一种露天矿排土场向阳面坡面综合利用方法

1.本发明属于矿区生态环境治理领域，具体涉及一种露天矿排土场向阳面坡面综合利用方法。


背景技术：

2.露天矿排土场形成后，其坡面面积巨大，若能对其利用，不仅能够产生极大的经济价值，同时，对于露天矿排土场及其周边生态恢复具有积极意义。目前常见的露天矿排土场坡面利用方式主要是在坡面种植植被进行复垦，但该方案产生的问题也较多，主要表现在复垦成本高、复垦效果差，因坡面较陡，水流急，土壤储水少，养分维护困难，坡面种植植被时，需要经常浇水并施肥，稍有不慎就造成植被缺水，进而影响其发育，并最终影响复垦效果，尤其对于向阳面的坡面，因其蒸发量较大，其复垦效果差已成为行业共识。
3.而太阳能发电兴起后，在为人民带来清洁能源的同时，太阳能板占用大量的土地资源也成为限制其进一步发展的重要障碍。因此，若将太阳能板的布置与露天矿排土场向阳面坡面的利用相结合，必将产生极大的经济、生态和社会效益，前景广阔。但实现起来，仍有较大困难。如露天矿排土场向阳面坡面较陡，坡面碎石多，不稳定，造成太阳能板安装布置困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种露天矿排土场向阳面坡面综合利用方法，利能够克服排土场向阳面坡面难储水、不稳定的缺点，复垦同时，解决太阳能板安装的困难。
5.为了实现上述目的，本发明提出的一种露天矿排土场向阳面坡面综合利用方法，包括如下步骤：
6.1、在露天矿排土场向阳面坡面铺设人工阻水层，该人工阻水层采用露天矿剥离物中的遇水易胶结材料；人工阻水层上面铺设表土，构成种植层；
7.2、沿露天矿排土场向阳面坡面向下每隔10m布置一排预制钢筋混凝土支撑柱，该支撑柱下部固定于人工阻水层内，顶部设有用于安装太阳能板支撑架的连接环；
8.3、每3排支撑柱为一组，每组支撑柱中的外侧的支撑柱靠近坡顶方向一侧，开掘一条横向的截水沟，截水沟紧邻支撑柱，且截水沟横截面为倒梯形，截水沟两帮采用混凝土及矿区坚硬岩石混合加固，底部不做处理；
9.4、在露天矿排土场向阳面坡面沿着坡面延伸方向开掘多条排水沟，排水沟向下延伸至排土场平台，形成位于露天矿排土场向阳面坡面的倾斜段、位于排土场平台的水平段，水平段末端与下一个露天矿排土场向阳面坡面上的排水沟连接，且水平段末端安装储水挡板；排水沟底部和两帮均采用混凝土及矿区坚硬岩石混合加固；排水沟与截水沟的交汇处，在截水沟内设置排水档板；排水沟布置密度依据露天矿所处位置降水量设计，降水越多，排水沟布置密度越大；
10.排土场最底部布置储水池，水由排水沟最终汇入储水池；
11.5、在所述连接环上铰接连接太阳能板支撑架，单个太阳能板支撑架下部在纵向及横向均同时铰接多个该支撑柱上的连接环，太阳能板安装在太阳能板支撑架上，且，太阳能板的下沿对准下方的排水沟；
12.6、所述截水沟底部种植根系发达且喜水植物，作为过滤层；太阳能板阴影区种植喜阴植物；其他区域种植喜阳植物或经济作物。
13.优选的，所述太阳能板支撑架横向宽度为4-5列支撑柱对应长度，纵向宽度大于2排支撑柱宽度并小于3排支撑柱宽度。
14.优选的，储水挡板插拔式的固定在排水沟内，高度为1/2-1/3排水沟高度；排水档板插拔式的固定在截水沟内，高度为1/2-1/3截水沟高度。
15.优选地，所述人工阻水层上面铺设的表土为露天矿开挖前的地表土。
16.晴天时，太阳能板工作发电，同时遮挡其下部植被，降低地表蒸发量，提高植被生长效果。下雨时，太阳能板直接承接降水冲击，减少对坡面的破坏，坡面降雨流入截水沟，截水沟发挥暂存及补水作用，水体经截水沟底部渗入排土场坡面内部，为植物生长提供水分。当截水沟水量超过排水档板高度时，水溢出流入排水沟，防止过量水分渗入排土场内部造成土壤液化。排土沟内水位高度低于储水挡板时，水体被暂存在排水沟的水平段内，需要局部灌溉或清洗太阳能板时，直接抽取排水沟水平段内的储水，排水沟内多余水体经排水沟汇集至储水池。
附图说明
17.图1为本发明侧视图；
18.图2为本发明俯视图；
19.图3排水沟布置方式示意图；
20.图4截水沟与排水沟位置示意图；
21.图5截水沟断面示意图；
22.图中：1-露天矿排土场向阳面坡面；2-人工阻水层；3-种植层；4-支撑柱；5-截水沟；6-截水沟边帮；7-排水沟；8-排水档板；9-排水沟倾斜段；10-排水沟水平段；11-排土场平台；12-储水挡板；13-太阳能板支撑架；14-太阳能板；15-过滤层。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当说明，以下实施例仅用于对本发明的说明，并不限定本发明。
24.本发明提供了一种露天矿排土场向阳面坡面1综合利用方法，包括如下步骤：
25.1、在露天矿排土场向阳面坡面1铺设人工阻水层2，该人工阻水层2采用露天矿剥离物中的遇水易胶结材料，如具有较好阻水功能的黏土或类似物料；人工阻水层2上面铺设表土，构成种植层3；种植层3上可用于种植植物；
26.2、沿露天矿排土场向阳面坡面1向下每隔10m布置一排预制钢筋混凝土支撑柱4，该支撑柱4下部固定于人工阻水层2内，支撑柱4长度3-5米，同一排相邻的两支撑柱4之间的距离15-20m；顶部设有用于安装太阳能板支撑架13的连接环；支撑柱的作用主要是固定坡面岩石和土壤，尤其是当遇到降水较大或上部加载载荷时，防止其自然下滑，保证为本发明
方案实施提供稳定基础；
27.3、如图1及图2所示，每3排支撑柱4为一组，每组支撑柱4中的外侧的支撑柱4靠近坡顶方向一侧，开掘一条横向的截水沟5；也即将每3排支撑柱4为一组，分别为上排支撑柱4、中排支撑柱4、下排支撑柱4，在上排支撑柱4开掘一条横向的截水沟a，在下排支撑柱4分别靠近坡顶方向一侧开掘一条横向的截水沟b；
28.截水沟5紧邻支撑柱4，且截水沟5横截面为倒梯形，截水沟5深度0.5m，截水沟5的两帮采用混凝土及矿区坚硬岩石混合加固，底部不做处理；
29.4、在露天矿排土场向阳面坡面1沿着坡面延伸方向开掘多条排水沟7，排水沟7向下延伸至排土场平台11，形成位于露天矿排土场向阳面坡面1的排水沟倾斜段9、位于排土场平台11的排水沟水平段10，排水沟水平段10末端与下一个露天矿排土场向阳面坡面上的排水沟7连接，且排水沟水平段10末端安装储水挡板12；排水沟7底部和两侧的截水沟边帮6均采用混凝土及矿区坚硬岩石混合加固；排水沟7与截水沟5的交汇处，在截水沟5内设置排水档板8；排水沟7布置密度依据露天矿所处位置降水量设计，降水越多，排水沟7布置密度越大；
30.排水沟倾斜段9的深度1m左右，横截面为倒梯形，底宽0.5-1m；排水沟水平段10的深度1-2m左右，横截面为倒梯形，底宽1-2m；排土场最底部布置储水池，上一个露天矿排土场排水沟水平段10的水流入下一个露天矿排土场平台的排水沟倾斜段，并最终由排水沟汇入储水池；
31.储水挡板12插拔式的固定在排水沟7内，高度为1/2-1/3排水沟7高度；排水档板8插拔式的固定在截水沟5内，高度为1/2-1/3截水沟5高度；可以灵活蓄水，水位超过储水挡板12或排水档板8的高度后，会流入下一个水沟，保证有效蓄水的同时，又不至于水量过度，软化坡面，造成土壤液化，破坏坡面稳定性；
32.5、在连接环上铰接连接太阳能板支撑架13，单个太阳能板支撑架13下部在纵向及横向均同时铰接多个该支撑柱4上的连接环，太阳能板14安装在太阳能板支撑架13上，且，太阳能板14的下沿对准下方的排水沟7；
33.优选的，太阳能板支撑架13横向宽度为4-5列支撑柱4对应长度，纵向宽度大于2排支撑柱4宽度并小于3排支撑柱4宽度；从而可以使太阳能板14安装后，其上沿不遮挡截水沟a的蓄水，下沿位于截水沟b的上方；
34.太阳能板支撑架13在横向上及纵向上，同时铰接固定在多个支撑柱4上，具有一定自由度，可以抵消坡面滑动产生的部分位移，保证设备的稳定性；太阳能板14的下沿对准下方的排水沟7，可以在降水时，水直接流入排水沟7，避免了过量降水破坏坡面，引起滑坡；
35.6、截水沟5底部种植根系发达且喜水植物，作为过滤层15，其根系发达可对坡面进行加固，同时植物体本身可过滤净化截水沟5内的水体；太阳能板14阴影区种植喜阴植物。提高植物生长效果，绿化坡面。在坡面其他区域，种植喜阳植物，提高绿化效果。也可种植经济作物，提高排土场的经济效益。
36.优选地，人工阻水层2上面铺设的表土为露天矿开挖前的地表土；能够降低成本，节约土资源。
37.晴天时，太阳能板14工作发电，同时遮挡其下部植被，降低地表蒸发量，提高植被生长效果。下雨时，太阳能板14直接承接降水冲击，减少对坡面的破坏，坡面降雨流入截水
沟5，截水沟5发挥暂存及补水作用，水体经截水沟5底部渗入排土场坡面内部，为植物生长提供水分。当截水沟5水量超过排水档板8高度时，水溢出流入排水沟7，防止过量水分渗入排土场内部造成土壤液化。排土沟内水位高度低于储水挡板12时，水体被暂存在排水沟7的水平段10内，需要局部灌溉或清洗太阳能板14时，直接抽取排水沟7水平段10内的储水，排水沟7内多余水体经排水沟7汇集至储水池。