1.本发明属于地质灾害治理领域，具体是一种露天
采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯治理方法。
背景技术：
2.对于露天采矿坑的治理方法，目前可分两个方向：一种为针对大型、超大型规范开采的露天采矿坑，由于开采面积大且为有序开采，主要采取了开挖下一个采矿坑的矿渣回填上一个采矿坑，回填方式多采用抛填。回填形成的场地不能作为工业用地或建筑用地，通常采取恢复植被、复垦为林的处理方法；另一种为原有小型、中小型非规范开采的露天采矿坑，大多坑深壁陡、恢复植被困难且复绿成本高，形成弃置深谷，且因矿山环境治理大多采取“谁开采谁负责”的治理原则，而小型、中小型露天采矿开采企业大多属于上世纪小型矿企无证开采阶段形成的，并未进行有效治理。
3.对于全塌陷采空区的治理技术，目前的治理技术可分两个方向：一种为矿区人迹罕至区域，大多就地绿化治理；一种为人类活动频繁区域，采用了大量的整村搬迁技术，现未形成有效的治理利用技术。
技术实现要素：
4.本发明为了解决上述问题，提供一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法。
5.本发明采取以下技术方案：一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，包括以下步骤。
6.s100～对露天采矿坑、全塌陷采空区实施表土清除、坑壁挖台阶整治以及坑底强夯处理；s200～进行分层回填和分层强夯，逐层回填并强夯加固采矿坑、全塌陷采空区，形成平整的建筑用地；s300～表层隔水处理。
7.所述的步骤s100包括以下方法，s101～表土处理：对采矿坑、全塌陷采空区在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清理，采用挖掘机进行清理，清理深度20?30cm。
8.s102～坑壁处理：表土清理完成后，进行坑壁处理，即对采矿坑、全塌陷采空区坑壁进行阶梯状整修；当坑壁坡度小于1:5时为坑壁不陡，不用进行台阶整修；当坑壁坡度大于1:5时，需进行台阶整修；整修方法为沿原有坡度、高度与分层摊铺厚度等高进行台阶整修；当坑壁坡度大于1：0.5时，在每层回填土回填前进行坑壁整修，高度与强夯加固分层厚度等高进行，并与回填土层同步进行同样能级强夯加固。
9.s103～坑底处理：若松散土厚度大于15m时，先采用挖掘机挖除松土至其厚度小于15m；若松散土厚度小于或等于15m时，直接进行强夯处理。
10.所述的步骤s103中，松散土厚度小于或等于15m时，采用强夯处理方式，强夯能级选择如下：采用选定的强夯能级进行坑底加固。
11.所述的步骤s200包括以下方法，s201～根据采矿坑、全塌陷采空区分布最多的土石料进行回填材料选择；s202～根据采矿坑、全塌陷采空区深度、施工道路修筑条件、填筑材料特性，选择适宜的强夯设备和强夯能级。
12.s203～回填前先进行拟定强夯能级，并根据选定强夯能级确定分层堆填厚度；强夯能级选用4000 kn·m—6000kn·m，分层厚度对应下表进行选择：s204～根据确定的回填分层厚度，按0.5?1m厚度分层堆填、上料摊铺，逐层上料摊铺，直至回填至分层厚度；干旱地区随回填同步洒水增湿至填料最佳含水量的±3%；若填料中有煤矸石时，摊铺时采用煤矸石与粘性土互层方式；具体为每摊铺1m煤矸石后，及时洒水至最佳含水量的粘性土，含水量为±1%?3%，摊铺0.5m粘土层，循环互层填筑至分层厚度，再进行强夯加固施工。
13.s205～按设计强夯能级进行强夯加固；s206～重复s204?s205步骤，至拟作为建筑用场地标高的?4m。
14.所述的步骤s300包括以下方法，s301～当分层回填、分层强夯至拟作为建筑用场地标高的?4m时，开始进行表层黏性土隔水层回填，表层黏性土隔水层厚度大于10cm；s302～回填参数通过现场试验确定；参数选择可采用分层摊铺厚度30cm左右、最佳含水量控制在±2%、振动碾压4?6遍、激振力不小于50t，压实度不小于96%；s303～填完后进行沉降观测，观测周期不少于一年，沉降收敛，沉降速率小于0.015mm/d。
15.与现有技术相比，本发明解决了在城市规模拓展过程中，因城市周边大量存在的露天采矿坑、全塌陷采空区而制约城市发展的问题，提供一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯治理成为建筑用地的方法，解决了城市扩容发展过程中，因露天采矿坑、全塌陷采空区对城市发展形成的人为分割问题、坑深壁陡极不易绿化而影响市容的问题、城市土地紧缺前提下相对低成本造地问题。
附图说明
16.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
17.一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯治理技术，通过对坑底整治、分层回填分层强夯、防止自燃以及表层隔水处理技术来实现，达到满足建设用地的目标。
18.具体实施步骤为：第一步、进行坑底整治：1、表土处理：对采矿坑、全塌陷采空区在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清理，采用挖掘机进行清理，清理深度20?30cm。
19.2、坑壁处理：植物土清理完成后，进行坑壁处理，即对采矿坑、全塌陷采空区坑壁进行阶梯状整修。整修过程中如坑壁较陡，高度较大不易一次完成时，可在每层回填土回填前进行坑壁整修。整个阶梯的分台阶高度可同设计回填土标高设计相一致，坡度顺原状坡度满足高宽比1：0.5?1：2之间，并与回填土层同步进行同样能级强夯加固。
20.3、坑底处理：若松散土厚度大于15m时，先采用挖掘机挖除松土至其厚度小于15m；若松散土厚度小于或等于15m时，直接进行强夯处理。其处理可采用强夯处理方式，强夯能级选择如下：采用选定的强夯能级进行坑底加固。
21.第二步、进行分层回填、分层强夯：1、表土、坑底、坑壁处理后，进行压实度检测，合格后进行分层回填、分层强夯处理。
22.2、回填前，进行填料选择。回填材料本着“因地制宜”的原则，以采矿坑、全塌陷采空区分布最多的煤矸石废弃固体矿料以及砂岩、页岩、泥岩等土石混合料为主。
23.3、回填前先进行拟定强夯能级，并根据选定强夯能级确定分层堆填厚度。强夯能级可选用4000 kn·m—6000kn·m，分层厚度对应下表进行选择：
4、分层回填采用分层堆填方式，按0.5?1m一层分层摊铺，摊铺前结合强夯分层厚度进行提前策划。
24.5、煤矸石作为填料摊铺时，应采取防止自燃的措施。具体可采用煤矸石与粘性土互层方式回填，即每摊铺1m左右厚度的煤矸石后，及时洒水至最佳含水量的粘性土（±1%?3%），北方干旱地区随回填同步洒水增湿至填料最佳含水量的±3%。在煤矸石填料层上，摊铺0.5m左右粘土层，再进行强夯加固施工。
25.6、强夯加固过程逐层检测，合格后方可进行下一步施工。
26.第三步、表层隔水处理1、当分层回填、分层强夯至拟作为建筑用场地标高的?4m时，开始进行表层黏性土隔水层回填。
27.2、表层黏性土隔水层分层摊铺厚度宜为30cm左右，最佳含水量±2%时进行碾压，振动碾压4?6遍，激振力大于50t，压实度不小于96%，具体碾压参数根据现场试验结果进行确定。
28.3、分层厚度提前规划，严禁在表层形成压实厚度小于10cm的薄贴层。
29.4、填完后进行沉降观测，观测周期不少于一年，沉降收敛，沉降速率小于0.015mm/d。技术特征：
1.一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，其特征在于：包括以下步骤，s100～对露天采矿坑、全塌陷采空区实施表土清除、坑壁挖台阶整治以及坑底强夯处理；s200～进行分层回填和分层强夯，逐层回填并强夯加固采矿坑、全塌陷采空区，形成平整的建筑用地；s300～表层隔水处理。2.根据权利要求1所述的露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，其特征在于：所述的步骤s100包括以下方法，s101～表土处理：对采矿坑、全塌陷采空区在长期暴露过程中形成的已生长的植物、植物根系以及生长形成的植物土进行清理，采用挖掘机进行清理，清理深度20?30cm；s102～坑壁处理：表土清理完成后，进行坑壁处理，即对采矿坑、全塌陷采空区坑壁进行阶梯状整修；当坑壁坡度小于1:5时为坑壁不陡，不用进行台阶整修；当坑壁坡度大于1:5时，需进行台阶整修；整修方法为沿原有坡度、高度与分层摊铺厚度等高进行台阶整修；当坑壁坡度大于1：0.5时，在每层回填土回填前进行坑壁整修，高度与强夯加固分层厚度等高进行，并与回填土层同步进行同样能级强夯加固；s103～坑底处理：若松散土厚度大于15m时，先采用挖掘机挖除松土至其厚度小于15m；若松散土厚度小于或等于15m时，直接进行强夯处理。3.根据权利要求2所述的露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，其特征在于：所述的步骤s103中，松散土厚度小于或等于15m时，采用强夯处理方式，强夯能级选择如下：采用选定的强夯能级进行坑底加固。4.根据权利要求3所述的露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，其特征在于：所述的步骤s200包括以下方法，s201～根据采矿坑、全塌陷采空区分布最多的土石料进行回填材料选择；s202～根据采矿坑、全塌陷采空区深度、施工道路修筑条件、填筑材料特性，选择适宜的强夯设备和强夯能级；s203～回填前先进行拟定强夯能级，并根据选定强夯能级确定分层堆填厚度；强夯能级选用4000 kn·m—6000kn
·m，分层厚度对应下表进行选择：强夯能级（kn.m）分层厚度（虚填）（m）40004.5?5.550005.0?6.060005.5?6.5s204～根据确定的回填分层厚度，按0.5?1m厚度分层堆填、上料摊铺，逐层上料摊铺，直至回填至分层厚度；干旱地区随回填同步洒水增湿至填料最佳含水量的±3%；若填料中有煤矸石时，摊铺时采用煤矸石与粘性土互层方式；具体为每摊铺1m煤矸石后，及时洒水至最佳含水量的粘性土，含水量为±1%?3%，摊铺0.5m粘土层，循环互层填筑至分层厚度，再进行强夯加固施工；s205～按设计强夯能级进行强夯加固；s206～重复s204?s205步骤，至拟作为建筑用场地标高的?4m。5.根据权利要求4所述的露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯施工方法，其特征在于：所述的步骤s300包括以下方法，所述的步骤s300包括以下方法：s301～当分层回填、分层强夯至拟作为建筑用场地标高的?4m时，开始进行表层黏性土隔水层回填，表层黏性土隔水层厚度大于10cm；s302～回填参数通过现场试验确定；参数选择可采用分层摊铺厚度30cm左右、最佳含水量控制在±2%、振动碾压4?6遍、激振力不小于50t，压实度不小于96%；s303～填完后进行沉降观测，观测周期不少于一年，沉降收敛，沉降速率小于0.015mm/d。
技术总结
本发明属于地质灾害治理领域，具体是一种露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯治理方法。包括以下步骤。S100～对露天采矿坑、全塌陷采空区实施表土清除、坑壁挖台阶整治以及坑底强夯处理。S200～进行分层回填和分层强夯，逐层回填并强夯加固采矿坑、全塌陷采空区，形成平整的建筑用地。S300～表层隔水处理。平整的建筑用地。S300～表层隔水处理。
技术研发人员：杨印旺 张洁玙 郭伟林 许少强 谢俊平 李学东 李继兵 任冬林 孙建民 史晓宏 贺亚琴
受保护的技术使用者：山西机械化建设集团有限公司
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021/10/28
声明：
“露天采矿坑、全塌陷采空区分层回填强夯治理方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山西机械化建设集团有限公司
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2024年08月13日 ~ 15日 
