利用煤矸石粉煤灰制成农田排水混凝土材料的研制实验.pdf

第 2 4卷第 7 期 2 0 1 5年 7月 中 国 矿 业 CH I NA M I N I NG M AG AZI NE Vo1 2 4， No 7 J u 1 2 0 1 5 绿 色 矿 业 利 用煤矸 石粉煤灰制成农 田排 水混凝 土材料 的研 制 实验 秦 倩 ，王金满 ，胡斯佳 ( 1 中国地质大学 ( 北京)土地科 学技术学院，北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 国土 资源部 土地 整 治重 点 实验 室 ，北京 1 0 0 0 3 5 ) 摘要 ：为 了解决高潜水位采煤塌 陷区的排水 问题 ， 同 时提高矿 山 固体 废弃 物煤矸石 粉煤灰 的利用 率 ， 本文开展 了新型透水性煤矸 石粉煤灰混凝土排水沟试验研究 。本研 究设计 了两个试验 ， 一是煤 矸石粉 煤灰混凝土透水系数和抗压强度测定试 验 ： 共设置 了五个试 验处 理 ， 分 别 以煤矸石代 替 2 5 和 1 5 的碎 石 ， 粉煤灰替代 1 O 和 1 5 的水泥 ， 同时包括一 个空 白对照组 ； 二 是室 内模拟排 水沟透 水率测 定试验 ： 选 取试验一 中透水系数最大 ， 且满足抗压强度标准 的处 理 5的混凝 土配合 比( 煤矸石替 代碎 石量为 3 O ， 粉 煤灰替代水泥量为 1 5 ) ， 进行 室内排水沟模拟试验 。结果表 明： 煤矸石粉煤灰混凝土具有较好 的透水性 ， 试验一处理 5的混凝 土块透水 系数最大 ， 其抗压 强度 为 1 2 0 3 MP a ， 满 足抗 压强度标准 ； 室 内模 拟农 田排 水 沟的透水率 为 0 0 7 2 c m h ， 在 田间应 用排渍模 数可达 0 0 1 m。 ( S k m ) ， 该混凝土 在排渍模数 不大于该 值 的地区可 以应用 ， 具有广 阔的应用前景 。 关键词 ：土地复 垦；煤矸 石 ；粉煤 灰 ；农 田排水 ；透水系数 中图分 类号 ：T D9 8 ；s 2 7 6 文献标 识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 4 4 0 5 1 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 3 9 0 5 Ad e v e l o p me nt t e s t o n p o r o u s c o n c r e t e ma t e r i a l wi t h c o a l g a n g u e a n d f l y a s h u s e d f o r f a r ml a n d d r a i n a g e i n c o a l mi n i ng s u b s i d e n c e a r e a wi t h h i g h g r o u nd wa t e r l e v e l QI N Qi a n ，W ANG J i n ma n ，HU S i j i a ( 1 Co l l e g e o f L a n d S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y，Ch i n a Un i v e r s i t y o f Ge o s e i e n c e s ( Be ij i n g ) ，Be ij i n g 1 0 0 0 8 3，Ch i n a ； 2 Ke y L a b o r a t o r y o f La n d Co n s o l i d a t i o n a n d Re h a b i l i t a t i o n Mi n i s t r y o f L a n d a n d Re s o u r c e s ，B e i j i n g 1 0 0 0 3 5 ，Ch i n a ) Abs t r a c t ：The p ur p o s e of t h i s p a pe r i s t O s o l v e dr a i na ge p r o bl e ms of c o a l mi ni ng s u bs i d e nc e a r e a wi t h hi gh gr o und wa t e r l e v e l ， whi l e i mpr o vi ng t he u t i l i z a t i on r a t e o f mi ne s o l i d wa s t e s i nc l ud i n g c o a l ga n gue a nd f l y a s h Thi s p ap e r c a r r i e d Ou t a t e s t o n t he ne w p or ou s c on c r e t e dr a i na ge di t c h wi t h c o a l ga n gu e a n d f l y a s h Two e x pe r i me nt s wa s d e s i gne d， on e wa s t he t e s t of pe r me a b i l i t y c o e f f i c i e n t a nd c omp r e s s i ve s t r e n gt h o f t he c on c r e t e wi t h c o a l g a ngu e a nd f l y a s h Fi v e t r e a t me nt s we r e s e t up， r e s pe c t i ve l y us i ng c o a l ga ng ue i ns t e a d o f 2 5 a n d 1 5 a g g r e g a t e ， f l y a s h i n s t e a d 1 0 a n d 1 5 c e me n t ， a l s o i n c l u d e d a b l a n k c o n t r o l g r o u p ； An o t h e r wa s t he t e s t f o r t he p e r me a b l e r a t e of i n do or s i mu l a t e d dr a i n a ge d i t c h b y c h o os i ng t h e c o nc r e t e mi x p r o po r t i on of t r e a t me nt 5 whi c h ha d t h e ma xi mum pe r me a bi l i t y c oe f f i c i e n t a nd me t t h e c o mpr e s s i v e s t r e ng t h s t an da r d i n e xp e r i me n t one I t wa s pr o v e d t ha t t he c o nc r e t e wi t h c oa l g a ngu e a n d f l y a s h ha d b e t t e r wa t e r p e r m e a b i l i t y， a n d t h e l a r g e s t o n e wa s t r e a t me n t s 5 ( c o a l g a n g u e i n s t e a d o f 3 0 g r a v e l a n d f l y a s h i n s t e a d o f 1 5 c e me n t ) B e s i d e s ， t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f i t wa s 1 2 0 3 M Pa ， me e t i n g t h e s t a n d a r d ； t h e p e r me a b l e r a t e o f i n d o o r s i mu l a t i o n o f f a r ml a n d d r a i n a g e d i t c h wa s 0 0 7 2 c m h a n d t h e mo d u l u s o f s u b s u r f a c e d r a i n a g e 收稿 日期 ： 基 金 项 目 ： 作者简介 ： 通讯作者 ： 2 O 1 4 1 2 一 O 2 国土资源部公益性行业科研 专项资助( 编号 ： 2 - 1 2 0 l 1 7 9 一 c ) 秦倩( 1 9 9 1 一) ， 女 ， 汉族 ， 安徽安庆人 ， 硕士 ， 主要从事 土地整治 与生态恢复研究 。E - ma i l ： q i n q i a n 2 0 1 3 1 6 3 c o m。 王金满( 1 9 7 9 一) ， 男 ， 内蒙古赤 峰人 ， 副教授 ， 主要从 事土地整 治与生态恢 复 、 农业水 土资 源与环境研究 。E ma i l ： wa n g j i n ma n 2 0 0 2 4 0 中 国 矿 业 第2 4 卷 c a n r e a c h 0 0 1 m。 ( s k m )wh e n a s s u mi n g i t wa s a p p l i e d i n t h e f i e l d Th e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h i s k i n d o f c o nc r e t e c a n be a ppl i e d i n t h e a r e a i n wh i c h t he mo du l us o f s ub s ur f a c e d r a i na ge i s n ot l a r g e r t h a n t he va l ue The p or ous c on c r e t e dr ai na g e di t c h wi t h c oa l ga ng ue a nd f l y a s h wi l l ha ve a br oa d ap pl i c a t i o n p r o s pe c t； t hi s s t u d y c a n p r o v i d e s u p p o r t i n g f o r i t s a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s ： l a n d r e c l a ma t i o n； c o a l g a n g u e ； f l y a s h ； f a r ml a n d d r a i n a g e ； p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t 中 国是 世 界上 采 煤 塌 陷 地 面积 最 大 的 国家 ， 因 煤炭开采引起的塌陷地面积高达 7 0万 k m。 ， 并且以 1 3 0 k m。 a的速度继续增长 。采煤塌 陷容 易形成大 小 不一 、 深 浅不等 的 封 闭式塌 陷 水 面 ， 易 造成 地 下水 位的上升、 土壤盐渍化等问题 ， 给生态环境带来很大 影 响_ 1 ， 高潜水 位 采煤 塌 陷 区 的农 田排 水 是一 个 亟 需 解决 的难 题 。在 高潜 水位 采煤 塌 陷 区 的土 地复 垦 中， 由于地下水位高 ， 致使土质排水沟不容易稳定， 造 成其断面尺寸大、 占地多。同时 ， 传统农 田排水沟道 护砌材料致密 ， 往往达不到预期的排水效果。 同时， 伴随着煤炭的开采， 有大量的矿 山固体废 弃物产生。2 0 1 0年中国煤矸石和粉煤灰产生量大约 为 1 0 7 亿 t ， 并随着电力工业 的发展 ， 其排放量将会 逐年 增长 ， 预计 到 2 0 1 5年 ， 粉煤 灰和 煤矸石 将会 达 到 1 3亿 t 。大量的矿山固体废弃物若不加以处理 ， 将会 产生扬尘、 出现 自燃等现象， 对生态环境造成危害， 其 中有害元素有可能影响人的健康 3 。目前 ， 对煤矸石 的综 合利用 主要 有 以下 方 面 ： 发 电 ； 作 为 农业 肥 料 基 质 ， 改 良土壤 ； 作 为 公路 路 基 ； 复垦 回填 ； 制砖 、 水 泥 、 混 凝土等 l_ 4 。虽然 煤 矸 石 和 粉 煤 灰 的 利 用 范 围 很 广， 但是 由于量大其利用率仍然很低。 目前， 对农 田排水沟 的护砌 材料研 究很少 ， 当 前 的研究 主 要 集 中在 植 被 砌 护 上 。植 被 排 水 沟 对 有 害物 质有很 好 的 吸 附作 用 ， 但 由于植 被 排 水 沟 会 增加 排 水沟 的糙 率 ， 影 响排 水 沟 的效 果 。为 了解 决 高潜水位采煤塌陷 区的排水问题， 同时提高煤矸石 和粉煤 灰 的利用 率 ， 能不 能 利 用 煤 矸 石 和 粉 煤 灰 这 些 固体 废弃 物作 为排水 沟混凝 土 的替 代材 料 呢? 为此 ， 本文拟以煤矸石代替碎石、 粉煤灰代替水泥， 通过室内透水试验和模拟排水试验 ， 分析不 同替代 材料 下 的透 水 和排 水效 果 ， 来 提 出一 种 煤 矸 石 粉 煤 灰混 凝 土 排 水 沟 衬 砌 材 料 最 优 方 案 ， 以提 高 粉 煤 灰 、 煤矸石 的资源利 用率 ， 有效 控制高潜 水位采煤 塌 陷 区 复 垦 农 田 的地 下 水 位 ， 减 少 土 壤 盐 渍 化 影 响， 改善生态环境 ， 降低复垦和生产成本 。 1材 料方 法 1 1材料 1 ) 水 泥 。此 次 试 验 所 用 水 泥 为 P o 4 2 5级 普 通硅酸盐水泥 ， 由河北钻牌泥有 限公 司生 产， 其 主 要特 性见 表 1 。 2 ) 粗集料 。同时考 虑混凝 土的透水性 能 和抗 压强 度 ， 此次试 验 选 用 碎 石 作 为粗 集 料 ， 连 续 级 配 ， 级配 范 围 为 5 1 5 ram。完 全 干 燥 ， 如 果 略 有 含 泥 量 ， 可 以忽 略不计 。其 物 理性 能 ： 级 配 为 3 l O mm。 3 ) 细集料。为 了保证粉 煤灰煤矸 石透水 性混 凝土的强度能够达到要求 ， 采用中砂 和黄砂作 为本 试 验 的细集 料 。 4 ) 粉煤灰 。供试 粉煤灰来 自徐州贾 汪 电厂 ， 密 度 2 2 k g ma ， 需水量比 0 9 5 ， 细度小于等于 1 2 ， 粉煤 灰中重金属含量 由原子吸收分 光光度法测定 ， 见表 2 。从表中可以看出， 重金属含量符合中国 农用粉煤 灰 中污染 物控制标 准 ( G B 8 1 7 3 1 9 8 7 ) 的要求 。 5 ) 煤 矸石 。煤 矸 石来 自江苏 省 徐 州 贾 汪 矿 区 ， 选取 未 燃矸 石 ， 其 粒径 不 大于 3 0 mm。 6 ) 外加 剂 。本 试 验 外 加 剂 采 用 的 是 萘 系 高 效 减水 剂 ( AE d ) 。其主 要性 能及 指标 见表 3 。 表 1 钻牌 P O 4 2 5级水 泥化 学组成 第 7期 秦倩 ，等 ：利用煤矸石粉煤灰 制成农 田排水混凝土材料 的研制实验 4 1 1 2 混 凝土 透水 系数 与抗 压强 度测 定试 验 1 2 1 透水 试验 装置 透 水试 验 装 置 见 图 1 ， 由 三 个 部 分 组 成 ： 马 氏 瓶 、 不 透水 圆柱 形 套筒 及 底 座 。马 氏 瓶一 侧 有 出水 口与不透水圆形套筒通 过橡胶管连接 ， 另一侧有通 气管使 内部 的水受 到大气 的压力 。不透水 圆柱形 套筒两端不封闭 ， 直径为 1 5 0 mm， 高为 2 5 0 mm。套 筒 底部 为混 凝 土 块 ， 高 为 1 0 0 mm， 水 只能 通 过 混 凝 土 块渗 透下 溢 。混 凝 土 块 下 方 为透 水 性 圆柱 套 筒 ， 直径为 1 5 0 mm。底座一侧开 口用来计量通过混凝 土块渗透的水量。 1 2 2 试 验设 计 在普通砂浆配合比的础上 ， 水灰 比为 0 3 ， 以粉 煤灰代替部分水泥( 分别替代 1 0 和 1 5 ) ， 以煤矸 石 代 替部 分碎 石 ( 分 别代 替 2 5 和 3 O ) ， 本试 验共 设 置 5个处 理 组 ， 其 中包 括 1 个 空 白对 照 组 。经 过 配试 粉 煤 灰 煤 矸 石 透 水 性 混 凝 土 的 配 比 方 案 见 表 4 。 表 4实验 设 计 表 实验处理 粉煤灰替代水泥量 煤矸石替代碎石量 水灰 比 水泥 水 砂子 碎石 处 理 1 处 理 2 处 理 3 处 理 4 处 理 5 1 O 1 5 1 O 1 5 2 5 25 3O 3 0 0 3 O 0 3 0 0 3 0 0 3 0 0 3 O 0 5 0 4 5 0 4 2 0 4 5 0 4 2 图 1 自行设计透 水仪装置图 ( 单位 ： mm) 1 2 3 试验 过 程 1 2 3 1 试 块 制作 1 ) 透水 系 数 测 定 试 验 试 块 。透 水 系 数 测 定 试 块 在 不 透 水 圆 柱 套 筒 内 制 作 ， 其 尺 寸 为 ： 直 径 1 5 0 mm， 高 1 0 0 mm。按 表 4配合 5组 处理 的试验 材 料 。采 用三 层 插 法 捣 制 作 试 块 ， 试 件 成 型 后 ， 表 面 要覆盖塑料薄膜 以防止水分散失 ， 养护 7 d 。 2 ) 抗压 强 度 试 验 试 块 。混 凝 土抗 压 强 度 试 块 制作 的过程 与透 水 性试 验 试 块 的制 作 一 致 ， 每 组 处 理制作三个试 块 ， 共 1 5个 ， 尺 寸规格为 1 0 0 mm 1 0 0 mm1 0 0 mm。试 件 成 型后 混 凝 土 表 面 立 即用 塑料薄膜盖住 ， 静置二昼夜 ， 环境温度为 2 O ， 然后 编号 、 拆模 。拆 模 后 放 人 标 准 养 护 室 中养 护 ， 养 护 室相 对湿 度为 9 5 以上 。各试 块 应 彼 此 间 隔 ， 同 时 试件表面要保持潮湿， 养护龄期为 2 8 d 。 1 2 3 2 透水 系数 测定 本次透水性 混凝土渗透试 验采用 的方 法是大 孔 混凝 土透 水性 试 验 方 法 ， 是 由 日本混 凝 土工 学 协 会 参考 土 壤 透 水 性 试 验 ( J I S A1 2 1 8 - 2 0 0 9 ) 而 制 定 的_ 7 。试验时采用定水头法 ， 见图 1 ， 不透水圆柱形 套 筒 与马 氏瓶 相连 ， 混 凝 土 上 方 的水 头 高度 控 制 在 1 0 0 mm， 在单位 时间 内， 水 通过混凝 土渗透流入底 座 ， 从 出水 口流 进 量 筒 ， 记 录 单 位 时 间 内 流 出 的水 量 ， 混 凝 土 的透 水 系数按 式 ( 1 ) 进 行计 算可 以得 到 。 忌 一 ( 1 ) 式 中 ： k为 透水 性 混 凝 土 的透 水 系 数 ， c m s ； Q 为从 t 到 t z 通过混凝土渗透 的总水量 ， c m。 ； T为混凝土 试块 的厚 度 ， c m； A 为 混 凝 土 上 方 与 水 接 触 的透 水 面积 ， c m ； H 为水头， c m； f 一t j ) 为时间， S 。 1 2 3 3混凝 土抗压 强度 测定 透水 性混 凝 土 的抗 压 强 度 的测 定 是 根 据 普 通 混凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 标 准 ( GB T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 来进行 的， 用混 凝 土抗 压强度 检测仪 ( Z C Y一 3 0 0 KN) 对 5个处 理 的粉 煤 灰 煤 矸 石 混 凝 土抗 压 强 度进 行测 定 。 1 3 室 内模 拟农 田排水 沟 透水 率测 定试验 1 3 1 试 验装 置 试验装置如图 2 所示 ， 在排水沟模具上浇筑排水 沟 的底部 和边 坡 ， 混凝 板 的厚度 为 8 c m， 排水 沟 的底 宽为 1 4 c m， 顶 宽 为 5 2 c m， 沟 深 度 为 2 6 c m， 边 坡 比 4 2 中 国 矿 业 第2 4 卷 1： 1 。 模拟排水沟里土壤为 中壤 土 ， 容重为 1 4 2 g c m3 。 2 2 不 同处 理下 煤矸 石粉 煤 灰混凝 土 的抗压 强 度 土壤 5 2 图 2 室内模 拟 田间排水沟断面 图( 单位 ： c m) 1 3 2 试验 设计 选取 透水 效 果最 好抗 压强 度 满 足要 求 的处 理 5 的混凝土配合 比( 煤矸石替代碎石量为 3 0 ， 粉煤 灰 替代 水泥 量 为 1 5 ) ， 在 室 内进 行 农 田排 水 沟 模 拟试验 。用定水头法测量混凝 土的透水率 ， 利用 马 氏瓶向模具两侧注水 ， 维持水位差在 1 4 c m， 排水 沟 内设计水位 为 1 0 c m。水通过粉煤灰煤矸石混凝 土 渗透进 入 排 水 沟 内 ， 超 过 设 计 水 位 时 ， 水 就 从 设 计 的出水管排出。利用量筒收集排出的水量 ， 并利用 秒 表记 录 排水 时 间 。 1 3 3 试 验 过程 1 3 3 1 试 块制 作 在模 具 内 ， 用 搅 拌 好 的混 凝 土料 现 浇 排 水 沟 的 边坡 和底 部 ， 混 凝 土 表 面 要 抹 光 收 面 。同 样 ， 混 凝 土初凝后 ， 表面要立 即附上塑料薄膜进 行养护 ， 平 均环 境 温度 为 1 0 C以上 时 ， 需 要 每 天 浇 水 两 次 ， 自 然养护 2 8 d ， 一直带模养护直到混凝土硬 固后拆模 。 1 3 3 2 透水率 测 定 通 过测 量 的 出水 口的 出 水 量 ， 由式 ( 2 ) 可 算 得 透 水性 混凝 土 的透 水系 数 。 一 ( 2) 式 中 ： T 为透 水率 ， c m h ； 为 透水 量 ， ml ； S为 透 水 性混 凝 土横截 面 积 ， c m ； T为 透水 时 间 ， h 。 2 结 果 2 1 不 同处 理下煤矸 石粉 煤灰混凝 土块 的透水 系 数 不 同处理下煤 矸石粉煤 灰混凝土块 的透水 系 数 见 图 3 。 由图 可 知 ， 粉 煤 灰 煤 矸 石 混 凝 土 的透 水 系数较普通混凝土得到 了有效的提高， 且随着粉煤 灰和煤矸石含量的增加 ， 透水系数逐渐增大 ， 第 5组 处理 ( 煤矸 石 替代 碎 石量 为 3 0 ， 粉 煤 灰 替 代 水 泥 量 为 1 5 ) 的透水 系 数 最 大 ， 空 白对 照组 的 透 水 系 数 最小 。 不 同处 理 下 煤 矸 石 粉 煤 灰 混 凝 土 的抗 压 强 度 见图 4 。当煤矸石透水性? 昆凝土中的煤矸石和粉煤 灰 含量 增 加 时 ， 混 凝 土 的抗 压 强 度 呈 先 减 小 后 增 大 ， 再减 小 的趋 势 ， 最 小 抗 压 强 度 是 第 五 组 处 理 为 1 2 0 3 MP a ( 煤矸 石替 代碎 石 量 为 3 0 ， 粉煤 灰替 代 水泥量为 1 5 ) ， 所有处理 均符 合混凝土抗压强度 标 准 。 2 3 室内模拟排水沟的透水率 室 内模拟 排水 沟 的透 水 率 见 图 5 。经 过 前 2 4 h 的起伏 后 ， 排水 沟 的透 水 系数 逐 渐 趋 于平 缓 ， 在 0 0 7 c m h上下浮动 。计算得 出由煤矸石替代碎石 量 为 3 O ， 粉煤 灰替 代 水泥量 为 1 5 9 6 时 的混 凝 土排 水沟 的透 水 系数 为 0 0 7 2 c m h 。 垛 * 4 l 2 2 0 2 8 3 6 4 4 5 2 6 O 6 8 7 6 8 4 9 2 1 0 0 1 0 8 1 1 6 时间， h 图 3不 同 处 理 透 水 系数 随时 间变 化 图 2 5 2 O 1 5 营1 0 O 攒 * 处理 1 处理2 处理3 处理4 处理5 图 4不 同 处 理 混 凝 土抗 压 强 度 变 化 O 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 时 间 h 图 5 室内模拟排水沟混凝土 透水 率变化图 M o I 一 I I 一 I 9 5 8 5 7 Io 6 v。 第 7期 秦倩 ，等 ：利用煤矸石粉煤灰制成农 田排 水混凝土材料 的研制实验 4 3 3讨 论 3 1 煤 矸石 粉煤 灰 混 凝 土 透水 性 和抗 压 强 度 变 化 机 理 透水系数逐渐增大， 是 因为随着煤矸石和粉煤 灰 的增 加 ， 混凝 土 的空 隙增大 ， 透 水系 数增 大 8 。 最初混凝土 块压强减小是 因为 随着煤 矸石和 粉 煤 灰 的加 入 ， 骨 料 粒 径 增 大 ， 同 时 水 泥 的 含 量 减 少 ， 混 凝 土 C 。 S、 C S和 C a ( OH) 含量 减少 _ g j ， 骨料 之间的咬合点减少 ， 由此水泥浆体的粘结力减小 以 及 产 生 的 咬合 摩 擦 力 减 小 所 致 。接 着 抗 压 强 度 增 大是 因 为 当粉 煤 灰 和 煤 矸 石 的含 量 达 到 最 优 配 比 时 ， 骨 料 表 面有 一 层 比较 完 整 的 胶 结 层 ， 这 种 胶 结 层有较高的强度 ， 因而透水性混凝土 的抗压强度达 到一个高点E ， 当超过这个最佳配合 比时 ， 混凝 土 的抗 压 强度 又开 始减 小 。 3 2 透水性排水沟田问应用可行性 经上面的试验 可知煤矸石粉煤 灰混凝 土排 水 沟有 较 好 的透水 能 力 ， 那 么 这个 透水 能 力 是 否 满 足 高潜 水 位采 煤塌 陷 区实 际 的 田间排 水要 求 呢? 按 照 农 田排 水 工 程 技 术 规 范 ( S L T4 1 9 9 9 ) 设 在 l k m 的农 田中布设 两条 斗 沟 ， 2 0条 农 沟 ， 农 沟 间距 为 1 0 0 m， 斗沟 间距 为 5 0 0 m， 排 水 沟具体 参 数见 表 5 ， 假设 地 下 水 位 与 农 沟 沟 底 的距 离 为 0 6 m， 与 斗 沟沟 底 的距 离为 0 9 m。 利用式 ( 3 ) 计算使用此煤矸石粉煤灰混凝土在 l k m 农 田中的能够产生的排渍流量 。 Q = = =S 丁 ( 3 ) 式 中： Q为排渍流量 ， m。 s ； S为地下水与排水沟接 触 的面积 ， r n ； 丁为 排水 沟透 水率 ， 0 0 7 2 c m h 。 经计 算 ， Q一0 0 1 m。 s 。则 该 使 用 煤 矸 石 粉 煤 灰制 成 的 混凝 土在 本 区域 的排 渍 模 数 为 0 0 1 I T I 。 ( s k m ) 。因此 ， 本煤矸石粉煤灰透水性混凝 土排 水 沟在 允 许 排 渍 模 数 小 于 0 0 1 m。 ( Sk m。 ) 的高 潜水位 采 煤塌 陷地 可 以广泛 应用 。 表 5排水沟参数 4 结 论 1 ) 透水 性 煤 矸 石 粉 煤 灰 混 凝 土 的最 优 配 合 比 为 ： 煤 矸 石 替 代 3 0 的 碎 石 ， 粉 煤 灰 替 代 1 5 的 水 泥 。 2 ) 按 照 最 优 配 比 的混 凝 土 进 行 室 内 排 水 沟 的 模 拟 试验 ， 透水 系数 为 0 0 7 2 c m h ； 田间应 用 的排渍 模数可达 0 0 1 m。 ( S k m ) ， 能够满 足高潜水位采 煤塌 陷 区 的排 渍要 求 。 3 ) 煤矸石粉煤灰透水性 混凝土 不仅有效地解 决 了高潜 水位 采煤 塌 陷 区复 垦 中的排 水 问题 ， 还 提 高 了矿 山 固体 废 弃 物利 用 水 平 ， 在 废 物 利 用 和保 护 生态 环境 方 面具 有 重要 的意 义 ， 符 合 我 国产 业 发展 政策， 易于推广和实现， 具有广阔的前景 。 _ 参考 文 献 1 张德强 ， 张进德 ， 白光宇 ， 等 采煤塌 陷区稳定性分析研究口 水文地质工程地质 ， 2 0 1 2 ， 3 9 ( 5 ) ： 9 3 9 7 2 李晓静 ， 胡振琪 ， 赵艳玲 ， 等 我 国西南 地 区采 煤塌陷水 田漏 水探测 及 机 理 分 析 J 煤 炭 科 学 技 术 ， 2 0 1 2 ， 4 0( 1 1 ) ： 1 2 5 1 2 8 3 Wa n g L， Z h a o P， L i G C h a r a c t e r o f t h e S i a n d A1 p h a s e s i n c o a l g a n g u e a n d i t s a s h J Ac t a Ge o l o g i c a S i n i c a E n g l i s h Ed i t i o n， 2 0 0 9， 8 3( 6) ： 1 11 6 - 1 1 2 1 4 j Yu I ，F e n g Y， Ya n W Th e c u r r e n t s i t u a t i o n o f c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o f c o a l g a n g u e i n C h i n a C Na t u r a l Re s o ur c e s a n d S u s t a i n a b l e De v e l o p me n t ， 2 01 2 ： 5 2 4 5 2 7 5 邓军 煤矸 石特性 分析 和综合 利用研 究E J 煤 炭技 术 ， 2 0 0 9 ( 6) ： 1 4 9 - 1 5 1 6 李少 辉 ， 赵澜 ， 包先成 ， 等 粉煤 灰的特性及 其资源化 综合利 用 E J 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 7 6 7 8 7 陈志 山 大孔混凝土的透水性及其测定方法 J 混凝土与水 泥制品， 2 0 0 1 ( 1 ) ： 1 9 - 2 0 8 T h o i n T， S a t a V， C h i n d a p r a s i r t P ，e t a 1 P e r v i o u s h i g h c a l c i u m f l y a s h g e o p o l y me r c o n c r e t e J C o n s t r u c t i o n a n d Bu i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 1 2 ( 3 0 )： 3 6 6 3 71 L 9 j Amn a d n u a K， T a n g c h i r a p a t W ， J a t u r a p i t a k k u l C S t r e n g t h ， wa t e r p e r me a bi l i t y，a nd he a t e v o l u t i o n o f h i g h s t r e n gt h c o n c r e t e ma d e f r o m t h e mi x t u r e o f c a l c i u m c a r b i de r e s i d u e a nd f l y a s h E J Ma t e r i a l s 8 L De s ig n ， 2 0 1 3 ( 5 1 ) ： 8 9 4 9 0 1 1 O Ya n g Z， Ma W， S h e n W ， e t a 1 Th e a g g r e g a t e g r a d a t i o n f o r t h e p o r o u s c o n c r e t e p e r v i o u s r o a d b a s e ma t e r i a l J J o u r n a l o f W u h a n Uni v e r s i t y o f Te c hn o l o g y - M a t e r i a l s S c i e n c e Ed i t ion， 2 00 8， 2 3 ( 3 ) ： 3 9 1 - 3 9 4