一种采煤沉陷区土地复垦方法与流程

1.本发明涉及土地复垦技术领域，具体涉及一种采煤沉陷区土地复垦方法。


背景技术：

2.煤矿地下开采是现有的主要采矿方法，随着煤炭的开采和利用总量逐年增加，导致大面积地表沉陷和产生大量的煤矸石。在潜水位较高的平原矿区，沉陷区的地势更加低洼而易积水，导致耕地无法耕作。长期以来，煤矸石只少量的用于建材或其它领域，煤矿区堆积如山的矸石山既压占土地资源又污染了环境。因此，多数煤矿企业选择煤矸石作为塌陷区充填复垦的材料。现有的采煤沉陷区复垦通常是利用煤矸石作为填充复垦地的垫层，再在表层覆盖一层土壤后进行农作物种植，这不仅浪费了大量熟土资源、造成其它土地资源的破坏，而且增加了复垦成本。


技术实现要素：

3.基于上述内容，本发明的目的在于提供一种采煤沉陷区土地复垦方法，通过使用煤矸石和土壤进行混合后对采煤沉陷区进行表层覆盖后进行林木种植，本发明方法为无表土覆盖的煤矸石填充复垦方法，可大幅降低土壤的利用量和因开挖土壤资源对其它土地资源的破坏。
4.本发明提供以下技术方案，一种采煤沉陷区土地复垦方法，具体包括以下步骤：
5.使用煤矸石填充料填充采煤沉陷区，使其高度为当地塌陷积水水位以上0
‑
0.5m；
6.将煤矸石填充料和土壤混合得到的混合基质继续对采煤沉陷区进行填充至当地塌陷积水水位以上1
‑
1.5m；
7.在经过上述填充处理的采煤沉陷区土地进行林木种植。
8.进一步地，所述煤矸石填充料为粗煤矸石或细煤矸石，其中粗煤矸石中块度大于50mm的煤矸石体积分数占比大于50％，细煤矸石中块度大于50mm的煤矸石体积分数占比小于等于50％。
9.进一步地，煤矸石填充料为粗煤矸石时，混合基质中土壤的质量分数为25
‑
35％；煤矸石填充料为细煤矸石时，混合基质中土壤的质量分数为10
‑
20％。
10.进一步地，所述混合基质的填充厚度为1m。
11.进一步地，所述林木种植的具体方式为林木移栽，所述林木具体为经济林或果树。更进一步地，为喜水林木。
12.进一步地，所述林木移栽具体为移栽2
‑
3年龄林木。
[0013]2‑
3年龄的林木根系已经比较发达并且抗逆能力较强，移栽该年龄段的林木成活率最高。
[0014]
进一步地，煤矸石填充料填充至当地塌陷积水水位以上0.5m，混合基质填充高度为填充至当地塌陷积水水位以上1.5m。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0016]
对于林木而言，土壤只是提供树木生长的养分、水分的载体和作物根系伸展、固持的介质，因此，进行林地种植只需保证复垦地能够给作物提供足够的养料和水分，同时保持植物根系的延展和固定即可，而由于林木根系发达，能够深入地面表层以下固定根系，因此在使用复垦土地进行林地种植时，表层无需翻耕以及表土覆盖即可成活，从而可以大量的节约采煤沉陷区复垦覆盖用土。同时，经过在煤矸石填充的复垦地中进行林木种植，煤矸石可以为林木生长提供必要的营养物质供应以及水分的传递和输送，从而实现在无土或者少土的环境下，进行林木的种植，既实现了采煤沉陷区土壤复垦的技术效果又降低的复垦成本，同时提高了经济效益。
[0017]
煤矸石的矿物成分和块度对地下水的吸附或水分保持能力存在一定联系。同时，煤矸石块度结构的大小也影响对作物根系的固定效果。通常，岩石对水分的吸附能力和持水能力决定于岩石的矿物成分和它们的空间排列，煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较弱吸附或持水能力，同时大块度的煤矸石块与块之间间隔较大，不易固定林木根系。因此，为保证林木种植的成活率，需要将块度较大的粗煤矸石和25
‑
35％的土壤进行混合以保证其适当的保水能力、水分的吸附能力以及对林木的固定能力；煤矸石中自然块度较小者通常以含粘土矿物成分较多的泥岩为主，较多的粘土矿物不仅具有较强的吸附或持水能力，对作物根系的固定亦较强。因此，以这种类型的煤矸石作为充填复垦的基底，只需要混合10
‑
20％的土壤就可以增强对地下水的吸附能力，同时增强对树木根系的固定能力，有效的保证林木的正常生长。在此理论基础上，本发明揭示了在高潜水位的前提下，用于填充复垦材料的煤矸石块度结构对复垦地表一定厚度的层矸石混合土壤比例的影响，进而给出煤矸石块度大小与混合土壤比例的数量关系，对塌陷区煤矸石充填复垦工程实践有一定指导意义。
[0018]
本发明在采煤沉陷区充填采矿废弃物煤矸石，解决了煤矸石堆放压占土地及带来的相关环境问题，同时给出煤矸石块度与复垦地表层煤矸石与土壤的混合比例关系，既保证了树木根系发育空间重构土壤层对地下水的有效吸附作用和持水能力，又减少了表土覆盖土壤利用量，避免了复垦地覆盖表土造成的对土地资源的破坏。按照充填高度高出当地沉陷积水区水位1
‑
1.5m设计，减少对充填材料煤矸石资源不必要的利用量。本发明所涉及的合理设计煤矸石充填复垦区设计方案，同时具有有效的土地复垦效果和显著的矿区环境保护效应。
附图说明
[0019]
图1为本发明实施例1以林地为复垦目标的采煤沉陷区煤矸石充填无表土覆盖复垦技术设计方法的充填结构示意图；
[0020]
图2为本发明实施例2以林地为复垦目标的采煤沉陷区煤矸石充填无表土覆盖复垦技术设计方法的充填结构示意图。
具体实施方式
[0021]
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0022]
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0023]
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0024]
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
[0025]
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0026]
选取安徽淮南某高潜水位采煤沉陷区，调查分析塌陷积水水位后等面积分为4块，分别进行实施例1
‑
4实验验证。
[0027]
实施例1
[0028]
(1)选用块度小于50mm的煤矸石体积分数占比85％的细煤矸石对采煤沉陷区进行填充至塌陷积水水位以上0.5m；
[0029]
(2)将细煤矸石和土壤按照质量比85:15进行混匀后继续对采煤沉陷区进行填充至当地塌陷积水水位以上1.5m(具体如图1所示，其中1为煤矸石与土壤混合充填层，2为塌陷积水水位，3为单一煤矸石充填层，4为原始地表)；
[0030]
(3)选取2年生龄、根系发达，无病虫害、霉烂、抽干等现象的杨树(株高约1.2m，茎粗约0.8cm)春季(3月份)进行采煤沉陷区移栽，移栽株行距2.0m
×
2.5m，品字形排列。移栽完成后常规田间管理。
[0031]
实施例2
[0032]
(1)选用块度大于50mm的煤矸石体积分数占比为55％的粗煤矸石进行填充至塌陷积水水位以上0.5m；
[0033]
(2)将细煤矸石和土壤按照质量比70:30进行混匀后继续对采煤沉陷区进行填充至当地塌陷积水水位1.5m(具体如图2所示，其中1为煤矸石与土壤混合充填层，2为塌陷积水水位，3为单一煤矸石充填层，4为原始地表)；
[0034]
(3)选取2年生龄、根系发达，无病虫害、霉烂、抽干等现象的杨树(株高约1.2m，茎粗约0.8cm)春季(3月份)进行采煤沉陷区移栽，移栽株行距2.0m
×
2.5m，品字形排列。移栽完成后常规田间管理。
[0035]
实施例3
[0036]
(1)选用块度小于50mm的煤矸石体积分数占比85％的细煤矸石对采煤沉陷区进行填充至塌陷积水水位以上0.5m；
[0037]
(2)使用土壤继续对采煤沉陷区进行填充至当地塌陷积水水位以上1.5m；
[0038]
(3)选取2年生龄、根系发达，无病虫害、霉烂、抽干等现象的杨树(株高约1.2m，茎粗约0.8cm)春季(3月份)进行采煤沉陷区移栽，移栽株行距2.0m
×
2.5m，品字形排列。移栽完成后常规田间管理。
[0039]
实施例4
[0040]
(1)选用块度大于50mm的煤矸石体积分数占比为55％的粗煤矸石进行填充至塌陷积水水位以上0.5m；
[0041]
(2)使用土壤继续对采煤沉陷区进行填充至当地塌陷积水水位以上1.5m；
[0042]
(3)选取2年生龄、根系发达，无病虫害、霉烂、抽干等现象的杨树(株高约1.2m，茎粗约0.8cm)春季(3月份)进行采煤沉陷区移栽，移栽株行距2.0m
×
2.5m，品字形排列。移栽完成后常规田间管理。
[0043]
统计实施例1
‑
4采煤沉陷区进行林木移栽后的杨树成活率以及平均株高和茎粗，具体结果见表1。
[0044]
表1
[0045][0046]
由表1数据可以得出，采用本发明煤矸石和土壤混合后进行填充，在不进行表土覆盖的前提下，仍然保证了杨树成活率，并且结果和进行表土覆盖的成活率一致，说明本发明采煤沉陷区复垦方法有效，而在成本方面，省略表土覆盖，则大大减少了土壤的使用率以及运输成本。
[0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。