准格尔矿区表土场复垦方案研究

准格尔矿区表土场复垦方案研究

0矿山工程与生态环境重建的优化过程露天开采与生态环境重建的一体化，是指综合利用采矿工程、机械工程等相关专业知识和技术，统一评估、规划和设计矿工工程和生态环境，协调发展的秩序和动态过程。该技术的生态环境与技术、过程和时空关系。1准格尔矿区露天矿开采现状1.1表土排弃至内排土场黑岱沟露天矿黄土厚度平均达到49m,目前黄土剥离主要采用轮斗—带式输送机—排土机连续工艺,将表土排弃至内排土场。按照设计,带式输送机的布置与长度如图1、图2和表1所示:从图表中可以看出,目前系统向黑岱沟内排土场上部轮斗排土距离大约3.5km左右,到2010年排土运距大约为4.1km左右,轮斗系统运输剥离物的运距是逐年增加的。1.2黑岱沟排土场哈尔乌素露天煤矿表土剥离采用单斗—卡车间断工艺,首采区剥离物前几年排向外排土场(黑岱沟排土场),外排土场选择在首采区拉沟位置的西北侧,黑岱沟的中上游。为了扩大外排土空间,外排土场将与内排土场的西端帮部位连在一起形成统一的排土空间。目前排土运距为3km,随着工作面的推进,排土运距也将增加。2哈尔乌素露天煤矿排土场复垦表土来源鉴于哈尔乌素露天煤矿目前面临的排土场复垦表土资源不足的情况,提出解决表土来源的办法。首先,可以考虑从矿区外部获取表土资源,来完成哈尔乌素露天煤矿排土场的复垦;其次,黑岱沟露天煤矿表土资源充足2.1调湿式调湿风导土场排土场复垦设计对黑岱沟露天煤矿轮斗挖掘机开采表土流向列以下两个方案:方案一:表土全部运往黑岱沟露天煤矿内排土场。轮斗挖掘机采下的表土通过端帮带式输送机运至内排土场,由排土机排弃。方案二:表土运往黑岱沟露天煤内排土场和运往哈尔乌素露天矿排土场(包括外排土场和内排土场)。轮斗挖掘机采下的表土通过端帮带式输送机运往哈尔乌素进行排土场土地复垦,其运距为4.0km左右,这与表土直接运往黑岱沟内排土场运距差距不大。并且当黑岱沟露天煤矿一采区结束,转向二采区后,两矿将平行开采,往哈尔乌素内排土场排土运距将进一步减小,如图3所示。黑岱沟露天矿黄土覆盖层大约49m,表土资源充足,一套轮斗系统采掘量完全可以满足哈尔乌素复垦要求。因此设计上部一套轮斗挖掘机采下的表土通过带式输送机运往哈尔乌素进行排土场土地复垦;其余轮斗挖掘机采下的表土运至内排土场,由排土机排弃,其运输距离为3.8km。2.2利用哈尔乌素进行排土场(1)优点:(1)方案二在运距方面与方案一差距不大,但是方案二可以充分利用黑岱沟露天煤矿的表土资源,从而避免了哈尔乌素外排土场从更远的地方调土复垦,减少了复垦投资;(2)可以使排土与复垦同时进行,有效地减少环境破坏;(3)采用连续工艺进行黄土运输比采用汽车运输费用低,可以减少复垦费用;(4)当黑岱沟露天矿转向二采区开采时,将黑岱沟表层黄土运往哈尔乌素内排土场距离更近,经济效益更高。(2)缺点:(1)需要在端帮重新铺设带式输送机,增加了工程量,也增加了初期投入;(2)带式输送机跨越两个矿区,布置较复杂。2.3案例分析2.3.1复垦台阶最小工作平盘宽度wsf排土台阶的最小工作平盘宽度主要取决于所采用的排土工艺和排土台阶高度,如图4所示式中Bc——安全距离,m;其取值与排土台阶高度有关,当H=10,12,16,20,25,30,40m时;e=15,16,18,20,22,24,27m。复垦台阶最小工作平盘宽度组成如图5所示:式中Bc——安全距离,m;β值取决于复垦方向,当复垦方向为农业、一般林业、经济林业、建筑、牧业时,β分别取5~10°,30~35°,15~20°,10~15°,30°通过上述模型计算,结合实际情况,确定出哈尔乌素外排土场(黑岱沟排土场)的组成参数(见表2)。这样既增加了排土场的稳定性,又有利于复垦种植和防止水土流失。2.3.2土场复土量排土场复土量计算公式:式中V——排土场复土量,mS——排土场占地面积,mh——排土台阶高度,m;α——复垦边坡角,(°);lhh2.3.3覆盖厚度的确定哈尔乌素露天煤矿要进行复垦的场地主要是内排土场、黑岱沟排土场。按照设计哈尔乌素首采区每年剥离量见表3。将排放的剥离岩石经推土机推平整形后,在黑岱沟排土场将平盘不小于1m(按1m计算)厚度,边坡3~5m(按4m计算)厚度的黄土覆盖在上面。按照设计的排土场各参数,由公式3可以得出,黑岱沟排土场需要的表土量为:(5.06-2.34)×1+2.7×4=8.13Mm根据表2排土场的排土容积和表3所示的露天矿排土计划,计算得出黑岱沟排土场5a内全部排完,为了尽快复垦,在排土场到界后,表土铺设也应完成,可以认为其假设6a铺设完成,则每年需要表土1.355Mm哈尔乌素露天矿剥离为卡车运输,目前剥离物运输成本为8.7元/m3复土场复土量计算模型建立的背景(1)剥离与土地复垦一体化作业有着非常优越的条件,可以产生明显的时间效益和经济效益(2)对提出的新方案和原方案定性定量分析,得出将黑岱沟露天矿表土通过带式输送机运往哈尔乌素排土场进行复垦技术上可行、经济上合理。新方案通过移设胶带,增加初期投资2000万元,节约复垦费用5120万元,产生3120万元经济效益,并有效地减少了环境破坏。(3)利用表土流向模型和复垦优化模型对表土来向和去向进行优化,使表土剥离与复垦一体化更加合理有效;建立的复土量计算