丘陵区煤矸石山的堆存填埋处理方法探讨

时间:2022-08-20 06:37:16

丘陵区煤矸石山的堆存填埋处理方法探讨

【摘 要】本文综合讨论了废弃煤矿矿区主要地质环境问题及有针对性的恢复治理方法。根据丘陵区煤矸石的物性及分布特征,提出了平整填埋治理的诸多建议。

【关键词】煤矸石山;矿山环境;堆存填埋;恢复治理

废弃煤矿矿山地质环境问题主要体现在对地貌、景观的破坏及煤矸石对矿区环境造成的污染和危害等。采煤形成的煤矸石山,压占、破坏土地,污染环境,有时还会引发崩塌、滑坡地质灾害的发生。矸石山自燃、粉尘会对大气造成污染,降水的淋滤作用会造成水体、土壤的污染,有时还会产生辐射污染。

对煤矸石山治理常用的方法是利用煤矸石填平露天矿坑,同时达到处理矸石堆及恢复可利用土地的目的。本文主要论述当在丘陵区无露天矿坑分布的地段,采用土地堆存填埋法进行平整、填埋处理的方法。

1.煤矸石的来源及理化性质

煤矸石的主要来源以露天剥离以及井筒和巷道掘进过程中开凿排出的矸石为主,占总量的45%左右,其次是煤层中夹有的矸石或削下的煤层底板及煤炭洗选过程中排出的矸石,分别占总量的35%及20%。煤矸石等主要化学成分以SiO2为主,含量一般在40~60%之间,少数可达80%以上;Al2O3一般含量15%~30%,其它包括Fe2O3,CaO,MgO,TiO2,P2O5,K2O和Na2O等含量均较低。

SiO2的含量较高使得煤矸石具有一定的硬度,因此可以平整压实后可以覆土作为林地或直接作为建设用地。煤矸石虽具一定硬度,但易风化、潮解,稳定性较差。

2.煤矸石处理的一般原则

煤矸石处理的重要原则就是资源化原则及无害化原则,使生态系统得以恢复和重建,做好“造地复田”为主的综合治理,恢复绿化,使矿区环境向良性转化。

资源化原则一方面指遭受破坏的土地、水域经过治理,能作为合格的自然资源再度具有生态经济价值;另一方面的意思是鼓励煤矸石在其他的工业活动中得以利用。

对矿山废弃物的无害化处置,一般有两种方法,一种是化学或生物方法去毒法,再一种就是物理隔离法,以低渗透性物质隔离矸石山和土壤及地下水的联系,相对阻止矸石中的有害成分向周围环境渗透。

对煤矸石山平整压实处理既要做到废物的贮存稳定化、无害化和资源化,还要最大限度地利用自然条件、最少的经济投入并对周围环境的污染降到最低限度。

3.堆存填埋工程处理

3.1场地选择及坡向设计

井筒和巷道掘进过程中开凿排出的矸石形成煤矸石山,洗矸厂排出的矸石场地凌乱不堪。煤矸石处理场地以能包括矸石山和排矸场为准,就近选择岭间或者地势相对低洼处的废矿坑,处理煤矸石等同时又可以增加可利用土地。

设计标高一般以原始地形标高、地形坡度为依据,以有利于排水和平整后利用为原则。在丘陵区一般按照斜坡设计。

3.2土方工程量计算

土方工程量计算是此类项目中的重点与难点,土方工程量计算的精度将影响建设工期乃至经济效益。现行的土方工程量计算方法有方格网法、断面法和等高线法。方格网法适用于较平坦的地形,断面法适用于起伏变化大的地形,等高线法适用于各种地形。

计算土方工程量的关键是采用何种方法描述地形、地貌,进行曲面建模。现代大地测量广泛采用DEM 法。DEM 对地形表面进行的处理称为表面重建或表面建模。根据模型三维表达结果,即可计算原始地形体积和设计地形体积。

3.3施工方法与主要事项

首先进行场地初步安排。选择耕植土存放位置,工作人员及设备间,排水设施,临时道路,材料(草种、树苗等)厂。回填平整的一般施工程序为:地基处理标定整平范围设置基点设置方格网,测量标高挖方,推平场地碾压检验下一层填筑。

在施工过程中,首先应对原地基进行处理。对坑内积水疏排,清除区内杂物,对地下设施工程(如沟渠、管道,电缆线路等)进行各项检查,做好隐蔽记录。对于地面堆放的松散矸石层进行重新压实处理。利用挖掘机和推土机联合,将松散层挖开,重新按层铺设并压实。

地基处理完以后,按设计厚度分层压实并用薄层黏土覆盖,然后再整体压实,最后用薄层黏土覆盖。平整工作可以采用顺流、逆流或者垂直压实、覆土的操作方法。

大块矸石整体移动会引发地基变形,因此,应控制最大块矸石的粒径小于垫层厚度的1/5,大于此粒径的矸石要拣出或者破碎。

煤矸石分层振压,一般分层厚度350~500mm,振压次数为5~8次,直到处理完所有废弃矸石,完成设计任务。

排水设施应修建在矸石堆平场地周边,与非治理区隔开,顺坡就势,达到拦截和排出地表水的目的。

4.结语

对于回填平整场地的选择,既要满足环保要求,又要经济可行。要从工程学、环境学、经济学及法律和社会等方面考虑。首先要确定平整填埋场地位置面积,充分考虑运输距离、土壤与地形条件、气象条件、地质和水文地质条件、 环境条件以及场地的最后利用。这均需在填埋场设计和运行时统筹考虑。

根据设计施工标高、挖填区面积、土方量,并考虑各种变动因素(如矸石的松散率、压缩率、沉降量及人为的挖填等)进行调整后,对土方进行综合平衡与调配,以达到环境恢复治理的目的为准。

【参考文献】

[1]高艳玲.固体废物处理处置与工程实例.中国建材工业出版社.2004.

[2]崔保峰.煤矸石特性分析及回填地基处理方法.煤炭工程.2004,(12).

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