一种露天矿边帮台阶塌陷治理结构的制作方法

1.本实用新型涉及露天采矿防治水、边坡治理领域，尤其涉及一种露天矿边帮台阶塌陷治理结构。


背景技术：

2.在我国，露天煤矿开采已经过数十年的发展，其在带来巨大经济效益的同时，附带产生的水害防治和边坡稳定工作也困扰着很多企业。由于露天矿开采形成了降落漏斗，地下水源源不断向露天矿矿坑内补给，拥有较大的势能和冲蚀能力，地下水在松散的砂砾石构成的平盘下方穿过，携带大量泥砂流出，造成平盘下方被水流冲蚀出孔洞，甚至平盘塌陷、道路中断，短时间就会对平盘产生严重的破坏。
3.平盘破坏对于车辆通行和边帮稳定会产生较大隐患，若不及时治理冲蚀区域会迅速扩大，造成大面积破坏，地下水携带泥岩还衍生出环保问题，因此，对于已发生冲蚀的台阶要及时、有效控制，避免遭到更大范围的破坏，对露天矿边帮稳定、安全生产具有显著作用。
4.为了避免这一问题，目前采用普遍做法是回填土岩或下暗管导水，然而，此方法仅能作为紧急处置措施，无法彻底解决残余水含砂带来的环保问题，处理后不久又出现台阶冲蚀及平盘坍塌等问题。


技术实现要素：

5.鉴于此，本实用新型提供一种露天矿边帮台阶塌陷治理结构，旨在能够较为快速的将冲毁的台阶得到恢复，且解决边帮残余水带来的台阶冲蚀和残余水携带泥砂问题。
6.本实用新型提出的具体技术方案为：一种露天矿边帮台阶塌陷治理结构，边帮台阶塌陷区形成有一连通边帮涌水点的凹槽，所述治理结构包括堆叠填充于所述凹槽内的若干硬质块状材料、铺设于所述硬质块状材料上方的阻挡层及回填于所述阻挡层上的岩土层，其中，若干堆叠的所述硬质块状材料彼此之间的间隙作为残余水流通的通道，所述阻挡层用于防止所述岩土层的泥沙落入所述间隙内淤堵所述通道。
7.作为一种实施方式，所述硬质块状材料为狗头石，若干所述狗头石的形状大小不一。
8.作为一种实施方式，所述凹槽的底部距台阶表面的高度自所述台阶的内侧向外侧逐渐递增，使堆叠填充于所述凹槽内的若干硬质块状材料的底部呈倾斜状。
9.作为一种实施方式，所述凹槽底面为自所述凹槽的中心至两侧向上延伸的斜面，使堆叠填充于所述凹槽内的若干硬质块状材料的底部截面呈两侧高、中间低的凹陷状。
10.作为一种实施方式，所述阻挡层为草帘。
11.作为一种实施方式，还包括设于所述草帘与所述硬质块状材料之间的网状支撑层，所述网状支撑层通过钢筋构建而成。
12.作为一种实施方式，所述岩土层内预埋有注浆管，所述注浆管包括垂直埋设的主
管及连接于所述主管末端的支管，所述支管的侧壁上开设有可供浆液流出的出浆孔。
13.作为一种实施方式，所述主管靠近所述凹槽的中心设置，所述支管包括两个，两所述支管相对连接于所述主管的两侧。
14.作为一种实施方式，所述支管包括连接所述主管的连接端和远离所述连接端的延伸端，所述支管呈连接端高、延伸端低的倾斜设置。
15.作为一种实施方式，所述主管和所述支管均为钢管，所述主管的末端设有多个延伸至所述支管内底壁上的支撑柱。
16.与现有技术相比，本实用新型的露天矿边帮台阶塌陷治理结构，残余水可沿硬质材料形成的石沟有序、清澈流出，能够较为快速恢复被残余水冲毁的台阶及道路，彻底解决边帮残余水带来的台阶冲蚀和残余水携带泥砂问题，可实施性强，耐用时间长，不易堵塞，治理效果较好。
附图说明
17.图1为采用本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构进行边帮台阶塌陷区治理的示意图；
18.图2为本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构的截面示意图；
19.图3为图1中a部的放大示意图。
20.图中标号说明如下：
21.a-泥岩层；b-沙砾石层；c-泥岩层与沙砾石层的交界处；10-边帮；11-台阶；t-塌陷区；s-边帮涌水点；u-凹槽；
22.20-露天矿边帮台阶塌陷治理结构；21-硬质块状材料；22-阻挡层；23-岩土层；24-网状支撑层；25-注浆管；25a-主管；25b-支管；k-出浆孔；25c-支撑柱。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.参阅图1，第四系地层具有含水大的泥岩层a和松散的砂砾石层b，其形成有端面的边帮10和顶面的多级台阶11，每层台阶11具有顶部的海拔高度不同的平盘和侧面的平盘坡面，边帮涌水点s位于平盘坡面中的砂砾石层b和泥岩层a的交界部位，即泥岩层与沙砾石层的交界处c。
25.台阶11的平盘破坏对于车辆通行和边帮稳定会产生较大隐患，若不及时治理冲蚀区域会迅速扩大，造成大面积破坏，地下水携带泥岩还衍生出环保问题，因此，对于已发生冲蚀塌陷的台阶要及时、有效控制，避免遭到更大范围的破坏，对露天矿边帮稳定、安全生产具有显著作用。
26.基于上述，本实用新型示例性的提供一种露天矿边帮台阶塌陷治理结构20，旨在用于对露天矿边帮台阶的塌陷区t处进行治理。其中，在治理过程中，如图1所示，在边帮台
阶塌陷区t处形成一连通边帮涌水点s的凹槽u。
27.结合图1和图2所示，本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构20，其包括堆叠填充于凹槽u内的若干硬质块状材料21、铺设于硬质块状材料21上方的阻挡层22及回填于阻挡层22上的岩土层23，其中，若干堆叠的硬质块状材料21彼此之间的间隙作为残余水流通的通道，阻挡层22用于防止岩土层23落入间隙内淤堵通道。
28.优选的，硬质块状材料21为狗头石，若干狗头石的形状大小不一。阻挡层22为草帘。采用狗头石及草帘，不仅保证了结构的稳定性，且材料易得，成本低，极大降低了治理成本。较佳的，如图2所示，凹槽u的最低位置越过边帮涌水点s，填充于凹槽u底部的狗头石的体积相对上部的狗头石的尺寸较小，且密集，这样可以保证凹槽u底部的狗头石之间的间隙较小，不易被冲蚀掉，保证了底部填充的稳定性，而凹槽u上部的狗头石尺寸较大，可以形成较大的间隙，便于台阶内侧的残余水流出。
29.进一步，参照图3所示，为了便于台阶11内侧的残余水顺利的流出，凹槽u的底部距台阶表面的高度自台阶11的内侧向外侧逐渐递增，使堆叠填充于凹槽u内的若干硬质块状材料的底部呈倾斜状，即露天矿边帮台阶塌陷治理结构20的底部具有一定的坡度，且自台阶11内侧向外呈下坡状，以保证残余水顺利及时流出。较佳的，露天矿边帮台阶塌陷治理结构20的底部外侧相对水平面的夹角α为0.3～0.5度。
30.更优的，参照图2所示，为了进一步对残余水进行汇集，保证其顺利流出，凹槽u底面为自凹槽u的中心至两侧向上延伸的斜面，使堆叠填充于凹槽u内的若干硬质块状材料21的底部截面呈两侧高、中间低的凹陷状，其中，凹陷状的最低点与最高点的高度差为h1。
31.实际是，在采用本实用新型的露天矿边帮台阶塌陷治理结构20治理后，由于其需要达到一定的使用时间，但存在的问题是，草帘由于长时间使用及在残余水的浸泡下容易失效，这就导致上部结构容易再次塌陷而使得岩土层进入硬质块状材料21的间隙内，由此导致通道淤堵。为此，本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构20还包括设于阻挡层22与硬质块状材料21之间的网状支撑层24，网状支撑层24通过钢筋构建而成。该方式，一方面保证了支撑强度，且网状结构对草帘进行了支撑，分担了直接施加于草帘上的压力，延长了草帘的使用时间。另一方面，网状支撑层24与草帘的方式，降低了治理成本。
32.进一步的，在上述结构基础上，本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构20还包括预埋于岩土层23内的注浆管25，注浆管25包括垂直埋设的主管25a及连接于主管25a末端的支管25b，支管25b的侧壁上开设有可供浆液流出的出浆孔k。该结构的设置在于，在长期的使用过程中，凹槽u位置处不可避免的会出现一定的沉降，而该区域沉降高度与台阶11其他位置的沉降高度不一致，出现沉降差，这就导致台阶11的平盘表面出现起伏，影响道路正常使用。鉴于此，在岩土层23内预埋注浆管25，在达到的一定的沉降还未出现起伏前，通过注浆管25注入压力浆，从而抬升治理结构的高度，以补偿沉降差，保证台阶11的平盘的平整度。
33.示例性的，如图2所示，主管25a靠近凹槽u的中心设置，支管25b包括两个，两支管25b相对连接于主管25a的两侧，以保证注浆过程的平稳性。优选的，支管25b包括连接主管25a的连接端和远离连接端的延伸端，支管25b呈连接端高、延伸端低的倾斜设置，倾斜设置的方式，一方面可以起到一定的支撑作用，另一方面，中间高、两侧低的方式便于浆液的流动，便于浆液快速顺利通过出浆孔k流入岩土层23，从而补偿沉降量，保证平盘平整度，进一
步提升了支撑强度。
34.较佳的，由于主管25a位于中心位置处，而中心位置处往往沉降量最大，因此，为了避免主管25a受压而变形，主管25a和支管25b均为钢管，主管25a的末端设有多个延伸至支管25b内底壁上的支撑柱25c，优选的，支撑柱25c沿主管25的圆周间隔设置多个，提高支撑强度。
35.具体的，采用本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构20进行治理的过程为：
36.s1、塌陷区t土岩清理，同时创造设备作业条件，要求对出水区域泥沙进行彻底清理，避免泥沙影响后期治理后效果，同时清理后不得出现悬空及伞檐。
37.s2、揭露边帮涌水点s，同时清理涌水点下方松散层土岩，揭露较稳定土岩，揭露出水点及时布置草帘及狗头石，防止再次溃砂，造成水沟淤堵。
38.s3、滤水层重建，滤水层重建为重要环节，主要在开挖区域基岩上回填一定厚度狗头石，形成石沟，石沟上方铺草帘防止泥沙进入淤堵石沟，草帘铺设完成后回填土岩至原平盘高度；治理后残余水沿石沟有序、清澈流出。
39.其中，在s2中，为防止揭露的出水点周边再次溃砂，需及时用草帘及狗头石对出水点进行处理。
40.在s3中，石沟铺设参数应根据出水水量进行设计，石沟排水能力应大于治理区域最大残余水量。石沟进水端与出水端间需按照一定坡度实施，以保证水按预设坡度流出，要求坡度按1％-2％设置。回填土岩的岩性要求为隔水土岩或弱透水土岩，并需压实，防止泥沙等渗入堵塞石沟。
41.按此上述治理过程，在施工材料及设备能够保障的长30m，宽度20m，高度10m的塌陷区施工时间为2天，施工后即可恢复通车，安全可靠。
42.应当说明的是，网状支撑层及注浆管可根据实际的强度要求在上述治理过程中进行设置。
43.采用本实用新型示例性的露天矿边帮台阶塌陷治理结构进行治理后，残余水沿硬质材料形成的石沟有序、清澈流出，能够较为快速恢复被残余水冲毁的台阶及道路，彻底解决边帮残余水带来的台阶冲蚀和残余水携带泥砂问题，可实施性强，耐用时间长，不易堵塞，治理效果较好。
44.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。