，第n臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第n-1臺(tái)階最終平臺(tái)上開挖復(fù)墾基槽，n為≥3的自然數(shù)；完成后，在復(fù)墾基槽內(nèi)覆蓋土壤并綠化。

進(jìn)一步地，復(fù)墾基槽的開挖方法是：采用淺孔爆破或破碎錘對預(yù)設(shè)計(jì)的復(fù)墾基槽區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞；采用挖掘機(jī)對所述復(fù)墾基槽內(nèi)的碎石進(jìn)行清理。

進(jìn)一步地，復(fù)墾基槽沿本臺(tái)階最終邊坡坡底線走向布設(shè)，復(fù)墾基槽與本臺(tái)階最終邊坡坡底線之間的距離、與下一臺(tái)階最終邊坡坡頂線之間的距離均大于0。

進(jìn)一步地，復(fù)墾基槽的參數(shù)滿足：

l1≥h·cotα（1）

l2≥h（2）

l3=l—l1—l2（3）

式中：h表示復(fù)墾基槽深度；

α表示本臺(tái)階最終邊坡與水平面的夾角；

l表示本臺(tái)階最終平臺(tái)寬度；

l1表示復(fù)墾基槽與本臺(tái)階最終邊坡坡底線之間的距離；

l2表示復(fù)墾基槽與下一臺(tái)階最終邊坡坡頂線之間的距離；

l3表示復(fù)墾基槽寬度。

進(jìn)一步地，復(fù)墾基槽深度h大于等于60cm。

進(jìn)一步地，復(fù)墾基槽深度h為60-100cm。

進(jìn)一步地，覆蓋土壤前，篩選等效粒徑小于?h的碎石預(yù)留在復(fù)墾基槽底部作為墊層，墊層平鋪厚度為?h。

進(jìn)一步地，覆蓋土壤的厚度大于等于30cm。

進(jìn)一步地，臺(tái)階采剝推進(jìn)過程中，沿預(yù)設(shè)計(jì)的本臺(tái)階最終邊坡坡頂線自本臺(tái)階上部平盤向下打一排炮孔，炮孔與預(yù)設(shè)計(jì)的本臺(tái)階最終邊坡的傾向、傾角一致，通過預(yù)裂爆破爆出一條貫穿裂縫。

進(jìn)一步地，炮孔直徑為5-8cm，炮孔間距為50-100cm，且炮孔間距小于等于l2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了邊開采邊復(fù)墾：按照露天礦山的開采順序，本發(fā)明采用自上而下分臺(tái)階開采；在臺(tái)階開采結(jié)束后即在該臺(tái)階最終平臺(tái)范圍內(nèi)布設(shè)復(fù)墾基槽，進(jìn)行復(fù)墾治理，此時(shí)下一臺(tái)階正在采剝推進(jìn)；復(fù)墾與開采同步推進(jìn)、互不影響，達(dá)到露天礦山邊開采邊復(fù)墾的目的。

（2）復(fù)墾效率高：本發(fā)明在臺(tái)階開采結(jié)束后即進(jìn)行復(fù)墾作業(yè)，此時(shí)下一臺(tái)階正在采剝推進(jìn)；擬復(fù)墾臺(tái)階平臺(tái)寬度較大（平臺(tái)的寬度=當(dāng)前臺(tái)階以下所有臺(tái)階投影面積之和+最終平臺(tái)），且擬復(fù)墾臺(tái)階平臺(tái)寬度大于安全平臺(tái)或清掃平臺(tái)的寬度，方便使用該礦山開采過程中現(xiàn)有的設(shè)備，提高了工作效率；解決了臺(tái)階最終平臺(tái)形成后，由于安全平臺(tái)或清掃平臺(tái)寬度有限，限制施工作業(yè)空間的問題。

（3）復(fù)墾過程易于實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明采用淺孔爆破或破碎錘對臺(tái)階最終平臺(tái)上的復(fù)墾基槽區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，然后采用該礦山開采所用的挖掘機(jī)對復(fù)墾基槽內(nèi)的碎石進(jìn)行清理，在復(fù)墾基槽底部預(yù)留粒徑小于?h的碎石并將其平鋪，墊層平鋪厚度為?h；該復(fù)墾基槽開挖過程中利用該礦山開采現(xiàn)有的設(shè)備即可完成，易于實(shí)現(xiàn)。

（4）綠化植物易于成活：本發(fā)明在復(fù)墾基槽底部鋪設(shè)碎石作為墊層，綠化植被的根系纏繞在碎石墊層上，有助于提高植被根系的穩(wěn)定性；與直接在臺(tái)階最終平臺(tái)上覆土相比，復(fù)墾基槽內(nèi)的綠化植物不易倒伏，易于成活。

（5）復(fù)墾成本低：本發(fā)明的復(fù)墾基槽采用淺孔爆破或破碎錘開挖，然后用挖掘機(jī)對碎石進(jìn)行清理；該復(fù)墾方法利用該礦山開采的現(xiàn)有設(shè)備即可完成，無需額外租賃設(shè)備；在復(fù)墾基槽底部使用了該礦山開采中的部分碎石，減少了碎石運(yùn)輸?shù)墓ぷ髁亢瓦\(yùn)輸成本；因無需新增漿砌石擋土坎工程，減少了漿砌石的消耗和表層土壤的使用量，有效地降低了復(fù)墾的成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的三維示意圖；

圖3為復(fù)墾基槽結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖4為臺(tái)階最終邊坡角的示意圖；

圖中：1、第一臺(tái)階最終邊坡；2、第一臺(tái)階最終平臺(tái)；3、第二臺(tái)階最終邊坡；4、復(fù)墾基槽；5、第二臺(tái)階最終平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，一種露天礦山開采安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的復(fù)墾方法，包括以下步驟：

（1）第一臺(tái)階開采結(jié)束，第二臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第一臺(tái)階最終平臺(tái)2上沿第一臺(tái)階最終邊坡1坡底線走向布設(shè)復(fù)墾基槽4；采用淺孔爆破對復(fù)墾基槽4區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞；采用挖掘機(jī)對復(fù)墾基槽4內(nèi)的碎石進(jìn)行清理，篩選等效粒徑小于?h的碎石預(yù)留在復(fù)墾基槽底部作為墊層，墊層平鋪厚度為?h；在復(fù)墾基槽4內(nèi)覆蓋土壤，選用周邊常見植被種植于復(fù)墾基槽4內(nèi)的土壤上。

（2）第二臺(tái)階開采結(jié)束，第三臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第二臺(tái)階最終平臺(tái)5上沿第二臺(tái)階最終邊坡3坡底線走向布設(shè)復(fù)墾基槽4；采用淺孔爆破對復(fù)墾基槽4區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞；采用挖掘機(jī)對復(fù)墾基槽4內(nèi)的碎石進(jìn)行清理，篩選等效粒徑小于?h的碎石預(yù)留在復(fù)墾基槽底部作為墊層，墊層平鋪厚度為?h；在復(fù)墾基槽4內(nèi)覆蓋土壤，選用周邊常見植被種植于復(fù)墾基槽4內(nèi)的土壤上。

（3）循次向下，重復(fù)步驟上述操作，即：第n-1（n為≥4的自然數(shù)）臺(tái)階開采結(jié)束，第n臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第n-1臺(tái)階最終平臺(tái)上沿第n-1臺(tái)階最終邊坡坡底線走向布設(shè)復(fù)墾基槽4；采用淺孔爆破對復(fù)墾基槽4區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞；采用挖掘機(jī)對復(fù)墾基槽4內(nèi)的碎石進(jìn)行清理，篩選等效粒徑小于?h的碎石預(yù)留在復(fù)墾基槽底部作為墊層，墊層平鋪厚度為?h；在復(fù)墾基槽4內(nèi)覆蓋土壤，選用周邊常見植被種植于復(fù)墾基槽4內(nèi)的土壤上。如此一邊開采，一邊復(fù)墾，直到整個(gè)采場開采完畢，復(fù)墾工作隨之完成。

用h表示復(fù)墾基槽深度，α表示本臺(tái)階最終邊坡與水平面的夾角，l表示本臺(tái)階最終平臺(tái)寬度，l1表示復(fù)墾基槽與本臺(tái)階最終邊坡坡底線之間的距離，l2表示復(fù)墾基槽與下一臺(tái)階最終邊坡坡頂線之間的距離，l3表示復(fù)墾基槽寬度；復(fù)墾基槽深度h、復(fù)墾基槽與本臺(tái)階最終邊坡坡底線之間的距離l1、復(fù)墾基槽與下一臺(tái)階最終邊坡坡頂線之間的距離l2等參數(shù)通過如下方式確定：

（1）復(fù)墾基槽深度h的確定

如圖3所示，復(fù)墾基槽深度h決定了覆土的厚度，根據(jù)《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范，對林地覆土厚度的最低要求為30cm；該復(fù)墾方法在復(fù)墾基槽底部鋪設(shè)等效粒徑小于?h的碎石，然后在復(fù)墾基槽內(nèi)鋪設(shè)土壤，即土壤下鋪30cm碎石墊層，因此復(fù)墾基槽深度h的最小值為60cm；復(fù)墾基槽深度h大于100cm時(shí)，則要求覆土量過多，且相應(yīng)預(yù)留l1、l2的寬度增加，復(fù)墾基槽寬度l3減小，可綠化的面積減少；因此復(fù)墾基槽深度h的最優(yōu)范圍為60-100cm，可滿足灌木及小型喬木覆土厚度的要求。

（2）復(fù)墾基槽與本臺(tái)階最終邊坡坡底線之間的距離l1的確定

如圖4所示，圖中陰影區(qū)域?yàn)榕_(tái)階最終平臺(tái)、臺(tái)階最終邊坡延長線與復(fù)墾基槽形成的三角形區(qū)域；若l1小于h·cotα?xí)r，則復(fù)墾基槽的開挖將破壞圖4中的陰影區(qū)域，破壞臺(tái)階最終邊坡的平面結(jié)構(gòu)，存在安全隱患，因此l1滿足，l1≥h·cotα。

（3）復(fù)墾基槽與下一臺(tái)階最終邊坡坡頂線之間的距離l2的確定

l2與復(fù)墾基槽深度h形成的區(qū)域（簡稱“擋土坎”）起擋土作用，防止水土流失；當(dāng)l2過小時(shí)，右側(cè)礦石開采的爆破作業(yè)會(huì)影響“擋土坎”的結(jié)構(gòu)；當(dāng)l2過大時(shí)，影響復(fù)墾基槽寬度l3的大小，從而影響覆土綠化的面積；臺(tái)階采剝推進(jìn)過程中，沿預(yù)設(shè)計(jì)的本臺(tái)階最終邊坡坡頂線自本臺(tái)階上部平盤向下打一排炮孔，炮孔與預(yù)設(shè)計(jì)的本臺(tái)階最終邊坡的傾向、傾角一致，通過預(yù)裂爆破爆出一條貫穿裂縫，以控制礦山開采對保留巖體的破壞影響；礦山預(yù)裂爆破炮孔直徑為5-8cm，炮孔間距為50-100cm，且炮孔間距小于等于l2；預(yù)裂爆破影響范圍影響因素較多，目前沒有通用的公式，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，欲裂爆破影響范圍一般小于炮孔間距；因此本發(fā)明選取l2≥l。

綜上所述，復(fù)墾基槽的參數(shù)滿足：

l1≥h·cotα（1）

l2≥h（2）

l3=l—l1—l2（3）

l1和l2的最小值可根據(jù)上面公式確定；臺(tái)階最終平臺(tái)形成后，本臺(tái)階最終平臺(tái)寬度l確定；根據(jù)公式3可知，當(dāng)l1和l2的值越大時(shí)，復(fù)墾基槽寬度l3的值越小，則導(dǎo)致可附土綠化的面積就越??；根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，本發(fā)明選定l1的最大值為50cm，l2的最大值為150cm。

當(dāng)安全平臺(tái)為3m（即安全平臺(tái)的最小值）時(shí)，復(fù)墾基槽寬度l3的最小值為1m。

本發(fā)明按照礦山的開采順序，自上而下，在臺(tái)階開采結(jié)束后即進(jìn)行復(fù)墾治理；在設(shè)計(jì)的臺(tái)階最終平臺(tái)范圍內(nèi)布設(shè)復(fù)墾基槽，此時(shí)下一臺(tái)階正在采剝推進(jìn)，復(fù)墾與采剝推進(jìn)互不影響，下一臺(tái)階開采結(jié)束后即對下一臺(tái)階進(jìn)行復(fù)墾治理，達(dá)到礦山邊開采邊復(fù)墾的目的。

本發(fā)明在臺(tái)階最終平臺(tái)上開挖復(fù)墾基槽，提供覆土空間，然后進(jìn)行覆土并綠化，防止水土流失；與直接在臺(tái)階最終平臺(tái)基巖上覆土相比，本發(fā)明在復(fù)墾基槽中進(jìn)行覆土、種植周邊常見植被，爆破形成的復(fù)墾基槽具有不規(guī)則表面及局部裂縫，使樹木根盤更加穩(wěn)固，植被不易倒伏，易于成活。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于露天礦山開采復(fù)墾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種露天礦山開采安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)的復(fù)墾方法，露天礦山采用自上而下分臺(tái)階開采，包括以下步驟：（1）第一臺(tái)階開采結(jié)束，第二臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第一臺(tái)階最終平臺(tái)上開挖復(fù)墾基槽；完成后，在復(fù)墾基槽內(nèi)覆蓋土壤并綠化；（2）循次向下，重復(fù)步驟（1）的操作，即：第n?1臺(tái)階開采結(jié)束，第n臺(tái)階采剝開始推進(jìn)時(shí)，在第n?1臺(tái)階最終平臺(tái)上開挖復(fù)墾基槽，n為≥3的自然數(shù)；完成后，在復(fù)墾基槽內(nèi)覆蓋土壤并綠化。本發(fā)明采用邊開采邊復(fù)墾的方法，具有工作效率高、成本低，并且易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：彭建謀;趙傳鵬;吳會(huì)軍;符曉;姜衛(wèi)國;陳娟玲;楊健;徐朋君;慎建軍;谷春濤;潘世全;李曉朋;劉明亮;薛俊杰;李靜;熊永亮

受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.12.26

技術(shù)公布日：2018.05.29