一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法，屬土地復(fù)墾與生態(tài)重建【技術(shù)領(lǐng)域】和生態(tài)環(huán)境材料領(lǐng)域，本發(fā)明包括：根據(jù)露天礦被剝離的上覆巖土層具體地質(zhì)及賦存情況，首先通過對各上覆巖土層質(zhì)地及巖土參數(shù)分析初步篩選出可能的替代表土的土層；再通過分析各土層物理、化學(xué)、生物和環(huán)境特性，最終篩選出與表土特性接近、基本土壤特性好、出苗率高的土層作為替代表土材料，再選擇土壤調(diào)理劑與篩選的替代表土的材料混合作為替代表土。本發(fā)明的替代表土可將固體廢棄物處置與露天礦排土場復(fù)墾有機的結(jié)合，實現(xiàn)既減少固體廢棄物又完成排土場復(fù)墾的雙重目標，有效利用固體廢棄物，改善生態(tài)環(huán)境，社會、經(jīng)濟、環(huán)境利益高。
【專利說明】一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬礦業(yè)和環(huán)境、生態(tài)、固體廢棄物處置和利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及對于表土 層較薄的地區(qū)的露天煤礦上覆巖土層替代表土材料的篩選及其改良方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭是中國最主要能源，其中露天開采具有開采成本低、安全、資源利用率高等特 點，因此，我國露天煤炭開采的比重日益增加，一般來說露天開采對土地的破壞面積是井工 開采2-11倍，由于露天采礦過程需剝離煤層上方全部巖土層，嚴重干擾了當?shù)氐纳鷳B(tài)系 統(tǒng)，可以徹底破壞礦區(qū)的植被，破壞或改變土壤營養(yǎng)及微生物組成，擾亂動植物棲息環(huán)境， 降低微生物活性。因此，露天礦土地復(fù)墾與生態(tài)重建已經(jīng)成為我國一項亟待解決的任務(wù)。露 天礦土地復(fù)墾要求采復(fù)一體化，表土作為土地凈第一生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，在構(gòu)造新的土層 結(jié)構(gòu)中表土是十分重要。
[0003] 現(xiàn)階段，在露天礦復(fù)墾過程中多采用的方法是將原有表土先現(xiàn)行剝離，移位堆存， 再回填。但是此方法對于表土層較薄的地區(qū)并不適用，如我國的西北風沙區(qū)，該地區(qū)的表 土層不僅較薄，且存在一定程度的沙化現(xiàn)象，因此對該類地區(qū)的土地復(fù)墾工作的質(zhì)量及其 效率，造成嚴重影響；與此同時，按照常規(guī)的復(fù)墾手段對表土層進行剝離、堆存以及回填過 程中會造成表土資源的損失和退化，此外排土場呈臺階狀分布，形成了較多邊坡，造成復(fù)墾 的面積顯著增加，使原有表土層數(shù)量明顯不足，因此，尋找適宜的替代表土材料顯得十分必 要。在露天礦開采過程中所剝離的礦床上層的上覆巖土層中篩選替代表土材料，并對替代 表土材料進行改良，不僅可以從根本上改善排土場生態(tài)恢復(fù)時植物所需的立地條件，同時 為露天礦排土場的水土保持創(chuàng)造條件，解決被剝離表土因長期堆存所導(dǎo)致種子庫與微生物 的數(shù)量下降，土壤板結(jié)及有效成分流失等問題。表土匱乏地區(qū)因客土復(fù)墾產(chǎn)生的額外費用， 以及取土所造成的新的廢棄地等問題。同時也為有效地規(guī)劃和利用礦區(qū)的土壤資源，實現(xiàn) 礦區(qū)土壤資源的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)有效的途徑，而且對修復(fù)礦區(qū)的生態(tài)退化問題，實現(xiàn) 露天煤礦土地復(fù)墾與生態(tài)重建工作的順利實施都具有十分重要的現(xiàn)實意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種露天礦復(fù)墾的替代表土的 篩選方法，旨在解決露天礦復(fù)墾表土缺乏的技術(shù)難題，從而盡快恢復(fù)露天礦生態(tài)環(huán)境。
[0005] 本發(fā)明提出一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法，其特征在于，該方法包括以 下步驟：
[0006] 1)確定替代表土材料的備選土層：對露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行勘察，根據(jù)勘察得 到的露天煤礦上方全部巖土層，每一巖土層的厚度，繪制礦區(qū)地層綜合柱狀圖，從各巖土層 中選出備選土層；
[0007] 2)對備選土層與當?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進行分析：對所述各備選土層及表 土取樣，對各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標進行分析對比；
[0008] 3)對備選土層與當?shù)乇硗恋奈锢硖匦赃M行分析：對所述各備選土層及表土取樣， 對各樣品的水穩(wěn)性團聚體含量、容重、孔隙度進行分析對比；
[0009] 4)對備選土層與當?shù)乇硗恋幕瘜W(xué)特性分析：對所述各備選土層及表土取樣，對各 樣品的酸堿性、含鹽量、有機質(zhì)及營養(yǎng)元素含量進行分析對比；
[0010] 5)對備選土層與當?shù)乇硗恋沫h(huán)境特性進行分析：對所述各備選土層及表土取樣， 對各樣品中鎘、汞、鉛、鎘、砷、銅、鋅、鎳九種重金屬含量進行分析對比；
[0011] 6)對備選土層與當?shù)乇硗恋纳锾匦苑治觯簩λ龈鱾溥x土層及表土取樣，對各 樣品進行風干、粉碎、過篩后進行盆栽實驗，觀測每一土層基質(zhì)的出苗情況；
[0012] 7)根據(jù)所述步驟2)-步驟6)對各備選土層的分析結(jié)果進行綜合分析，篩選出替代 表土材料的土層；
[0013] 8)對替代表土材料土層的基質(zhì)加入相應(yīng)土壤調(diào)理劑進行改良后作為替代表土。
[0014] 本發(fā)明主要具有以下技術(shù)特點：
[0015] 本發(fā)明中地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘察，可以確定每一巖土層的賦存量能否滿足復(fù)墾過程中表土 的需求；質(zhì)地及巖土變形參數(shù)分析可以初步篩選土層；土層的物理特性分析，可以確定備 選土層的物理結(jié)構(gòu)能否滿足表土替代的要求；土層的化學(xué)特性分析，可以確定備選土層待 選土層的肥力、酸堿性及其含鹽量能否滿足表土替代的要求。土層的環(huán)境特性分析，可以確 定備選土層的重金屬含量是否符合土壤環(huán)境質(zhì)量標準；土層的生物特性分析，可以確定備 選土層作為替代表土材料是否存在影響作物生長的障礙因子。
[0016] 本發(fā)明主要采用土壤調(diào)理劑對替代表土材料改良后使得篩選出的替代表土材料 富含氮磷鉀和有機質(zhì)，并且含有植物生長所必須的微量元素，改良材料獨特的結(jié)構(gòu)可以有 效的改善替代表土材料的物理結(jié)構(gòu)，同時改良材料中含有大量的活性微生物，可以有效的 提高替代表土材料的微生物活性，加速其腐殖化過程，從而有效的提高了露天礦排土場生 態(tài)恢復(fù)及土地復(fù)墾的工作效益。
[0017] 本發(fā)明主要具有以下優(yōu)良效果：
[0018] 1)可操作性強，由于該方法的設(shè)計原理是以礦山開采前地質(zhì)勘察為基礎(chǔ)，選擇被 剝離的上覆巖土層作為替代表土材料，就地就近利用，便于操作。
[0019] 2)經(jīng)濟效益高，提出利用上覆巖土層作為替代表土材料，降低了復(fù)墾成本，避免了 新廢棄地的形成。
[0020] 3)環(huán)境效益高，篩選適宜的替代表土材料，不僅可以從根本上修復(fù)了礦區(qū)生態(tài)環(huán) 境，恢復(fù)植物的立地條件，還為露天礦水土保持創(chuàng)造了條件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明方法實施例中的中的露天煤礦上方的地質(zhì)結(jié)構(gòu)柱狀示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明方法流程圖。
[0023] 圖3為采用本發(fā)明實施例的替代表土與當?shù)乇硗猎耘嘧魑锷L對照圖。

【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明提出的露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法，結(jié)合附圖及實施例詳細說明如 下：
[0025] 本發(fā)明提出的露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法，如圖2所示，包括以下步驟：
[0026] 1)確定替代表土材料的備選土層：對露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行勘察，根據(jù)勘察得 到的露天煤礦上方全部巖土層，每一巖土層的厚度，繪制礦區(qū)地層綜合柱狀圖，從各巖土層 中選出備選土層；本實施例中的露天煤礦上方的地質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該區(qū)的上覆巖土層 主要共有7層：從上至下分為腐殖土層1，最大厚度僅為0. 5m，黃土層2厚度為18. 4m，亞粘 土層3厚度為16m，砂碌石層4厚度為8m，中砂層5厚度為6m，砂碌石層6厚度為26m，砂巖 層7厚度為0. 8m。可知4層及以下的基質(zhì)分別為砂礫石、中砂、砂巖，這些基質(zhì)屬于較硬的 巖石層不適宜作為替代表土的材料，所以將黃土層2、亞粘土層3作為備選土層；
[0027] 2)對備選土層與當?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進行分析：對所述各備選土層及表 土取樣，對各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標進行分析對比；本實施例的分析對比數(shù)據(jù)如 表2所示，可知，當?shù)乇硗恋拇址哿：繛?5. 59%屬于粉砂土，說明當?shù)乇硗烈呀?jīng)出現(xiàn)沙 化現(xiàn)象；黃土層2細黏粒含量為24. 03%屬于粉黏土，其性質(zhì)兼具砂土和粘土的優(yōu)點，抗逆 能力強，通氣透水、保水保肥能力較好，適耕期較長，便于調(diào)節(jié)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上是較理想的土 壤；亞粘土層3的細黏粒含量為99. 85%屬于重黏土。與壤土相比，其粒間孔隙較小，總孔 隙相對較高，保水保肥性強，但是通氣性較差，不利于有機質(zhì)的分解。
[0028] 表2不同土層中土壤粒度組成含量（％ )
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 1) 確定替代表土材料的備選土層：對露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行勘察，根據(jù)勘察得到的 露天煤礦上方全部巖土層，每一巖土層的厚度，繪制礦區(qū)地層綜合柱狀圖，從各巖土層中選 出備選土層； 2) 對備選土層與當?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進行分析：對所述各備選土層及表土取 樣，對各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標進行分析對比； 3) 對備選土層與當?shù)乇硗恋奈锢硖匦赃M行分析：對所述各備選土層及表土取樣，對各 樣品的水穩(wěn)性團聚體含量、容重、孔隙度進行分析對比； 4) 對備選土層與當?shù)乇硗恋幕瘜W(xué)特性分析：對所述各備選土層及表土取樣，對各樣品 的酸堿性、含鹽量、有機質(zhì)及營養(yǎng)元素含量進行分析對比； 5) 對備選土層與當?shù)乇硗恋沫h(huán)境特性進行分析：對所述各備選土層及表土取樣，對各 樣品中鎘、汞、鉛、鎘、砷、銅、鋅、鎳九種重金屬含量進行分析對比； 6) 對備選土層與當?shù)乇硗恋纳锾匦苑治觯簩λ龈鱾溥x土層及表土取樣，對各樣品 進行風干、粉碎、過篩后進行盆栽實驗，觀測每一土層基質(zhì)的出苗情況； 7) 根據(jù)所述步驟2)-步驟6)對各備選土層的分析結(jié)果進行綜合分析，篩選出替代表土 材料的土層； 8) 對替代表土材料土層的基質(zhì)加入相應(yīng)土壤調(diào)理劑進行改良后作為替代表土。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述土壤調(diào)理劑采用改善土層的物理特性的 調(diào)理劑，改善土層的化學(xué)特性的調(diào)理劑或改善土層的生物特性的調(diào)理劑中的一種或多種。
【文檔編號】A01G7/00GK104082056SQ201410310143
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】胡振琪, 位蓓蕾, 林杉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)