多区域高落差充填的露天坑及充填方法
技术领域
本发明涉及露天坑充填的技术领域，具体地涉及一种多区域高落差充填的露天坑及充填方法。
背景技术
矿产资源开采后留下了大量未处理的露天坑，严重影响周围居民的生产和生活环境。相关技术中，通常采用废石、尾砂干堆对露天坑进行整体回填，这种回填方式无法彻底封堵露天坑与地下采场之间的水通道，对地下开采系统造成影响，另外，这种回填的露天坑容易形成水盆效应，影响周边安全和环境，因此存在改进的需求。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
为了解决相关技术中露天坑回填存在的问题，本发明申请人的在先专利申请CN106168133A提出了一种露天坑充填方法，该露天坑充填方法利用充填料浆分层依次充填，最终将露天坑整体充填至大体相同的充填高度，即露天坑的不同区域之间的最终充填高度落差不大，例如一般小于几米。
上述分层依次充填方法虽然一定程度上解决了露天坑与地下采场之间的水通道带来的问题，但发明人通过对采用上述充填方法充填的露天坑的实例进行研究发现，仍存在如下问题：
第一，对于大型的露天坑，如果整体填平，需要消耗大量的充填料浆，砂石等材料，而且充填料运输至露天坑困难，施工难度大，导致成本非常大。
第二、对于有些露天坑，受地形限制，例如露天坑所处位置多为山区，地形落差本身大，无法实现整体填平露天坑。
第三、受工艺、环保要求或其他因素制约，对于一些露天坑，如果整体填平，会对周围环境造成影响，例如，露天坑周围存在文物等，法规和政策不允许整体填平露天坑。
相关技术中还没有提出适用于上述情况的充填方法，利用相关技术中的充填方法充填，不但施工难度大，堤坝维护成本高、投资大、安全性差，而且在一些情况下，根本无法实现露天坑的完全充填。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种露天坑多区域高落差充填方法，具有施工难度小，充填料浆消耗量少、充填牢固性和安全性等优点。
本发明的实施例还提供一种采用上述充填方法充填的多区域高落差露天坑，其填充之后具有十几米至上百米的高落差，且充填后的露天坑牢固性好和安全性高。
根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法，包括：步骤S1：将露天坑分成多个区域并确定各个区域的目标充填高度；步骤S2：从多个所述区域选择相邻的第一区域和第二区域，所述第一区域的第一目标充填高度低于所述第二区域的第二目标充填高度；步骤S3：将所述第一区域充填至所述第一目标充填高度；步骤S4：将所述第二区域充填至所述第一目标充填高度；步骤S5：在所述第一区域与所述第二区域之间堆筑一级拦挡坝，并将所述第二区域从所述第一目标充填高度充填至第一充填高度；步骤S6：在所述一级拦挡坝远离所述第一区域的一侧堆筑二级拦挡坝，并将所述第二区域从所述第一充填高度充填至第二充填高度；重复步骤S5和S6，直至将所述第二区域充填至所述第二目标充填高度；重复步骤S2-S6，完成将多个所述区域充填至各自的目标充填高度。
根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法，将露天坑分成多个区域，将相邻区域进行高落差充填，例如相邻区域的充填高度落差可以为十几米甚至上百米。具体地，可以首先将第一区域和第二区域均充填至第一目标充填高度，然后在第一区域与第二区域之间逐层堆筑拦挡坝，即由下至上分级堆筑拦挡坝，相对于传统的仅堆筑一级拦挡坝而言，减小了施工时的难度，投资小，维护成本低。然后将第二区域从第一目标充填高度逐层的充填至第二目标充填高度。换言之，每修筑一级拦挡坝，就在拦挡坝与第二区域相邻的一侧对第二区域进行充填；待充填完毕后，再修筑一级拦挡坝，然后再对第二区域进行充填，直至将第二区域从第一目标充填高度逐层充填至第二目标充填高度。上述实施例的露天坑多区域高落差充填方法可以减小露天坑充填时的施工难度，消耗的充填料浆量少，并且充填之后的露天坑的牢固性和安全性高。
在一些实施例中，每一级拦挡坝具有朝向所述第一区域延伸的斜坡。
在一些实施例中，在对所述第二区域进行充填时，从邻近每一级拦挡坝的一侧朝向远离每一级拦挡坝的方向进行充填。
在一些实施例中，至少一部分拦挡坝的底部设有软质透水管，所述软质透水管延伸到所述第二区域内的充填体内。
在一些实施例中，每一级拦挡坝的上游面设有反滤层，所述反滤层延伸到所述第二区域内的充填体内。
在一些实施例中，还包括在所述第二区域内的充填体边缘开设截水沟，以及在至少一部分拦挡坝的堤脚处开设有排水沟，所述排水沟与所述截水沟连通。
在一些实施例中，所述第一区域内设有蓄水池，所述截水沟和所述排水沟连通至所述蓄水池。
在一些实施例中，所述第二区域的边坡表面进行覆土绿化处理。
根据本发明实施例的多区域高落差充填的露天坑，所述露天坑包括多个区域，多个所述区域包括相邻的第一区域和第二区域，所述第一区域的充填体高度低于所述第二区域的充填体高度，所述第一区域与所述第二区域之间设有在充填第二区域过程中依次堆筑的多级拦挡坝。
在一些实施例中，每一级拦挡坝具有朝向所述第一区域延伸的斜坡。
在一些实施例中，至少一部分拦挡坝的底部设有软质透水管，所述软质透水管延伸到所述第二区域内的充填体内。
在一些实施例中，每一级拦挡坝的上游面设有反滤层，所述反滤层延伸到所述第二区域内的充填体内。
在一些实施例中，多区域高落差充填的露天坑还包括在所述第二区域内的充填体边缘开设截水沟，以及在至少一部分拦挡坝的堤脚处开设有排水沟，所述排水沟与所述截水沟连通。
在一些实施例中，所述第一区域内设有蓄水池，所述截水沟和所述排水沟连通至所述蓄水池。
附图说明
图1是采用根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法充填的露天坑的平面示意图。
图2沿图1中A-A的剖视图。
图3是图2中B的放大图。
图4是采用根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法充填的流程示意图。
附图标记：
1、第一区域；2、第二区域；3、拦挡坝；4、斜坡；5、截水沟；6、排水沟；7、蓄水池。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1至图4描述根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法以及多区域高落差充填的露天坑。
如图1至图4所示，根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法，包括：
步骤S1：将露天坑分成多个区域并确定各个区域的目标充填高度；
步骤S2：从多个区域选择相邻的第一区域1和第二区域2，第一区域1的第一目标充填高度低于第二区域2的第二目标充填高度；
步骤S3：将第一区域1充填至第一目标充填高度；
步骤S4：将第二区域2充填至第一目标充填高度；
步骤S5：在第一区域1与第二区域2之间堆筑一级拦挡坝，并将第二区域2从第一目标充填高度充填至第一充填高度；
步骤S6：在一级拦挡坝远离第一区域1的一侧堆筑二级拦挡坝，并将第二区域2从第一充填高度充填至第二充填高度；
重复步骤S5和S6，直至将第二区域2充填至第二目标充填高度；
重复步骤S2-S6，完成将多个区域充填至各自的目标充填高度。
根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法，将露天坑分成多个区域，将相邻区域进行高落差充填，例如相邻区域的充填高度落差可以为十几米甚至上百米。具体地，可以首先将第一区域1和第二区域2均充填至第一目标充填高度，然后在第一区域1与第二区域2之间逐层堆筑拦挡坝3，即由下至上分级堆筑拦挡坝3，相对于传统的仅堆筑一级拦挡坝而言，减小了施工时的难度，投资小，维护成本低。然后将第二区域2从第一目标充填高度逐层的充填至第二目标充填高度。换言之，每修筑一级拦挡坝，就在拦挡坝3与第二区域2相邻的一侧对第二区域2进行充填；待充填完毕后，再修筑一级拦挡坝，然后再对第二区域2进行充填，直至将第二区域2从第一目标充填高度逐层充填至第二目标充填高度。上述实施例的露天坑多区域高落差充填方法可以减小露天坑充填时的施工难度，消耗的充填料浆量少，并且充填之后的露天坑的牢固性和安全性高。
在一些实施例中，如图2和图3所示，每一级拦挡坝具有朝向第一区域1延伸的斜坡4。可以理解的是，每一级拦挡坝邻近第一区域1的一侧均具有朝向第一区域1且向下倾斜的斜坡4，多级拦挡坝3堆筑完成之后的结构为逐渐向上延伸且朝第二区域2倾斜的结构，使得多级拦挡坝3与第二区域2具有一定的倾斜角度，以提高多级拦挡坝3的强度，进而提高露天坑充填后的牢固性。
在一些实施例中，如图2和图3所示，在对第二区域2进行充填时，从邻近每一级拦挡坝的一侧朝向远离每一级拦挡坝的方向进行充填。可以理解的是，第二区域2充填时的充填方向，由靠近拦挡坝3的一侧(图2中第二区域2的右侧)向远离拦挡坝3的一侧(图2中第二区域2的左侧)进行充填。优选地，邻近拦挡坝3处的充填体高于远离拦挡坝3处的充填体，即充填体朝远离拦挡坝3的一侧(图2中第二区域2的左侧)向下倾斜设置。由于先对靠近拦挡坝3的一侧的区域进行充填，使得充填浆料最先在第二区域2靠近拦挡坝3的一侧凝固，相当于对拦挡坝3进行辅助加固，从而可以避免未凝固的充填浆料从拦挡坝3处流出，提高了拦挡坝3堆筑的安全性。可选地，在拦挡坝3的底部可以设土工格栅，以提高拦挡坝3的强度和稳定性。
在一些实施例中，至少一部分拦挡坝3的底部设有软质透水管(未示出)，软质透水管延伸到第二区域2内的充填体内。例如，当充填浆料的固结性较差时，可以每隔两级拦挡坝3，在拦挡坝3的底部设有软质透水管。优选地，软质透水管设有多个，且沿拦挡坝3的长度方向等间隔排布，从而可以将新铺设的充填体中的液体渗入至软质透水管内，并从软质透水管邻近拦挡坝3的一端排出，以提高充填体的排水和固结性能。
在一些实施例中，每一级拦挡坝的上游面设有反滤层(未示出)，反滤层延伸到第二区域2内的充填体内。具体地，拦挡坝3的上游面即第二区域2中充填体的上表面，可以在第二区域2中充填体的上表面设置土工布作为反滤层，并且沿充填体远离拦挡坝3的一侧延伸至充填体的中部。从而可以防止未凝结的充填浆料由拦挡坝3处漏出，同时还不会影响充填体内水分的排出，以提高露天坑充填的牢固性。
在一些实施例中，在第二区域2内的充填体边缘处开设截水沟5，以及在至少一部分拦挡坝3的堤脚处开设有排水沟6，且排水沟6与截水沟5连通。具体地，在第二区域2内的充填体靠近第二区域2外周壁的边缘处开设截水沟5，每隔两级拦挡坝3的堤脚处设有排水沟6，排水沟6沿拦挡坝3的长度方向延伸，且排水沟6的两端均与截水沟5连通。优选地，截水沟5采用钢筋混凝土结构，排水沟6采用浆砌片石结构。在雨季来临时，第二区域2内的雨水会通过排水沟6导流至其边缘处的截水沟5内，然后排出至第二区域2外，减少雨水对第二区域2的充填体边缘的冲刷。进一步地，第一区域1内设有蓄水池7，截水沟5和排水沟6连通至蓄水池7。从而截水沟5和排水沟6内的水可以排至蓄水池7内，对雨水进行收集。
在一些实施例中，第二区域2的边坡表面进行覆土绿化处理。可选地，第一区域1和第二区域2的边坡表面均进行覆土绿化处理，当雨水对第一区域1和第二区域2的周壁进行冲刷时，可以减少第一区域1和第二区域2的周壁的水土流失。
需要说明的是，在露天坑多区域高落差充填过程中，需要对充填体的物理力学性质进行试验，根据试验结果对第一区域1和第二区域2内充填体的边缘进行稳定性核实，并根据充填体的物理力学性质试验结果，确定充填体的强度，进而作为调整第一区域1和第二区域2内充填体边缘的坡度的依据。从而提高第一区域1和第二区域2内充填体边缘的安全性和牢固性。
下面参考图1至图4描述根据本发明一些具体示例的露天坑多区域高落差充填方法。
步骤S1：将露天坑分成多个区域并确定各个区域的目标充填高度，
步骤S2：从多个区域选择相邻的第一区域1和第二区域2，第一区域1的第一目标充填高度低于第二区域2的第二目标充填高度，其中，第一区域1的目标充填高度为-9米，第二区域2的目标充填高度为-45米；
步骤S3：将第一区域1充填至第一目标充填高度，即充填至-45米；
步骤S4：将第二区域2充填至第一目标充填高度，即充填至-45米；
步骤S5：在第一区域1与第二区域2之间堆筑一级拦挡坝，并将第二区域2从第一目标充填高度充填至第一充填高度，第一充填高度不高于拦挡坝3的高度；另外，拦挡坝3的堆筑可以采用模袋法充填尾矿，形成拦挡坝3；或者可以采用废石碾压堆叠，形成拦挡坝3；
步骤S6：在一级拦挡坝远离第一区域1的一侧堆筑二级拦挡坝，并将第二区域2从第一充填高度充填至第二充填高度，其中第二充填高度不高于拦挡坝3的高度；
重复步骤S5和S6，直至将第二区域2充填至第二目标充填高度，即充填至-9米；换言之，每修筑一级拦挡坝，就在拦挡坝3与第二区域2相邻的一侧对第二区域2进行充填；待充填至预定高度后，再修筑下一级拦挡坝，然后再对第二区域2进行充填。最终，将第二区域2的充填高度从-45米逐层充填至-9米；
重复步骤S2-S6，完成将多个区域充填至各自的目标充填高度。
如图2和图3所示，每一级拦挡坝邻近第一区域1的一侧均具有朝向第一区域1且向下倾斜的斜坡4，多级拦挡坝3堆筑完成之后的结构为逐渐向上延伸且朝第二区域2倾斜的结构，使得多级拦挡坝3与第二区域2具有一定的倾斜角度，以提高多级拦挡坝3的强度。
在对第二区域2进行充填时，充填料浆由第二区域2的右侧向第二区域2的左侧进行充填。邻近拦挡坝3处的充填体高于远离拦挡坝3处的充填体，即充填体朝第二区域2的左侧向下倾斜设置。由于先对靠近拦挡坝3的一侧的区域进行充填，使得充填体最先在第二区域2靠近拦挡坝3的一侧凝固，相当于对拦挡坝3进行辅助加固，从而可以避免未凝固的充填浆料从拦挡坝3处流出，提高了拦挡坝3堆筑的安全性。
在充填体的固结性较差时，每隔两级拦挡坝3，在拦挡坝3的底部设有多个软质透水管。多个软质透水管沿拦挡坝3的长度方向等间隔排布，从而可以将新铺设的充填体中的液体渗入至软质透水管内，并从软质透水管邻近拦挡坝3的一端排出，以提高充填体的排水和固结性能。进一步地，每一级拦挡坝的上游面设置土工布作为反滤层，并且沿充填体远离拦挡坝3的一侧，即充填体向左侧延伸至充填体的中部。从而可以防止未凝结的充填浆料由拦挡坝3处漏出，同时还不会影响充填体内水分的排出，以提高露天坑充填的牢固性。
如图1和图3所示，在第二区域2内的充填体靠近第二区域2外周壁的边缘处开设截水沟5，每隔两级拦挡坝3的堤脚处设有排水沟6，排水沟6沿拦挡坝3的长度方向延伸，且排水沟6的两端均与截水沟5连通。截水沟5采用钢筋混凝土结构，排水沟6采用浆砌片石结构。在雨季来临时，第二区域2内的雨水会通过排水沟6导流至其边缘处的截水沟5内，然后排出至第二区域2外，减少雨水对第二区域2的充填体边缘的冲刷。第一区域1内设有蓄水池7，截水沟5和排水沟6连通至蓄水池7。从而截水沟5和排水沟6内的水可以排至蓄水池7内，对雨水进行收集，后续可以通过水泵将蓄水池7内的水引出。进一步地，第一区域1和第二区域2的边坡表面均进行覆土绿化处理，当雨水对第一区域1和第二区域2的周壁进行冲刷时，可以减少第一区域1和第二区域2的周壁的水土流失。
根据本发明实施例的多区域高落差充填的露天坑可以通过根据本发明上述任一实施例的露天坑多区域高落差充填方法充填而成。
根据本发明实施例的露天坑多区域高落差充填方法以及多区域高落差充填的露天坑。具有施工难度小，充填料消耗量少、充填牢固性和安全性等优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
