一種地質(zhì)塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地質(zhì)塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及對地質(zhì)塌 陷區(qū)尤其是煤礦塌陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境具有優(yōu)異恢復(fù)功能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地質(zhì)塌陷是指在人為或自然地質(zhì)因素作用下，地表巖、體中洞穴頂部向下斷錯坍 塌，形成塌陷坑、塌陷洞、塌陷槽的一種地質(zhì)現(xiàn)象。其中，尤其是由于采礦引起的土地和生態(tài) 環(huán)境破壞，量大面廣，且形勢愈來愈嚴(yán)峻。采煤是對自然環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對水資源和 地表結(jié)構(gòu)的破壞上，其結(jié)果是使得一定范圍內(nèi)地表塌陷和地下水位發(fā)生變化。塌陷不僅破 壞了地表形態(tài)，摧毀眾多農(nóng)田，同時(shí)也破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致部分地區(qū)土壤鹽漬化，肥力下降， 無法耕種，又或形成永久或間歇式積水。
[0003] 但是我國的煤礦塌陷區(qū)仍處于基本未開發(fā)階段。據(jù)有關(guān)部門估算，其開發(fā)利用率 還不到5%，在城市化高速發(fā)展的今天，面對城市開發(fā)用地緊缺的問題，如何將采煤塌陷區(qū) 生態(tài)恢復(fù)、再利用是我們目前應(yīng)該急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 作為各種廣泛且細(xì)致的研宄和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在地質(zhì)塌 陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)過程中，利用煤炭開采及加工過程中的排放的廢物煤矸石作為充填物，并 在煤矸石及粉煤灰的基礎(chǔ)上添加合適比例的污泥、黃土、微生物菌種進(jìn)行基質(zhì)土壤的改良 可保證科學(xué)高效的植被恢復(fù)工作的進(jìn)行。基于這種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
[0005] 本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu) 點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明還有一個目的是通過地質(zhì)塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的方法，進(jìn)行塌陷區(qū)土壤的改 良、優(yōu)良植物的選擇及高效的植被恢復(fù)，以便獲得更為穩(wěn)定的生態(tài)平衡的建立及更好的植 物覆蓋效果。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種地質(zhì)塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的 方法，其包括如下步驟：
[0008] 步驟一：將煤矸石作為回填物充填塌陷區(qū)，然后用推土機(jī)推平，壓路機(jī)壓實(shí)，得到 密封性好的煤矸石層，以免透氣造成煤矸石自燃和覆土后由于降水下滲而形成漏斗或表土 流失，廢棄物煤矸石的再利用既滿足了塌陷區(qū)修復(fù)的需要，又能消除其對土地和生態(tài)環(huán)境 的污染；
[0009] 步驟二：在所述煤矸石層的上方鋪蓋一層厚度為0. 5~lm的覆土層，其中所述覆 土層包括30~60wt%的污泥、30~50wt%的煤矸石以及10~30wt%的粉煤灰，其中具 有流動性的污泥的利用可填堵由于表層矸石風(fēng)化造成的空隙，提高覆土層的保水性能與肥 力，且污泥本身就是一個豐富的微生物庫源，可使塌陷區(qū)微生物體系更好的建立，促進(jìn)養(yǎng)分 轉(zhuǎn)化的效率，另外含有大量微量元素粉煤灰的添加可進(jìn)一步增強(qiáng)微生物活性與促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn) 化的能力，從而有效改善植物的立地條件。
[0010] 步驟三：在所述覆土層上鋪蓋厚度為〇. 3~0. 5m的表土層，其中所述表土層包括 40~60wt%的黃土、15~30wt%的粉煤灰、20~30wt%的污泥、0? 3~0? 5wt%的脲甲醛、 0? 5~0? 8wt%的微生物菌肥以及0? 4~0? 6wt%的聚丙稀酰胺；
[0011] 步驟四：在所述表土層上將油松、山楊、豆科樹木以行間混交的方式進(jìn)行種植，其 中油松、山楊、豆科樹木混交的比例為：0. 5~1.5 : 1~3 : 2~8,其中豆科植物是缺水 和貧瘠的廢棄地環(huán)境下進(jìn)行植被恢復(fù)的優(yōu)選樹種，其枯枝落葉可有效增加土壤中氮元素的 累積，且可以為混交林中其他樹種的生長提供額外的氮元素；此外不同生長速度的油松、山 楊與豆科樹木進(jìn)行混交種植的方法可有效緩解單一豆科樹木種植對土壤營養(yǎng)元素的專一 吸收，防止土壤地力的衰退，促進(jìn)彼此間的生長。
[0012] 優(yōu)選的是，其中，步驟一中將粒徑大于15mm的煤矸石充填在塌陷區(qū)的下層，將粒 徑小于3_的煤矸石充填在塌陷區(qū)離地面較近的空間，根據(jù)塌陷區(qū)沉陷的深度對煤矸石進(jìn) 行初篩，將塊頭較大，不易風(fēng)化的煤矸石填在下面，將石塊較小且易風(fēng)化降解的煤矸石填充 在上層，并進(jìn)行分層壓實(shí)以提高充填復(fù)墾的效果。
[0013] 優(yōu)選的是，其中，所述微生物菌肥包括固氮菌、解磷活性菌及解鉀活性菌，固氮菌 的使用可增加土壤中的氮素來源，解磷和解鉀活性菌可將黃土及污泥中難溶的礦質(zhì)磷、鉀 的分解出來，從而彌補(bǔ)由于使用氮、磷、鉀均含量偏低的煤矸石和粉煤灰而帶來的不足。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述聚丙烯酰胺的分子量為600~800萬道爾頓（Da)，聚丙烯酰 胺作為一種高分子聚合物，其在分散土壤細(xì)粒間的橋鍵作用和在土壤團(tuán)粒外表面形成保護(hù) 網(wǎng)的作用較強(qiáng)，其分子量越高，其水土保持的能力也越強(qiáng)，但分子量也不能過高，否則會影 響其在土層中的擴(kuò)散和對流，影響土層改良的深度。
[0015] 優(yōu)選的是，其中，所述聚丙烯酰胺的離子度為32~35%，聚丙烯酰胺的離子度不 能太高，否則會引起聚合物分子間的相互排斥，降低土粒對其的吸收。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，所述豆科樹木選自刺槐、紫穗槐、鐵刀木、黃檀、楹樹、刺桐、黑荊 中的一種或幾種。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述行間混交的行距為2~3m，所述步驟四中油松的株距為 1. 2~1. 8m、山楊的株距為1. 5~2. 2m、豆科樹木的株距為1. 0~1. 5m，并不是造林密度越 高，林木生長越好，根據(jù)油松、山楊及豆科樹木的生物學(xué)特性確定混交林的行株距。
[0018] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0019] (1)根據(jù)塌陷區(qū)沉陷的深度對煤矸石進(jìn)行初篩，然后根據(jù)煤矸石的塊頭大小及易 風(fēng)化程度進(jìn)行分層充填，分層壓實(shí)，既保證了充填復(fù)墾的效果，又消除了廢棄物煤矸石對土 地的占有和污染；
[0020] (2)覆土層由污泥、煤矸石及粉煤灰組成，污泥可填堵由于表層矸石風(fēng)化造成的空 隙，含有大量微量元素粉煤灰的添加可進(jìn)一步增強(qiáng)微生物活性與促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的能力，從 而保證了覆土層的保水性能與肥力；
[0021] (3)表土層中含有固氮菌、解磷活性菌及解鉀活性菌，微生物菌肥的添加，增加了 氮素的來源，提高了土壤中可利用的磷、鉀的利用量，彌補(bǔ)了由于使用氮、磷、鉀均含量偏低 的煤矸石和粉煤灰而帶來的不足；
[0022] (4)保水劑聚丙烯酰胺的使用增加了土壤表層顆粒間的凝聚力，維系了良好的土 壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了土壤的保水性和保肥性，提高了塌陷區(qū)植被生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的能力；
[0023] (5)合適密度的油松、山楊、豆科樹木行間混交的種植有效緩解了單一豆科樹木種 植對土壤營養(yǎng)元素的專一吸收，防止土壤地力的衰退，且混交林豐富的枯落物進(jìn)一步提高 了土壤的肥力，促進(jìn)了林木的生長；
[0024] (6)本發(fā)明可在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，改善土壤環(huán)境質(zhì)量， 恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)，且方法簡單，易于操作實(shí)現(xiàn)。
[0025] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書 文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0027] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語并不配出一個或多 個其它元件或其組合的存在或添加。
[0028] 〈實(shí)例 1>
[0029] 一種地質(zhì)塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的方法，其包括如下步驟：
[0030] 步驟一：將煤矸石作為回填物充填塌陷區(qū)，其中將粒徑大于15mm的煤矸石充填在 塌陷區(qū)的下層，將粒徑小于3_的煤矸石充填在塌陷區(qū)離地面較近的空間，然后用推土機(jī) 推平，壓路機(jī)壓實(shí)，得到密封性好的煤矸石層；
[0031] 步驟二：在所述煤矸石層的上方鋪蓋一層厚度為0. 5m的覆土層，其中所述覆土層 包括30wt%的污泥、50wt%的煤矸石以及20wt%的粉煤灰；
[0032] 步驟三：在所述覆土層上鋪蓋層厚度為0. 3m的表土層，其中所述表土層包括 40wt%的黃土、30wt%的粉煤灰、28. 8wt%的污泥、0? 3wt%的脲甲醛、0? 5wt%的微生物菌 肥以及0. 4wt%的聚丙烯酰胺，其中所述微生物菌肥包括固氮肥、解磷活性菌及解鉀活性 菌，所述聚丙烯酰胺的分子量為600萬Da，