矿坑回填工程技术[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110318757 A(43)申请公布日 2019.10.11

(21)申请号 201910412652.9(22)申请日 2019.05.17

(71)申请人 昌鑫生态科技（陕西）有限公司

地址 713700 陕西省咸阳市泾阳县西咸新

区泾河新城崇文塔景区（一期）二号楼二层2240号(72)发明人 王永春　王海涛　

(74)专利代理机构 天津协众信创知识产权代理

事务所(普通合伙) 12230

代理人 李京京(51)Int.Cl.

E21C 41/32(2006.01)E02D 31/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页

()发明名称

矿坑回填工程技术

(57)摘要

本发明实施例公开了矿坑回填工程技术，通过对矿坑内边坡和坑底清理不稳定堆积物，并在边坡和坑底铺设钢筋网排，能够使回填材料与边坡稳定连接，保证了矿坑回填的稳定性；并在钢筋网排上铺设了防渗土工膜，防止进入矿坑内的雨水渗漏到边坡或者向下渗漏影响地下水，保证了周围水环境的安全；通过分层设置，能够大大降低矿坑内回填材料直接塌陷的风险，并在各层之间设置了横向支撑柱和钢筋网排，能够对上方下沉塌陷起到支撑作用，防止出现大面积塌陷的发生。本发明采用的矿坑回填工程技术，极大提高了回填后矿坑稳定性，且设置了防渗土工膜能够阻挡雨水的外渗，并在矿坑表面设置了植被层，使得回填材料能够与矿坑融为一体，修复效果好。

CN 110318757 ACN 110318757 A

权　利　要　求　书

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1.矿坑回填工程技术，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对矿坑边坡和底部不稳定堆积物进行清理，清理至稳定岩体层，并留堆积物备用；

步骤2：在坑底中心设置竖直支撑柱，所述竖直支撑柱通过打桩机固定；步骤3：在坑底和边坡上铺设钢筋网排，钢筋网排与坑底和边坡之间的空隙内填充一层堆积物，并喷洒水泥浆，将钢筋网排覆盖；

步骤4：在水泥浆上铺设防渗土工膜，将防渗土工膜粘结在水泥浆上，并晾干水泥；步骤5：将固体废弃物球磨并筛分，所得筛分细渣铺设在防渗土工膜上形成垫层；步骤6：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成底层；

步骤7：在底层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；

步骤8：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；步骤9：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成中层；

步骤10：在中层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；

步骤11：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；步骤12：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成顶层；

步骤13：在顶层种植植被层。

2.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，所述竖直支撑柱的高度略大于矿坑深度，且竖直支撑柱下端伸入地下高度为竖直支撑柱长度的四分之一。

3.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，步骤3中，钢筋网排通过插入边坡和坑底的固定钢筋进行固定，且钢筋网排与边坡和坑底的距离为30-50cm。

4.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，所述防渗土工膜的厚度为0.6-0.8mm，刺穿强度≥500N，渗透系数≤0.8×10-7cm/s。5.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，所述垫层厚度为40-50cm。6.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，所述横向支撑柱端部与竖向支撑柱通过钢筋连接固定，横向支撑柱和竖向支撑柱均为水泥柱，且横向支撑柱远端靠近边坡。

7.如权利要求1所述的矿坑回填工程技术，其特征在于，所述植被层种植高密度草皮和多根系灌木。

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说　明　书矿坑回填工程技术

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技术领域

[0001]本发明实施例涉及矿坑修复技术领域，具体涉及矿坑回填工程技术。

背景技术

[0002]在煤炭和各种矿产资源的开采过程中，会产生大大小小的矿坑，而这些矿坑如果不能进行及时的回填，在降雨后会产生蓄水，由于蓄水可能带来塌方、渗水、泥石流等多种自然灾害，不仅破坏了原有的地质风貌，而且还可能危及人身和财产安全。[0003]为解决上述矿坑产生的问题，人们开始研究对矿坑进行回填。现有技术中，通常将固体废弃物直接回填到矿坑中，回填材料中存有大量的间隙，进入矿坑中的雨水会通过下渗进入到地下水，将固体废弃物中的污染物带入到地下水中，污染了水体环境。而且在水体下渗过程中，还会造成矿坑内回填材料的塌陷，影响了矿坑回填修复的效果。[0004]因此，如何改进现有技术，优化矿坑回填工艺，提高回填矿坑的稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005]为此，本发明实施例提供矿坑回填工程技术，以解决现有技术中由于回填材料存在缝隙而导致的雨水下渗污染地下水和导致回填材料塌陷的问题。[0006]为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：[0007]根据本发明实施例，提供一种矿坑回填工程技术，包括如下步骤：[0008]步骤1：对矿坑边坡和底部不稳定堆积物进行清理，清理至稳定岩体层，并留堆积物备用；

[0009]步骤2：在坑底中心设置竖直支撑柱，所述竖直支撑柱通过打桩机固定；[0010]步骤3：在坑底和边坡上铺设钢筋网排，钢筋网排与坑底和边坡之间的空隙内填充一层堆积物，并喷洒水泥浆，将钢筋网排覆盖；[0011]步骤4：在水泥浆上铺设防渗土工膜，将防渗土工膜粘结在水泥浆上，并晾干水泥；[0012]步骤5：将固体废弃物球磨并筛分，所得筛分细渣铺设在防渗土工膜上形成垫层；[0013]步骤6：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成底层；[0014]步骤7：在底层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；[0015]步骤8：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0016]步骤9：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成中层；[0017]步骤10：在中层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；[0018]步骤11：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；

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步骤12：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之

一，形成顶层；[0020]步骤13：在顶层种植植被层。[0021]进一步地，所述竖直支撑柱的高度略大于矿坑深度，且竖直支撑柱下端伸入地下高度为竖直支撑柱长度的四分之一。[0022]进一步地，步骤3中，钢筋网排通过插入边坡和坑底的固定钢筋进行固定，且钢筋网排与边坡和坑底的距离为30-50cm。[0023]进一步地，所述防渗土工膜的厚度为0.6-0.8mm，刺穿强度≥500N，渗透系数≤0.8×10-7cm/s。

[0024]进一步地，所述垫层厚度为40-50cm。[0025]进一步地，所述横向支撑柱端部与竖向支撑柱通过钢筋连接固定，横向支撑柱和竖向支撑柱均为水泥柱，且横向支撑柱远端靠近边坡。[0026]进一步地，所述植被层种植高密度草皮和多根系灌木。[0027]本发明实施例具有如下优点：

[0028]通过对矿坑内边坡和坑底清理不稳定堆积物，并在边坡和坑底铺设钢筋网排，能够使回填材料与边坡稳定连接，保证了矿坑回填的稳定性；并在钢筋网排上铺设了防渗土工膜，从而能够防止进入矿坑内的雨水渗漏到边坡或者向下渗漏影响地下水，保证了周围水环境的安全；通过分层设置，能够大大降低矿坑内回填材料直接塌陷的风险，并在各层之间设置了横向支撑柱和钢筋网排，从而能够对上方下沉塌陷起到支撑作用，防止出现大面积塌陷的发生。本发明采用的矿坑回填工程技术，极大提高了回填后矿坑稳定性，且设置了防渗土工膜能够阻挡雨水的外渗，并在矿坑表面设置了植被层，使得回填材料能够与矿坑融为一体，修复效果好。具体实施方式

[0029]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0030]根据本发明实施例，提供一种矿坑回填工程技术，包括如下步骤：[0031]步骤1：为了钢筋网排设置的稳定性，需要对矿坑边坡和底部不稳定堆积物进行清理，清理至稳定岩体层，并留堆积物备用；[0032]步骤2：在坑底中心设置竖直支撑柱，竖直支撑柱采用水泥柱，所述竖直支撑柱通过打桩机固定，所述竖直支撑柱的高度略大于矿坑深度，且竖直支撑柱下端伸入地下高度为竖直支撑柱长度的四分之一。并在设置竖直支撑柱后，竖直支撑柱顶端略低于矿坑的顶端。此种设置方式不仅能够保证竖直支撑柱的稳定，而且还能够为矿坑顶部留出空间设置植被层。

[0033]步骤3：在坑底和边坡上铺设钢筋网排，钢筋网排与坑底和边坡之间的空隙内填充一层堆积物，并喷洒水泥浆，将钢筋网排覆盖。钢筋网排通过插入边坡和坑底的固定钢筋进行固定，即固定钢筋一端固定连接钢筋网排，固定钢筋另一端插入到边坡或坑底的稳定岩

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体层内，从而实现了钢筋网排与边坡和坑底的稳定连接，保证了后续回填材料的稳定性，具体的，钢筋网排与边坡和坑底的距离为30-50cm。堆积物填充在钢筋网排与坑底和边坡之间，能够对钢筋网排进行支撑，同时也解决了清理出来的不稳定堆积物的处理问题。[0034]步骤4：在水泥浆上铺设防渗土工膜，具体的，所述防渗土工膜的厚度为0.6-0.8mm，刺穿强度≥500N，渗透系数≤0.8×10-7cm/s。将防渗土工膜粘结在水泥浆上，并晾干水泥，因此，防渗土工膜就稳定粘结在水泥上，保证防渗土工膜不会发生移位，起到良好的防渗效果。

[0035]步骤5：将固体废弃物球磨并筛分，具体的，筛分设备的目数选择为200目，能够获得较细的颗粒，所得筛分细渣铺设在防渗土工膜上形成垫层，细渣不会对防渗土工膜造成刺伤的问题，且所述垫层厚度为40-50cm，保证了垫层稳定，垫层对气化渣等固体废弃物进行支撑，防止固体废弃物对防渗土工膜造成损伤。[0036]步骤6：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成底层；[0037]步骤7：在底层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定，具体的，所述横向支撑柱端部与竖向支撑柱通过钢筋连接固定，横向支撑柱和竖向支撑柱均为水泥柱，且横向支撑柱远端靠近边坡。因此，通过横向支撑柱和竖向支撑柱形成了稳定支撑结构，对其上设置的钢筋网排进行支撑。并在发生下沉塌陷时，横向支撑柱能够对钢筋网排进行支撑，保证了矿坑回填材料整体的稳定。

[0038]步骤8：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0039]步骤9：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成中层；[0040]步骤10：在中层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；[0041]步骤11：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0042]步骤12：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成顶层；[0043]步骤13：在顶层种植植被层。所述植被层种植高密度草皮和多根系灌木。防止水土流失造成矿坑填充材料直接暴露。

[0044]本发明实施例公开的回填工程工艺，能够保证回填材料后矿坑的稳定性，降低塌陷的风险，并有效防止雨水下渗影响地下水。[0045]实施例1

[0046]根据本发明实施例，选取山西省榆林地区矿坑进行实验，其中选择一个矿坑直径为125米，深度为40米的矿坑作为实验坑1。[0047]提供一种矿坑回填工程技术，包括如下步骤：[0048]步骤1：为了钢筋网排设置的稳定性，需要对矿坑边坡和底部不稳定堆积物进行清理，清理至稳定岩体层，并留堆积物备用；[0049]步骤2：在坑底中心设置竖直支撑柱，竖直支撑柱采用水泥柱，所述竖直支撑柱通过打桩机固定，所述竖直支撑柱的高度略大于矿坑深度，且竖直支撑柱下端伸入地下高度

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为竖直支撑柱长度的四分之一。并在设置竖直支撑柱后，竖直支撑柱顶端略低于矿坑的顶端。此种设置方式不仅能够保证竖直支撑柱的稳定，而且还能够为矿坑顶部留出空间设置植被层。

[0050]步骤3：在坑底和边坡上铺设钢筋网排，钢筋网排与坑底和边坡之间的空隙内填充一层堆积物，并喷洒水泥浆，将钢筋网排覆盖。钢筋网排通过插入边坡和坑底的固定钢筋进行固定，即固定钢筋一端固定连接钢筋网排，固定钢筋另一端插入到边坡或坑底的稳定岩体层内，从而实现了钢筋网排与边坡和坑底的稳定连接，保证了后续回填材料的稳定性，具体的，钢筋网排与边坡和坑底的距离为50cm。堆积物填充在钢筋网排与坑底和边坡之间，能够对钢筋网排进行支撑，同时也解决了清理出来的不稳定堆积物的处理问题。[0051]步骤4：在水泥浆上铺设防渗土工膜，具体的，所述防渗土工膜的厚度为0.6-0.8mm，刺穿强度≥500N，渗透系数≤0.8×10-7cm/s。将防渗土工膜粘结在水泥浆上，并晾干水泥，因此，防渗土工膜就稳定粘结在水泥上，保证防渗土工膜不会发生移位，起到良好的防渗效果。

[0052]步骤5：将固体废弃物球磨并筛分，具体的，筛分设备的目数选择为200目，能够获得较细的颗粒，所得筛分细渣铺设在防渗土工膜上形成垫层，细渣不会对防渗土工膜造成刺伤的问题，且所述垫层厚度为40cm，保证了垫层稳定，垫层对气化渣等固体废弃物进行支撑，防止固体废弃物对防渗土工膜造成损伤。[0053]步骤6：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成底层；[00]步骤7：在底层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定，具体的，所述横向支撑柱端部与竖向支撑柱通过钢筋连接固定，横向支撑柱和竖向支撑柱均为水泥柱，且横向支撑柱远端靠近边坡。因此，通过横向支撑柱和竖向支撑柱形成了稳定支撑结构，对其上设置的钢筋网排进行支撑。并在发生下沉塌陷时，横向支撑柱能够对钢筋网排进行支撑，保证了矿坑回填材料整体的稳定。

[0055]步骤8：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0056]步骤9：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成中层；[0057]步骤10：在中层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；[0058]步骤11：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0059]步骤12：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成顶层；[0060]步骤13：在顶层种植植被层。所述植被层种植高密度草皮和多根系灌木。防止水土流失造成矿坑填充材料直接暴露。

[0061]本发明实施例公开的回填工程工艺，能够保证回填材料后矿坑的稳定性，降低塌陷的风险，并有效防止雨水下渗影响地下水。[0062]1年后，检测矿坑的相关数据。检测地下水显示，并无明显的质量变坏；检测矿坑回填材料下沉0.1米，符合预期要求；矿坑中回填材料并未出现较大裂缝，表明回填材料保证

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了较好的稳定性。[0063]实施例2

[00]根据本发明实施例，选取山西省榆林地区矿坑进行实验，其中选择一个矿坑直径为152米，深度为51米的矿坑作为实验坑2，毗邻实验坑1。[0065]提供一种矿坑回填工程技术，包括如下步骤：[0066]步骤1：为了钢筋网排设置的稳定性，需要对矿坑边坡和底部不稳定堆积物进行清理，清理至稳定岩体层，并留堆积物备用；[0067]步骤2：在坑底中心设置竖直支撑柱，竖直支撑柱采用水泥柱，所述竖直支撑柱通过打桩机固定，所述竖直支撑柱的高度略大于矿坑深度，且竖直支撑柱下端伸入地下高度为竖直支撑柱长度的四分之一。并在设置竖直支撑柱后，竖直支撑柱顶端略低于矿坑的顶端。此种设置方式不仅能够保证竖直支撑柱的稳定，而且还能够为矿坑顶部留出空间设置植被层。

[0068]步骤3：在坑底和边坡上铺设钢筋网排，钢筋网排与坑底和边坡之间的空隙内填充一层堆积物，并喷洒水泥浆，将钢筋网排覆盖。钢筋网排通过插入边坡和坑底的固定钢筋进行固定，即固定钢筋一端固定连接钢筋网排，固定钢筋另一端插入到边坡或坑底的稳定岩体层内，从而实现了钢筋网排与边坡和坑底的稳定连接，保证了后续回填材料的稳定性，具体的，钢筋网排与边坡和坑底的距离为30-50cm。堆积物填充在钢筋网排与坑底和边坡之间，能够对钢筋网排进行支撑，同时也解决了清理出来的不稳定堆积物的处理问题。[0069]步骤4：在水泥浆上铺设防渗土工膜，具体的，所述防渗土工膜的厚度为0.6-0.8mm，刺穿强度≥500N，渗透系数≤0.8×10-7cm/s。将防渗土工膜粘结在水泥浆上，并晾干水泥，因此，防渗土工膜就稳定粘结在水泥上，保证防渗土工膜不会发生移位，起到良好的防渗效果。

[0070]步骤5：将固体废弃物球磨并筛分，具体的，筛分设备的目数选择为200目，能够获得较细的颗粒，所得筛分细渣铺设在防渗土工膜上形成垫层，细渣不会对防渗土工膜造成刺伤的问题，且所述垫层厚度为40-50cm，保证了垫层稳定，垫层对气化渣等固体废弃物进行支撑，防止固体废弃物对防渗土工膜造成损伤。[0071]步骤6：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成底层；[0072]步骤7：在底层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定，具体的，所述横向支撑柱端部与竖向支撑柱通过钢筋连接固定，横向支撑柱和竖向支撑柱均为水泥柱，且横向支撑柱远端靠近边坡。因此，通过横向支撑柱和竖向支撑柱形成了稳定支撑结构，对其上设置的钢筋网排进行支撑。并在发生下沉塌陷时，横向支撑柱能够对钢筋网排进行支撑，保证了矿坑回填材料整体的稳定。

[0073]步骤8：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；[0074]步骤9：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成中层；[0075]步骤10：在中层上部排列横向支撑柱，所述横向支撑柱以竖向支撑柱为中心辐射排列，且横向支撑柱端部与竖向支撑柱固定；

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步骤11：在横向支撑柱上铺设钢筋网排；

[0077]步骤12：将堆积物和固体废弃物倒入到矿坑内，倒入高度为竖直支撑柱的三分之一，形成顶层；[0078]步骤13：在顶层种植植被层。所述植被层种植高密度草皮和多根系灌木。防止水土流失造成矿坑填充材料直接暴露。

[0079]本发明实施例公开的回填工程工艺，能够保证回填材料后矿坑的稳定性，降低塌陷的风险，并有效防止雨水下渗影响地下水。[0080]1年后，检测矿坑的相关数据。检测地下水显示，并无明显的质量变坏；检测矿坑回填材料下沉0.2米，符合预期要求；矿坑中回填材料并未出现较大裂缝，表明回填材料保证了较好的稳定性。

[0081]本发明实施例具有如下优点：

[0082]通过对矿坑内边坡和坑底清理不稳定堆积物，并在边坡和坑底铺设钢筋网排，能够使回填材料与边坡稳定连接，保证了矿坑回填的稳定性；并在钢筋网排上铺设了防渗土工膜，从而能够防止进入矿坑内的雨水渗漏到边坡或者向下渗漏影响地下水，保证了周围水环境的安全；通过分层设置，能够大大降低矿坑内回填材料直接塌陷的风险，并在各层之间设置了横向支撑柱和钢筋网排，从而能够对上方下沉塌陷起到支撑作用，防止出现大面积塌陷的发生。本发明采用的矿坑回填工程技术，极大提高了回填后矿坑稳定性，且设置了防渗土工膜能够阻挡雨水的外渗，并在矿坑表面设置了植被层，使得回填材料能够与矿坑融为一体，修复效果好。[0083]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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