基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法，屬于礦山環(huán)境保護技術領域。該方法包括：確定條帶末端排水口的數(shù)量和尺寸；根據(jù)充填泥沙的特征粒徑，按照保土、透水及防淤堵準則，結合室內試驗確定沉沙排水用三種土工布的結構與材料；布設條帶末端排水口土工布擋墻，強化沉沙排表層積水；條帶內泥沙充填，更換處置條帶末端的土工布擋墻，強化排除充填泥沙中的過飽和水。采用本發(fā)明方法可減輕排水溝渠淤積，可縮短復墾工期。
【專利說明】
基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于礦山環(huán)境保護技術領域，特別涉及高潛水位平原礦區(qū)基于土工布的引 黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法。 技術背景
[0002] 中國的東部平原礦區(qū)，由于地下潛水位較高，采煤沉陷后積水情況嚴重，有些礦區(qū) 的耕地損失量能達到50%以上。對于該類礦區(qū)土地復墾的研究最早引起了各方學者的重 視。自二十世紀八十年代起，中國采煤沉陷地的土地復墾工作逐步蓬勃開展起來，并形成了 相應的工程技術體系（胡振琪，卞正富，成樞，等.土地復墾與生態(tài)重建[M].徐州：中國礦業(yè) 大學出版社，2008:263_272;Hu Z Q，Xiao W.Optimization of concurrent mining and reclamation plans for single coal seam:a case study in northern Anhui,China [J] .Environmental Earth Sciences，2013,68(5): 1247-1254)，包括："挖深墊淺"技術、充 填"技術、"直接利用"和疏排法"等。但是對于中國東部高潛水位平原礦區(qū)，由于地表大范圍 積水，且積水深度較深，"直接利用法"和"疏排法"無法使用，而傳統(tǒng)的"挖深墊淺"技術耕地 恢復率低，復墾后的耕地質量較差（胡振琪，卞正富，成樞，等.土地復墾與生態(tài)重建[M].徐 州：中國礦業(yè)大學出版社，2008: 263-272 )，而充填復墾技術由于充填物料(主要是粉煤灰、 煤矸石)存在數(shù)量的有限性和潛在的污染性(胡振琪，戚家忠，司繼濤.不同復墾時間的粉煤 灰充填復墾土壤重金屬污染與評價[J].農業(yè)工程學報，2003,19(2) :214-218;Dong J H，Yu M，Bian Z F,et al.The safety study of heavy metal pollution in wheat planted in reclaimed soil of mining areas in Xuzhou,China[J].Environmental Earth Sciences，2012，66(2): 673-682;徐良驥，黃璨，章如芹，等.煤矸石充填復墾地理化特性與 重金屬分布特征[J].農業(yè)工程學報，2014,30(5) :211-219)，使得這一技術的應用也受到了 限制。我國東部高潛水位采煤沉陷地因其獨有的特性，亟需尋找一種廉價、環(huán)保、量足的新 型充填復墾材料。針對部分礦區(qū)靠近黃河的優(yōu)點，引用黃河泥沙充填復墾，不僅可以合理利 用黃河水沙資源，而且能夠最大限度地增加耕地面積，緩解礦區(qū)人地矛盾;在恢復耕地的同 時十分有利于降低黃河河床高程，提高防洪效益，能夠解決黃河清淤泥沙處置難題;壓煤村 莊搬迀選址不再是難題，而且搬迀村民也不用遠離鄉(xiāng)土，耕地資源的恢復有利于社會的和 諧穩(wěn)定。
[0003] 國內采煤沉陷地的引黃充填排水工藝多借鑒引黃放淤改土和固堤的相關工藝。在 放淤改土施工中，無論是采用管道輸水放淤、還是渠道引水放淤，均需要在待淤沙區(qū)域預先 修筑格堤和退水渠（溝），然后在靠近退水渠（溝）的一側格堤上開挖排水口，再在排水口上 鋪設塑料布或土工布作為溢流堰進行排水(李興平，趙仁榮.黃河溫孟灘放淤改土工程措施 [J].人民黃河，1998，20(9): 7-9;蘇茂林，何平安.黃河溫孟灘放淤改土施工技術簡介[J]. 人民黃河，2003，25(1): 28-30)。另外一種常用的排水方法是在格堤內部鋪設排水管道進行 排水(耿明全，曹文中.黃河下游放淤固堤施工應注意的問題[J].中國水利，2003,（8) :63-64;張穎，楊逆，尚杰.黃河山東槐蔭段放淤固堤工程質量管理[J].黃河水利職業(yè)技術學院 學報，2010,22(2) :21-23)。除了在靠近退水渠(溝)一側的格堤上采用溢流堰或排水管進行 排水外，引黃放淤固堤工程還在淤背土體中使用水平碎石盲溝、土工席墊及水平和豎向PVC 滲管等主動排水技術，以加速其排水固結(劉小文，許成承，沈細中，等.排水措施對黃河堤 防淤背體排水效果試驗研究[J].巖土力學，2010，31 (11): 3563-3568;劉小文，耿小牧，彭忠 福，等.黃河放淤固堤工程淤背體排水固結規(guī)律分析[J].南昌大學學報(工科版），2011a，33
[3] :265-268;劉小文，許成承，沈細中.碎石盲溝排水對黃河放淤固堤工程淤背體固結影響 [J].水文地質工程地質，2011b，38(l) :81-85)，其中使用水平和豎向PVC滲管的排水效果最 好。引黃河泥沙復墾采煤沉陷地的最終目的是再造高質量耕地，引黃放淤固堤的淤背土體 中使用的水平碎石盲溝、土工席墊及水平PVC滲管等主動排水技術對于復墾農田后期耕作 過程保水不利。
[0004] 針對黃河泥沙充填復墾采煤沉陷地的排水方法，本
【申請人】提出過"黃河泥沙復墾 采煤沉陷地的充填復耕方法"專利(ZL 201310192516.6)。該專利排水時在末端圍堤排水口 前端僅采用一層土工布阻擋措施，在連續(xù)充填過程中持續(xù)排水，土工布受到的側向壓力較 大，容易變形淤堵失效。因此土工布雖然起到了一定攔截黃河泥沙排走清水的目的，但還是 有部分細粒徑泥沙(黏粒和粉粒)被排走，且容易淤堵而導致后期排水基本停止。
[0005] 總體來看，現(xiàn)有引黃河泥沙充填復墾采煤沉陷地的排水技術存在如下不足：（1)現(xiàn) 有引黃河泥沙連續(xù)充填過程中持續(xù)排明水速度太快，僅適用于充分長的充填條帶，當充填 條帶較短時，黃河泥沙沒有足夠長的沉淀路徑，雖然使用了土工布阻擋措施，仍然會造成較 多的細粒徑泥沙(黏粒和大部分粉粒)隨排水流失，既淤積周圍排水溝渠，又使得沉降在充 填區(qū)域內的泥沙養(yǎng)分含量降低；（2)條帶末端使用的土工布更換困難，當其因淤堵失效后會 阻礙充填區(qū)域淤積泥沙中的底部過飽和水的側向排除，使得充填泥沙只能靠向下滲透排 水，排水慢且效率低下，延長了復墾工期。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為解決上述難題，提出一種基于土工布的引黃充填復墾條帶末端 強化沉沙排水方法，通過科學合理地確定條帶末端排水口的數(shù)量、寬度與深度，篩選沉沙排 水用土工布的結構與材料，在條帶末端圍堤排水口上布設兩道土工布擋墻，以快速沉淀泥 沙，排走清水，為縮短復墾時間奠定基礎，最終為引黃河泥沙充填復墾高潛水位平原礦區(qū)采 煤沉陷地的現(xiàn)場實施提供技術支撐。
[0007] 本發(fā)明提出一種基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法，其特征 在于:該方法包括以下步驟：
[0008] (1)確定條帶末端排水口數(shù)量和尺寸；
[0009] (2)根據(jù)充填泥沙的特征粒徑，按照保土、透水及防淤堵準則，結合室內試驗確定 沉沙排水用三種土工布的結構與材料；
[0010] (3)布設條帶末端排水口土工布擋墻，強化沉沙排表層積水；
[0011] (4)條帶內泥沙充填，更換處置條帶末端的土工布擋墻，強化排除充填泥沙中的過 飽和水。
[0012] 本發(fā)明優(yōu)點和積極效果在于：
[0013] (1)可減輕排水溝渠淤積:通過在條帶末端排水口處使用兩道土工布擋墻，其中第 二道為雙層結構，可以較大幅度地降低排水含沙量，減輕排水溝渠泥沙淤積；
[0014] (2)可縮短復墾工期：由于在每個充填條帶末端圍堤上設置了多個排水口，同時增 大了排水口的斷面面積，選取的第一道擋墻土工布孔徑較大，透水性和支撐力強，不宜淤 堵，第二道擋墻土工布孔隙較小，兩者結合既能攔截細粒徑泥沙，又能快速排走表層積水 (明水)和深層泥沙中的過飽和水(暗水），加速充填泥沙的固結進程，縮短整個復墾工期。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明方法流程圖；
[0016] 圖2條帶末端土工布攔沙排水俯視圖；
[0017]圖3條帶末端土工布攔沙排水正視圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明提出的基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法，結合附圖 及實施例詳細說明如下：
[0019] 本發(fā)明提出的基于土工布的引黃充填復墾條帶末端強化沉沙排水方法流程如圖1 所示，包括以下步驟：
[0020] (1)確定條帶末端排水口數(shù)量和尺寸：為加快水沙充填過程中的表層積水（明水） 和后期充填飽和泥沙中的過飽和水（暗水)排除速率，應盡可能增加條帶末端的排水口數(shù) 量，如圖2所示，充填過程中的明水及后期飽和泥沙中的暗水都需要通過排水口③排入條帶 末端預先開挖的排水溝渠⑥中；但在條帶末端圍堰土堤寬度和充填水沙流量一定的情況 下，排水口數(shù)量的選擇應保證圍堰土堤不潰壩;排水口的數(shù)量選擇還需要與其自身的尺寸 選擇結合起來統(tǒng)一考慮;為保證條帶內充填水沙的排水速率，每一個排水口的深度設計成 與圍堰土堤等高，其寬度與充填水沙的流量、排水口數(shù)量等有關;在實際充填過程中，排水 口的寬度和數(shù)量要根據(jù)野外工程排水的快慢、施工的便利程度及防止?jié)蔚仍瓌t綜合考慮 后選擇：
[0021 ] (11)確定排水口深度:假設每一條帶內充填水沙的流量為Q，條帶寬度為W，排水口 的數(shù)量為η，每個排水口的寬度為b，排水口深度為h;確定排水口深度h與圍堰土堤高度相 同；根據(jù)每一條帶充填前土壤剝離總厚度及設計泥沙充填高程，確定堆存形成的圍堰土堤 高度；
[0022] (12)每一條帶內水沙流經(jīng)每個排水口時的斷面平均流速
為保證排水過程 中土堤不潰壩，水沙流經(jīng)每個排水口時的斷面流速應小于某個限值Vm，即該流速滿足
;其中，Vm根據(jù)圍堰土堤的土壤質地及壓實情況等因素后確定;得到排水口的數(shù)量η 和每個排水口的寬度b的乘積滿足
[0023] (13)根據(jù)防潰堤原則，確定相鄰排水口的間隔;根據(jù)每一條帶的寬度W，相鄰排水 口的間隔以及步驟(12)確定的排水口的數(shù)量η和每個排水口的寬度b的乘積關系，確定排水 口的多個數(shù)量值及相應的每個排水口的寬度范圍；
[0024] (14)根據(jù)野外工程排水的快慢、施工的便利程度綜合最終確定排水口的數(shù)量及每 個排水口的寬度；
[0025]本實施例引黃充填復墾條帶末端設置排水口的數(shù)量、深度和寬度選擇過程如下： [0026] (11)本實施例中每一條帶長度為200m，寬度為15m，如圖2中所示，管道①的水沙輸 送流量為〇. 14m3/s，水沙輸送濃度為500kg/m3;條帶充填前剝離其全部表土和部分心土，剝 離總厚度至少為70cm，按照外側為表土、內側為心土的堆放形式在條帶四周形成圍堰土堤 ②;圍堪土堤的堤頂至條帶底部的尚度約為2.0m;
[0027] (12)本實施例圍堰土堤內側的心土質地類型為粉壤土，土堤防侵蝕潰壩的流速一 般應不大于0.07m/s，本實施例中排水口的深度與土堤堤頂至條帶底部的高度一致，為 2.0m，因此，
[0028] (13)排水口數(shù)量越多，排水口之間的間隔數(shù)也越多，為防止排水口之間的間隔土 堤在排水過程中被沖毀，相鄰排水口之間的間隔距離應不小于2.5m(根據(jù)圍堰土堤的土壤 質地、土壤壓實情況及排水口流速綜合考慮選?。划斉潘诘臄?shù)量η = 3時，各排水口之間 的間隔距離總和應不小于l〇.〇m，因此排水口寬度應滿足:0.33m彡b彡1.67m。考慮排水口的 施工方便程度及布設的土工布支撐力限制，排水口寬度可以選擇0.5~1.5m。當排水口的數(shù) 量η = 4時，各排水口之間的間隔距離總和應不小于12.5m，因此排水口寬度應滿足:0.25m彡 b<0.625m，為施工方便，排水口寬度可以選擇為0.5m。
[0029] (14)本實施例中選擇的排水口數(shù)量為4個，寬度為0.5m，深度為2. Om，如圖2中的③ 所示。
[0030] (2)根據(jù)充填泥沙的特征粒徑，按照保土、透水及防淤堵準則，結合室內試驗篩選 沉沙排水用三種土工布的結構與材料:為保證邊充填邊排水過程中盡可能攔截細顆粒泥 沙，提高條帶內沉降泥沙的養(yǎng)分，同時降低排水中的泥沙含量，應根據(jù)充填泥沙的特征粒 徑，按照保土準則、透水準則及防淤堵準則篩選沉沙排水用土工布，并結合室內充填排水模 擬試驗篩選出最佳的沉沙排水用土工布結構和材料。
[0031] (21)確定第一種土工布:充填泥沙特征粒徑測試:首先采集用作采煤沉陷區(qū)充填 物料的黃河泥沙的代表性樣品，室內自然風干過篩后進行樣品前處理，再利用傳統(tǒng)的篩分_ 沉降法或激光粒度儀進行測試，得出泥沙樣品的粒徑分布曲線，通過數(shù)值擬合反算出泥沙 樣品的特征粒徑，包括(110、(15()、(16()、(185，(11()、(15()、(16()、(185分別表不體積或質量百分比為10%、 50%、60 %和85%的泥沙粒徑小于的某值分別對應的粒徑;根據(jù)充填泥沙特征粒徑d85，選取 鋼塑(加筋)土工格柵，孔隙直徑大于特征粒徑d 85;
[0032] (22)確定第二種土工布：
[0033] (221)按照保土準則篩選出土工布:利用土工布等效孔徑儀測定初選土工布的等 效孔徑，再篩選等效孔徑滿足保土準則的土工布，即：〇9<Bs · d85,式中，095為土工布等效 孔徑，Bs為與被保護泥沙的類型、級配、織物品種和狀態(tài)有關的經(jīng)驗系數(shù)，一般取值為1~2， 其取值根據(jù)泥沙樣品的不均勻系數(shù)Cu大小確定，
[0034] (222)按照透水準則進一步篩選步驟(221)篩選出的土工布;首先采用常水頭滲透 試驗方法測定黃河泥沙樣品的滲透系數(shù)ks，再利用試驗儀器測定土工布的垂直滲透系數(shù)kg， 篩選出滿足透水準則的土工布:kg>10ks;
[0035] (223)通過土工布淤堵試驗篩選經(jīng)過步驟(221)保土和步驟(222)透水準則篩選后 的土工布;使用梯度比試驗方法進一步篩選前兩輪試驗篩選通過的土工布，篩選出滿足防 淤堵準則的土工布：
式中，GR為梯度比，h為土工布及其上方25mm泥沙樣的水力梯 度，i2為土工布上方25mm~75mm泥沙樣的水力梯度；
[0036] (224)在經(jīng)過步驟(221)保土、（222)透水和（223)防淤堵準則三輪篩選后，對篩選 出的土工布在室內玻璃模型槽內開展黃河泥沙充填排水模擬試驗，選定土工布。
[0037] (23)確定第三種土工布:第三種土工布采用高密度聚乙烯材料制成的高強度塑料 框架，孔隙直徑為2~5mm。
[0038] 本實施例土工布篩選具體過程如下：
[0039] (21)確定第一種土工布:充填泥沙特征粒徑測試:首先采集用作采煤沉陷區(qū)充填 物料的黃河泥沙的代表性樣品，室內自然風干過篩后進行樣品前處理，再利用傳統(tǒng)的篩分_ 沉降法或激光粒度儀進行測試，得出泥沙樣品的粒徑分布曲線，通過數(shù)值擬合反算出泥沙 樣品的特征粒徑，包括(110、(15()、(16()、(185等，(11()、(15()、(16()、(185分別表不體積或質量百分比為 10 %、50 %、60 %和85 %的泥沙粒徑小于的某值分別對應的粒徑;通過激光粒度儀測試得出 的黃河泥沙樣品的特征粒徑 di〇 = 0.101mm，d5Q = 0.163mm，d6Q = 0.177mm，d85 = 0.232mm;第一 種土工布選取鋼塑(加筋)土工格柵(通過多次調研土工布生產廠家選定），如圖2和圖3中的 ④所示，孔隙直徑為〇. 3~1.0mm，具有較大的側向抗壓力，與充填水沙直接接觸，能減小充 填水沙流速，快速排水并能攔截部分泥沙。
[0040] (22)確定第二種土工布：
[0041] (221)為篩選出滿足擋沙要求的土工布，需要準確測定土工布的等效孔徑095,根據(jù) 文獻研究和工程實踐調研，進行室內土工布初步篩選，利用土工布等效孔徑儀測定初選土 工布的等效孔徑，按照保土準則:〇95<Bs · d85篩選土工布，Bs的取值根據(jù)泥沙樣品的不均勻 系數(shù)Cu大小確定，一般取值為1~2;本實施例中泥沙樣品的不均勻系數(shù)
，因此Bs 的取值為1，篩選出的土工布的等效孔徑〇95 < 0.232mm;
[0042] (222)在按照保土準則篩選出部分滿足要求的土工布后，還需要按照透水準則進 一步篩選，以最大程度的滿足黃河泥沙的滲水速率;首先采用常水頭滲透試驗方法測定黃 河泥沙樣品的滲透系數(shù)，再利用試驗儀器測定土工布的垂直滲透系數(shù)，按照透水準則：kg> 10k s篩選土工布；
[0043] (223)在經(jīng)過保土和透水準則篩選后，還需要通過土工布淤堵試驗篩選出不容易 發(fā)生淤堵的土工布。使用梯度比試驗方法進一步篩選前兩輪試驗篩選通過的土工布，按照 防淤堵準則:GR〈3進行篩選；
[0044] (224)在經(jīng)過保土、透水和防淤堵準則三輪篩選后，得出針刺無紡250g和300g 土工 布能滿足要求。在室內玻璃模型槽內使用這兩種土工布開展黃河泥沙充填排水模擬試驗， 結果表明使用針刺無紡300g 土工布處理的排水含沙量最低、玻璃槽內的表層泥沙粉粒含量 最高;使用針刺無紡250g土工布處理的玻璃槽內的表層泥沙極細砂粒含量最高，加速后期 充填泥沙中過飽和水的排除效果最好。
[0045] (23)通過室內試驗篩選出的針刺無紡250g和300g 土工布，在實際應用到野外工程 時，應設法增大其側向抗變形能力。經(jīng)過調研多家土工布生產廠家，最終選取兩層復合立體 土工布排水網(wǎng)，步驟(22)確定的土工布作為第一層土工布為針刺無紡250g或300g土工布， 起攔沙降速作用，第三種土工布即為第二層，采用高密度聚乙烯材料制成的高強度塑料框 架，孔隙直徑為2~5mm，起支撐作用。
[0046] (3)布設條帶末端排水口 土工布，強化沉沙排明水:在每個排水口布設兩道土工布 擋墻，實現(xiàn)強化沉沙排水。采用步驟(21)確定的土工布作為第一道土工布擋墻在排水口前 端，為單一土工布，具有較大的側向抗壓力，與充填水沙直接接觸，起減小充填水沙流速與 攔截部分泥沙的作用。步驟(22)、（23)確定的土工布，固定在一起作為第二道土工布擋墻布 設在排水口后端，步驟(22)確定的土工布作為第一層土工布孔徑較小，起攔截泥沙作用，步 驟(23)確定的土工布作為第二層土工布孔徑較大，支撐力較大，起支撐作用。
[0047] (31)本實施例中排水口前端第一類土工布可以選取鋼塑(加筋)土工格柵(通過多 次調研土工布生產廠家選定），如圖2和圖3中的④所示，孔隙直徑為0.3~1.0mm，具有較大 的側向抗壓力，與充填水沙直接接觸，能減小充填水沙流速，快速排水并能攔截部分泥沙。 [0048] (32)本實施例中排水口后端選用兩層復合立體土工布排水網(wǎng)，如圖2和圖3中的⑤ 所示，第一層土工布為針刺無紡250g或300g土工布，起攔沙排水作用，針刺無紡250g土工布 的等效孔徑為〇. 118~0.164mm，針刺無紡300g 土工布的等效孔徑為0.113~0.142mm。第二 層為高密度聚乙烯材料制成的高強度塑料框架，孔隙直徑為2~5mm，支撐力較大，起支撐作 用。兩層土工布固定在一起，容易根據(jù)淤堵情況隨時更換。
[0049] (4)更換處置條帶末端的土工布擋墻，強化排暗水:待條帶內泥沙充填達到設計高 程，明水排盡后，應先移走第二道土工布擋墻（圖2和圖3中的⑤），清理干凈第一和第二道擋 墻之間通道上的泥沙(直接回填到圍堰土堤內側的充填區(qū)），以加速排干已充填沉沙中的暗 水。如有必要，也可移除第一道土工布擋墻（圖2和圖3中的④）以加速暗水的排除，移除時機 一般以充填泥沙達到30%~45%的固結度，保證拆除第一道土工布擋墻后充填泥沙不坍塌 為宜。若是采用多次充填工藝，應在條帶兩次充填的間歇期，待明水排盡后，更換安置新的 第二道土工布擋墻，并對第一道擋墻的出露部分進行清洗或更換新的第一道土工布擋墻， 保障下次充填時的強化沉沙排水效果。
【主權項】
1. 一種基于±工布的引黃充填復星條帶末端強化沉沙排水方法，其特征在于：該方法 包括W下步驟： (1) 確定條帶末端排水口數(shù)量和尺寸； (2) 根據(jù)充填泥沙的特征粒徑，按照?！馈⑼杆胺烂於聹蕜t，結合室內試驗確定沉沙 排水用立種±工布的結構與材料； (3) 布設條帶末端排水口 ±工布擋墻，強化沉沙排表層積水； (4) 條帶內泥沙充填，更換處置條帶末端的±工布擋墻，強化排除充填泥沙中的過飽和 水。2. 如權利要求1所述的引黃充填復星條帶末端強化沉沙排水方法，其特征在于，所述的 步驟(1)具體包括： (11) 確定排水口深度:假設每一條帶內充填水沙的流量為Q，條帶寬度為W，排水口的數(shù) 量為n，每個排水口的寬度為b，排水口深度為h;確定排水口深度h與圍堪±堤高度相同；根 據(jù)每一條帶充填前±壤剝離總厚度及設計泥沙充填高程，確定堆存形成的圍堪±堤高度； (12) 每一條帶內水沙流經(jīng)每個排水口時的斷面平均流速為該流速滿足^ <喘;其 中，Vm根據(jù)圍堪±堤的±壤質地及壓實情況確定;得到排水口的數(shù)量η和每個排水口的寬度 b的乘積滿足： (13) 根據(jù)圍堪±堤的±壤質地、±壤壓實情況及排水口流速綜合確定相鄰排水口的間 隔;根據(jù)每一條帶的寬度W，相鄰排水口的間隔W及步驟（12)確定的排水口的數(shù)量η和每個 排水口的寬度b的乘積關系，確定排水口的多個數(shù)量值及相應的每個排水口的寬度范圍； (14) 根據(jù)野外工程排水的快慢、施工的便利程度綜合最終確定排水口的數(shù)量及每個排 水口的寬度。3. 如權利要求1所述的引黃充填復星條帶末端強化沉沙排水方法，其特征在于，所述的 步驟(2)具體包括： (21) 確定第一種±工布:充填泥沙特征粒徑測試，首先采集用作采煤沉陷區(qū)充填物料 的黃河泥沙的代表性樣品，室內自然風干過篩后進行樣品前處理，再利用傳統(tǒng)的篩分-沉降 法或激光粒度儀進行測試，得出泥沙樣品的粒徑分布曲線，通過數(shù)值擬合反算出泥沙樣品 的特征粒徑dio、d日日、d6〇、d8日;dio、d日日、d6〇、d8日分別表示體積或質量百分比為10%、50%、60% 和85 %的泥沙粒徑小于的某值分別對應的粒徑，根據(jù)充填泥沙特征粒徑ds5，選取鋼塑±工 格柵，孔隙直徑大于特征粒徑ds5; (22) 確定第二種±工布： (221) 按照保±準則篩選出±工布:利用±工布等效孔徑儀測定初選±工布的等效孔 徑，再篩選等效孔徑滿足?！罍蕜t的±工布，即：化5《Bs · d85,式中，〇95為±工布等效孔徑， Bs為與被保護泥沙的類型、級配、織物品種和狀態(tài)有關的經(jīng)驗系數(shù)，其取值根據(jù)泥沙樣品的 不均勻系數(shù)Cu大小確定， (222) 按照透水準則進一步篩選步驟(221)篩選出的±工布;首先采用常水頭滲透試驗 方法測定黃河泥沙樣品的滲透系數(shù)ks，再利用試驗儀器測定±工布的垂直滲透系數(shù)kg，篩選 出滿足透水準則的±工布:kg〉lOks; (223) 通過±工布渺堵試驗篩選經(jīng)過步驟(221)?！篮筒襟E(222)透水準則篩選后的± 工布;使用梯度比試驗方法進一步篩選前兩輪試驗篩選通過的±工布，篩選出滿足防渺堵 準則的±工布:(一?=1；-<3;式中，GR為梯度比，1功±工布及其上方25mm泥沙樣的水力梯度， 12為±工布上方化mm~75mm泥沙樣的水力梯度； (224) 在經(jīng)過步驟(221)?！?、（222)透水和（223)防渺堵準則Ξ輪篩選后，對篩選出的 ±工布在室內玻璃模型槽內開展黃河泥沙充填排水模擬試驗，選定±工布； (23)確定第立種±工布：第立種±工布采用高密度聚乙締材料制成的高強度塑料框 架，孔隙直徑為2~5mm。4. 如權利要求1所述的引黃充填復星條帶末端強化沉沙排水方法，其特征在于，所述的 步驟（3)具體包括:在每個排水口布設兩道±工布擋墻，用于強化沉沙排水，將上述步驟 (21)確定的±工布作為第一道±工布擋墻設置在排水口前端，用于減小充填水沙流速與攔 截部分泥沙;將上述步驟(22)和(23)確定的±工布固定在一起，作為第二道±工布擋墻布 設在排水口后端，步驟(22)確定的±工布用于攔截泥沙，步驟(23)確定的±工布用于支撐。5. 如權利要求1所述的引黃充填復星條帶末端強化沉沙排水方法，其特征在于，所述的 步驟(4)具體包括:采用一次填充，待條帶內泥沙充填達到設計高程，表層積水排盡后，先移 走第二道±工布擋墻，清理干凈第一和第二道擋墻之間通道上的泥沙，W加速排干已充填 沉沙中的過飽和水或一并移除第一道±工布擋墻W加速過飽和水的排除，移除時機W充填 泥沙達到30%~45%固結度;采用多次充填工藝，在一次充填結束待表層積水排盡后，更換 安置新的第二道±工布擋墻，并對第一道擋墻的出露部分進行清洗或更換新的第一道±工 布擋墻。
【文檔編號】E02D3/10GK106087956SQ201610692862
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月19日 公開號201610692862.4, CN 106087956 A, CN 106087956A, CN 201610692862, CN-A-106087956, CN106087956 A, CN106087956A, CN201610692862, CN201610692862.4
【發(fā)明人】胡振琪, 王培俊
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)