煤矸石最佳充填厚度控制方法技術(shù)

一種煤矸石最佳充填厚度控制方法，屬于煤矸石農(nóng)業(yè)復(fù)墾方法。該控制方法是在選定的壓實(shí)設(shè)備條件下，首先確定煤矸石的臨界分層厚度，然后根據(jù)總壓實(shí)趟數(shù)最小的目標(biāo)函數(shù)模型確定最佳分層厚度，最后計算充填超高；施工時，采用條帶堆積法充填，采用水準(zhǔn)法控制充填壓實(shí)質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)：(1)等厚分層充填，充填效果最好；最大限度保證均勻性，最大限度減少壓實(shí)趟數(shù)，減小矸石的不穩(wěn)定性和不均勻沉降，保證農(nóng)田平整。(2)臨界厚度控制；在分層充填中，充填厚度不能超過臨界厚度，這是矸石不利工程特性最有效控制方法，有效控制矸石風(fēng)化、脹縮、自燃、腐蝕等不利特性。(3)降低煤矸石充填成本；一方面保證了工程質(zhì)量，另一方面減少了工程成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種煤矸石農(nóng)業(yè)復(fù)墾方法，特別是一種煤矸石最佳充填厚度控制方法。
技術(shù)介紹
煤矸石是采煤和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，將之作為充填材料，充填到采煤沉陷區(qū)域或類似低洼地，覆土后復(fù)墾為農(nóng)用地。這既使煤矸石廢物得到了處理和利用，又使采煤破壞的土地得到復(fù)墾，因此煤矸石充填復(fù)墾被廣泛接受。但是大面積煤矸石充填復(fù)墾時，地表往往出現(xiàn)不均勻沉降，嚴(yán)重影響到該技術(shù)的推廣。目前普遍的解決辦法是分層充填壓實(shí)，減少煤矸石的孔隙度，但是最佳分層厚度和最佳壓實(shí)趟數(shù)等控制關(guān)鍵技術(shù)還不成熟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種煤矸石最佳充填厚度控制方法，解決大面積土地復(fù)墾中地表不均勻沉降問題和煤矸石不利工程特性的控制問題，防止煤矸石風(fēng)化、自燃、腐蝕和濕脹等不利工程性質(zhì)的影響。本專利技術(shù)的目的是要提供一種煤矸石最佳充填厚度控制方法，該控制方法是在選定的壓實(shí)設(shè)備條件下，首先確定煤矸石的臨界分層厚度，然后根據(jù)總壓實(shí)趟數(shù)最小的目標(biāo)函數(shù)模型確定最佳分層厚度，最后計算充填超高；施工時，采用條帶堆積法充填，采用水準(zhǔn)法控制充填壓實(shí)質(zhì)量。所述的臨界分層厚度的確定hL： σ z = p π [ 2 a r c t g B 2 d + B · d d 2 + B 2 4 ] ]]>σ自＝hL·γσ總Sin(45°+φ/2)＝σ總Cos(45°+φ/2)·tgφ+Cσ總＝σZ+σ自解此方程即可得到臨界厚度hL，其中，p為壓實(shí)設(shè)備的壓力，B為滾輪半徑，d為滾輪下陷深度，γ為煤矸石密度，φ為煤矸石內(nèi)摩察角，C為內(nèi)聚力。所述的最佳分層厚度的確定：首先根據(jù)試驗確定不同分層厚度下，煤矸石的最大相對壓實(shí)度Rcm，然后根據(jù)如下公式計算該分層厚度下的壓實(shí)趟數(shù)： R c = R c m ( R c 0 R c m ) 1 N + 1 ]]>其中，Rc為設(shè)計相對壓實(shí)度，Rcm為一定厚度和壓力下最大相對壓實(shí)度，Rc0為煤矸石初始相對壓實(shí)度，最后，根據(jù)下述模型確定最佳分層厚度hopt：hopt≤hL Σ i = 1 H l / h N i = M i n ]]>其中，HL為臨界分層厚度，Ni為在某一分層厚度i下需要壓實(shí)的趟數(shù)。所述的充填超高確定： Δ h = ( R c R c o - 1 ) · h D ]]>其中，Δh為充填超高，Rc為設(shè)計的煤矸石相對壓實(shí)度，Rc0為初始的煤矸石相對壓實(shí)度，hD為充填厚度。所述的條帶堆積法回填，也就是從中間最深處向兩邊逐一回填，運(yùn)輸車將煤矸石沿條帶堆積，推土機(jī)將煤矸石推平到設(shè)計高度(分層厚度加超高)，壓實(shí)機(jī)來回壓實(shí)到最佳趟數(shù)，用水準(zhǔn)法監(jiān)測壓實(shí)質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計的相對壓實(shí)度指標(biāo)為止。所述的水準(zhǔn)法控制充填壓實(shí)質(zhì)量，也是—種間接控制方法，它通過測量的結(jié)果求得控制區(qū)的平均相對壓實(shí)度這一控制指標(biāo)，從而達(dá)到控制目的，設(shè)測得壓實(shí)前矸石厚度為hon，測得壓實(shí)后壓實(shí)量為△hn，煤矸石初始相對壓實(shí)度為Rc0，則壓實(shí)后矸石平均相對壓實(shí)度Rc： R c = R c 0 1 - R s ]]>其中：Rs＝△hn/hon×100％。有益效果，由于采用了上述方案，用于煤矸石作為充填材料在礦區(qū)土地復(fù)墾時的充填復(fù)墾質(zhì)量控制，有效解決煤矸石大面積土地復(fù)墾中地表不均勻沉降問題和煤矸石不利工程特性的控制問題。(1)等厚分層充填，充填效果最好；最大限度保證均勻性，最大限度減少壓實(shí)趟數(shù)，減小矸石的不穩(wěn)定性和不均勻沉降，保證農(nóng)田平整。(2)臨界厚度控制；在分層充填中，充填厚度不能超過臨界厚度，這是矸石不利工程特性最有效控制方法，有效控制矸石風(fēng)化、脹縮、自燃、腐蝕等不利特性。(3)降低煤矸石充填成本；一方面保證了工程質(zhì)量，另一方面減少了工程成本。具體實(shí)施方式該控制方法是在選定的壓實(shí)設(shè)備條件下，首先確定煤矸石的臨界分層厚度，然后根據(jù)總壓實(shí)趟數(shù)最小的目標(biāo)函數(shù)模型確定最佳分層厚度，最后計算充填超高；施工時，采用條帶堆積法充填，采用水準(zhǔn)法控制充填壓實(shí)質(zhì)量。所述的臨界分層厚度的確定hL： σ z = p π [ 2 a r c t g B 2 d + B · d d 2 + B 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種煤矸石最佳充填厚度控制方法，其特征是：該控制方法是在選定的壓實(shí)設(shè)備條件下，首先確定煤矸石的臨界分層厚度，然后根據(jù)總壓實(shí)趟數(shù)最小的目標(biāo)函數(shù)模型確定最佳分層厚度，最后計算充填超高；施工時，采用條帶堆積法充填，采用水準(zhǔn)法控制分層厚度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤矸石最佳充填厚度控制方法，其特征是：該控制方法是在選定的壓實(shí)設(shè)備條件下，首先確定煤矸石的臨界分層厚度，然后根據(jù)總壓實(shí)趟數(shù)最小的目標(biāo)函數(shù)模型確定最佳分層厚度，最后計算充填超高；施工時，采用條帶堆積法充填，采用水準(zhǔn)法控制分層厚度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石最佳充填厚度控制方法，其特征是：所述的臨界分層厚度hL的確定： σ z = p π [ 2 a r c t g B 2 d + B · d d 2 + B 2 4 ] ]]>σ自＝hL·γσ總Sin(45°+φ/2)＝σ總Cos(45°+φ/2)·tgφ+Cσ總＝σZ+σ自解此方程即可得到臨界分層厚度hL，其中，p為壓實(shí)設(shè)備的壓力，B為滾輪半徑，d為滾輪下陷深度，γ為煤矸石密度，φ為煤矸石內(nèi)摩察角，C為內(nèi)聚力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石最佳充填厚度控制方法，其特征是：所述的最佳分層厚度的確定：首先根據(jù)試驗確定不同分層厚度下，煤矸石的最大相對壓實(shí)度Rcm，然后根據(jù)如下公式計算該分層厚度下的壓實(shí)趟數(shù)： R c = R c m ( R c 0 R c m ) 1 N + ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張紹良，侯湖平，丁忠義，陳浮，張黎明，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32