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应用煤矸石回填场地

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2019-12-02 12:56

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　　1、概况

　　煤矸石为煤矿开采过程和选煤厂生产过程中产生的废渣，煤矿经过多年开采，煤矸石堆积如山。20世纪80年代以来，由于机械化采掘程度的提高和煤层开采深度加深，煤矿排放的矸石大量增加，我国煤炭系统多年积存下来的矸石达10亿t以上，现在每年还要排放近1亿t。众多矸石山不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物会污染大气和水源，造成严重的后果，其中所含的黄铁矿易被空气氧化，放出大量热量可以促使煤矸石自燃，燃烧时散发出有毒气体，使矸石山附近居民患慢性支气管炎和哮喘者增多，树木枯萎，庄家减产。煤矸石受雨水冲刷又会淤积河流、污染水源。矸石山滑坡事故常会造成人员伤亡事故。因此煤矸石的处理和利用问题是一个重要课题，而将其作为各种场地的回填料不失为解决上述问题的一个有效方法。我们通过研究、实验分析，总结出一套较为可行的回填场地的方法。

　　2、填充工艺

　　2.1原料选择

　　煤矸石表面粘附着一定量的煤，仍存在燃烧的可能性。煤矸石在含水量较高时，形成煤泥而失去强度，易变形，对场地损害较大，因此首先要进行烧矢量试验。凡烧矢量大于16%的煤矸石不得用作场地填充料。为指导施工，还要进行重型标准击实试验、含水量试验、液塑限联合测定试验等。试验方法和土工试验方法相同。

　　2.2填充程序

　　2.2.1填筑前将原地表进行清理、平整、压实，达到规范要求的压实度。

　　2.2.2为便于边坡植草，在填筑煤矸石之前应先填筑护肩土。要求在削坡后，填方设计范围内护肩土的宽度为0.8～1.0m，shi使所有土方的塑性指数不小于15。由于土方的松散系数大于煤矸石（土方松铺系数为1.5，煤矸石松铺系数约为1.3），因此护坡土填筑厚度宜高于煤矸石1.3～1.5倍，并进行预压实，待煤矸石填铺后，同步压实，以增强整体结构。

　　2.2.3煤矸石填筑。由于矸石山体比较疏松，所以可以直接采用挖掘机进行挖掘，自卸车运输。在预填场地上首先应根据各运输车的载重量及煤矸石的松铺系数计算各车卸料的纵横间距，由专人指挥卸车，土和煤矸石结合部位要求填筑细粒料，便于土、煤矸石结合，以增强结构的整体性。用推土机摊铺、平整。煤矸石的松铺厚度不超过30cm。

　　2.2.4洒水碾压。摊铺平整后，要检测煤矸石的含水量，根据最佳含水量确定是否洒水及洒水量。若含水量适中，可以直接进行碾压；若含水量偏低，一般要分两次洒水。第一次洒水约为总用水量的60～70%。待2～4小时挖开数点检查，待渗透深度超过厚度的3/4时（以不粘轮为度），开始进行碾压2～3遍。压路机选用30t以上振动压路机，强振不少于2遍，使煤矸石基本上完全破碎，重新组合。然后喷洒第二次水，洒水量约为总用水量的30～40%，待4～8小时后即可碾压。用重型压路机强振1～2遍，静压2～3遍，表面无明显轮迹，不出现松散、翻浆、软弹等现象，使表面光洁密实，形成板体。

　　2.2.5检测方法。基槽下0～80cm之内用灌砂法进行检测，80cm以下采用工艺法（粗粒式）或核子仪法（用灌砂法核定，细粒式）。工艺法即通过试验确定30t以上振动压路机达到压实度的遍数为依据后，表面无明显轮迹，无松散现象，碾压过程中颗粒无明显移位，即可认为压实符合要求。煤矸石场地基础竣工后，应进行弯沉试验或承载板测定，以评定质量。

　　3、注意事项

　　3.1矸石山体较松散且堆积较高，有的达到30m高，同时会出现坍塌、滑坡等现象。因此挖装时要注意安全，施工中派专人负责观察山体的变化，一旦发现有异常现象时，立即指挥机械车辆撤离现场。

　　3.2由于矸石山体内部易自燃，使山体中有大量的热量，因此遇有温度较高的煤矸石时，应先洒水冷却后再装运。同时由于矸石山体自燃程度不同，出现黑色、灰褐色及红色等几种没跟是。褐色煤矸石含碳量高，烧失量偏大，因此在施工中，优先选用红色矸石，其次是红色灰褐色矸石，选用黑色矸石时应严格进行试验，若试验结果符合技术要求方可使用。在距场地填方顶面深度80cm范围内，采用烧失量低于8%的红色煤矸石，其粒径控制在10cm以下，其中最上压实层所用的煤矸石的粒径控制在6cm以下。 [page]

　　3.3平整工程中，应由专人剔除粒径大于20cm的煤矸石块、垃圾等，对于在碾压工程中形成支点的矸石块要进行处理，确保碾压质量。

　　3.4平整工程中对于大颗粒集中的区域，应用细粒料填充处理，确保压实后密实，特别是土与矸石的结合部。

　　3.5洒水工程中，要喷洒均匀，不能忽多忽少。对土与矸石的结合部位要重点对待，由于土与矸石的最佳含水量和用水量的不同，因此极易造成土方翻浆，在施工中可以采用人工洒水，少量多次的方法，以保证压实工程中土与矸石结合良好。

　　3.6由于煤矸石需用大量的水，在铺筑之前将煤矸石洒水湿润，可以缩短施工时间，加快工程进度。

　　3.7碾压要配备大吨位（30t以上）振动压路机，同时严格按照技术规定的要求进行操作，即先边后中，先低后高，先慢后快，先轻后重，先稳后振的原则，土与矸石结合部位及边缘要多压2～3遍，确保结构的整体性。

　　4、工程效益

　　4.1利用煤矸石作为场地填充材料，即可废物利用又可以节约大量土地，做到节能减排。

　　4.2根据红色煤矸石含水量小、吸水性强的特点，在土层中掺拌红色煤矸石可以处理翻浆、软弹等现象。

　　4.3由于煤矸石堆积时间长，内燃使煤矸石中含有CaO、MgO等成份，从而提高了场地基础板体的强度，优化了基础的性能，同时煤矸石基础不透性好，在施工中受雨水影响相对较少，加快了基础施工的进度。

　　4.4煤矸石基础质量经试验检测全部符合技术要求。弯沉值较小，提高了基础承载力。

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