一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115853103A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211572804.XA01G22/00(2018.01)(22)申请日2022.12.08A01G24/10(2018.01)A01G24/20(2018.01)(71)申请人华北科技学院A01G24/22(2018.01)地址065201河北省廊坊市三河市燕郊经A01G24/25(2018.01)济开发区学院街806号E03F5/18(2006.01)申请人防灾科技学院E02D3/12(2006.01)(72)发明人易四海景胜强鲁明星郝春明E02D3/00(2006.01)王赟高鹏程仲锐王越C02F3/32(2023.01)张钰瑄C02F1/00(2023.01)(74)专利代理机构北京冠榆知识产权代理事务C02F103/10(2006.01)所(特殊普通合伙)11666专利代理师朱亚琦(51)Int.Cl.E03F5/10(2006.01)A01B79/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法(57)摘要本发明公开一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，充分利用矿井开采引发的大量地表塌陷空间，以净化、存蓄矿井水、利用矿井水资源和修复矿区生态为目的，对地表塌陷空间进行水平平面“净‑蓄‑用”功能分区规划和竖直剖面“隔‑涵‑养”功能土壤重构。在矿区地表塌陷盆地水平平面分布上，依次划分为净水功能区、蓄水功能区和用水功能区三个水资源功能区，净水功能区位于矿区地表塌陷盆地边缘的矿井水自流的上游地带，蓄水功能区位于矿区地表塌陷盆地的中心地带，用水功能区位于矿区地表塌陷盆地的水流的下游地带；在修复矿井土地资源的同时，还可以实现矿区改善水环境、涵养水资源、修复水生态、保障水安全、利用水资源等多重目标。CN115853103ACN115853103A权利要求书1/1页1.一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，在矿区地表塌陷盆地水平平面分布上，依次划分为净水功能区(1)、蓄水功能区(2)和用水功能区(3)三个水资源功能区；净水功能区(1)位于矿区地表塌陷盆地边缘的水流的上游地带，蓄水功能区(2)位于矿区地表塌陷盆地的中心地带，用水功能区(3)位于矿区地表塌陷盆地的水流的下游地带；水流自矿井(4)井口流出，进入到净水功能区(1)，经过净水功能区(1)沉降、生态法初步净化处理后，进入到蓄水功能区(2)，在蓄水功能区(2)，通过重构“海绵”土壤，涵养存蓄矿井水，位于下游的用水功能区(3)，将蓄水功能区(2)蓄存的水在需要时或过量时“释放”并加以利用，促进矿井水资源的利用和生态环境保护。2.根据权利要求1所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，在净水功能区(1)、蓄水功能区(2)和用水功能区(3)的塌陷地表上铺设隔水层(5)。3.根据权利要求2所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，所述隔水层的厚度为0.2‑0.5m，由泥土和粉煤灰经压实而成，隔水层渗透系数<0.1m/d，压实度为1200‑1400KPa。4.根据权利要求2所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，在铺设所述隔水层前，先剥离矿区地表塌陷盆地的表层土壤，并对采动引起的地裂缝进行注浆治理。5.根据权利要求4所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，所述净水功能区(1)构建人工湿地，自上下包括蓄水层、土壤层；土壤层由隔水层剥离土壤、破碎的岩体和粉煤灰组成，在土壤层上栽种水生植物。6.根据权利要求5所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，隔水层剥离土壤、破碎的岩体和粉煤灰的质量之比为4‑5:1:2‑3。7.根据权利要求2所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，蓄水功能区(2)自上而下重构涵水层(6)和种植营养层(7)。8.根据权利要求7所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，所述涵水层采用植物纤维和砂石混合而成，植物纤维占混合物体积的15‑25％，砂石占混合物体积的75‑85％；所述涵水层的持水量>100％，渗透系数>10m/d；其中植物纤维为农作物秸秆、棉或麻，粒径为小于或等于10mm；砂石为煤矸石、河砂、露天矿排土的一种或多种，粒径大于或等于0.1mm。9.根据权利要求4所述的一种利用井工开采沉陷区构建“海绵”矿区的方法，其特征在于，所述种植营养层(7)的厚度为0.3‑0.5m，所述种植营养层(7)由土壤添加有机腐熟物料、腐植酸和微生物菌剂混合制成；混合而成的土壤含有机质至少1.5％；土壤