一种矿山修复土层结构改良方法与流程

1.本发明属于矿山修复技术领域，具体涉及一种矿山修复土层结构改良方法。


背景技术：

2.矿产资源作为非常重要的能源之一，与社会经济的发展和矿产能源的使用有着紧密的联系。2018 年，全球统计的 40 种矿产资源中，我国有 30 种矿产消费量居世界第一位，是世界名副其实的矿产资源第一生产大国和第一贸易大国。矿产资源的大力开发，加快了我国的经济发展，但同时也对生态环境造成了影响。截至2018年，我国共有各类废弃矿山约99000座，按开采方式分，露天开采的废弃矿山共有80600座，井工开采的废弃矿山共有16400座，其他混合开采的废弃矿山2000座。
3.在矿山开采过程中挖损大量土地，使得地表发生严重塌陷或者错动，形成地裂缝或者矿坑，坑内土壤的理化性质遭到严重破坏，矿坑内土壤结构不再适合植物的生长和发展。矿山开采已严重造成生态系统退化、土地资源破坏、土壤质量下降等生态环境问题。2011年3月《土地复垦条例》颁布，各种复垦技术相继出现。目前的覆土技术多是在压实后的石料表面直接覆土，在覆土层进行种植，土层结构简单，植物存活率较低，抗风能力弱。
4.申请号为201710763489.1的专利公开了一种基于土工布的采煤塌陷地充填复垦方法，发明方法包括：筛选充填材料，所述充填材料的污染物浸出量达到国家排放标准；重构土壤，重构的土壤剖面自下而上依次包括：承托层、防渗层、排水层、充填材料层及覆土层；其中，所述承托层是采用粘土或膨润土防水毯，用于承托整个土壤充填结构；所述防渗层是选用针刺非机织土工布和hdpe土工膜，用于阻隔上层污染物下渗迁移；所述排水层选用碎石或复合土工排水网格与导排盲沟，用于收集渗滤液；所述充填材料层分层充填，边充填边压实；所述覆土层选用粉煤灰和污泥充填。
5.申请号为专利201910972414.3的专利公开了一种矿山土壤修复方法及修复材料，其中，矿山土壤修复材料由包括如下重量份的原料配制而成：豆渣石粉30
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60份、钙质粉25
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40份、锯末屑10
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20份、麦麸10
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20份、草炭20
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35份和纳基蒙脱土10
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25份；根据不同的酸碱性的土壤，配用不同的土壤修复材料，对矿山土壤进行修复，可以改善矿山土壤对养分的吸收能力，实现对矿山土壤的修复。
6.申请号为201910486639.8的专利公开了一种矿山土壤的修复方法。所述矿山土壤的修复方法包括以下步骤：将待修复的矿山土壤翻整、破碎并晾晒，重复3
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5次；向晾晒后的矿山土壤中加入适量修复材料，再次翻整后放置15
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20天，并开设若干集水池；在放置后的矿山土壤上种植豆科植物并接种根瘤菌，并在集水池中出现积水时种植浮萍。
7.申请号为202010053459.3的专利公开了一种废弃矿山土壤修复方法，该方法包括以下步骤：修整矿山排土场，将矿山排土场的顶部修整为平台区，将矿山排土场的坡面坡度修整至坡度小于等于45度；深耕并晾晒平台区两次；翻耕平台区两次；每隔30
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40天，重复翻耕平台区两次，直至平台区地表植被覆盖率超过40％，之后，再次翻耕平台一次，翻耕同时再次向土壤中埋入生物质条袋；向矿山排土场的坡面喷洒带有草种的发酵腐熟土壤；在平
台区和坡面的衔接处设置过渡植被挂设装置；在植被带的下方成排挂设多个蓄水植被块；在坡面上成排的多个蓄水植被块之间的空地上移栽灌木，以及在平台上成排移栽灌木。
8.申请号为201420388281.8的专利公开了一种用于金属矿区尾矿库闭库复垦治理的植被毡，专利包括在尾矿库固体废物表面自下而上设置的药剂层、覆土层、植被层，在药剂层表面自下而上设置的压实黏土层、防渗层、排水层，所述排水层上方覆土形成所述覆土层，最上层为种植植被层。
9.由此可见，矿山修复领域出现了大量关于复垦土壤修复、重构的方法，多数方法是通过外加材料、药剂来实现，其技术实施较复杂，成本较大，且鲜有考虑植物的抗风能力。因此，如何改进现有技术，改善土层结构，提高植物存活率，增加抗风能力，是矿山修复中亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

10.本发明为了解决现有矿山修复技术中实施较复杂，成本较大，且并没有考虑植物的抗风能力等问题，而提供一种矿山修复土层结构改良方法。
11.为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种矿山修复土层结构改良方法，其特征在于，包括：（1）土壤以下1
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2m的土层采用石料进行压实，压实度达到85
‑
90%；（2）土壤以下1m以内的土层采用石料进行压实，压实度达到80
‑
90%；（3）压实后的石料表面覆盖20
‑
30cm厚的细沙土；（4）用水将细沙土进行2
‑
5次淋溶；（5）在淋溶后的细沙土表面覆盖30
‑
100cm厚的土壤。
12.在一些实施例中，所述步骤（3）中的细沙土的粒径为0.25
‑
0.35mm。
13.在一些实施例中，所述步骤（4）中每次淋溶的用水量为200
‑
300kg/m2，淋溶的间隔时间为12
‑
24h。
14.本发明中，步骤（1）可保证石料层结构稳定，同时土壤可以分布在石料间隙间。若压实度小于85%，上层石料可能会坍塌，稳定性不足；若压实度大于90%，土壤难以进入石料，植物根系无法深入延伸，抗风能力更低。
15.本发明中，步骤（2）可保证土壤分布在石料间隙间。若压实度小于80%，石料层稳定性不足，对根系固定能力较弱；若压实度大于90%，土壤难以进入石料，植物根系无法深入延伸，抗风能力更低。
16.本发明中，步骤（3）将石料间填满细沙土，为植物根系延伸提供场所。若细沙土粒径小于0.25mm，细沙土无法停留在石料间隙；若细沙土粒大于0.35mm，细沙土难以进入深层石料间隙，植物根系无法深入延伸。
17.本发明中，步骤（4）淋溶可以保证细沙土均匀的分布在石料间隙间。若淋溶次数小于2次，淋溶用水量小于200kg/m2，细沙土难以进入深层石料间隙，植物根系无法深入延伸；若淋溶次数大于5次，淋溶用水量大于300 kg/m2，会造成资源浪费。
18.本发明中，步骤（5）可以保证植物的生长，根据不同植物选择不同的覆土厚度，若覆土厚度低于30cm，经过碾压、雨水冲刷后土壤将不适合植物生长。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过两层压实后，再进行淋溶覆土，使得土壤分布在石料间隙间，植物在生长过程根系可以向下延伸，提高了植物的存活率和抗风能力。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
21.本发明的一种矿山修复土层结构改良方法，包括如下：（1）土壤以下1
‑
2m的土层采用石料进行压实，压实度达到85
‑
90%；（2）土壤以下1m以内的土层采用石料进行压实，压实度达到80
‑
90%；（3）压实后的石料表面覆盖20
‑
30cm厚的细沙土；（4）用水将细沙土进行2
‑
5次淋溶；（5）在淋溶后的细沙土表面覆盖30
‑
100cm厚的土壤。
22.在一些实施例中，所述步骤（3）中的细沙土的粒径为0.25
‑
0.35mm。
23.在一些实施例中，所述步骤（4）中每次淋溶的用水量为200
‑
300kg/m2，淋溶的间隔时间为12
‑
24h。
24.本发明中，步骤（1）可保证石料层结构稳定，同时土壤可以分布在石料间隙间。若压实度小于85%，上层石料可能会坍塌，稳定性不足；若压实度大于90%，土壤难以进入石料，植物根系无法深入延伸，抗风能力更低。
25.本发明中，步骤（2）可保证土壤分布在石料间隙间。若压实度小于80%，石料层稳定性不足，对根系固定能力较弱；若压实度大于90%，土壤难以进入石料，植物根系无法深入延伸，抗风能力更低。
26.本发明中，步骤（3）将石料间填满细沙土，为植物根系延伸提供场所。若细沙土粒径小于0.25mm，细沙土无法停留在石料间隙；若细沙土粒大于0.35mm，细沙土难以进入深层石料间隙，植物根系无法深入延伸。
27.本发明中，步骤（4）淋溶可以保证细沙土均匀的分布在石料间隙间。若淋溶次数小于2次，淋溶用水量小于200kg/m2，细沙土难以进入深层石料间隙，植物根系无法深入延伸；若淋溶次数大于5次，淋溶用水量大于300 kg/m2，会造成资源浪费。
28.本发明中，步骤（5）可以保证植物的生长，根据不同植物选择不同的覆土厚度，若覆土厚度低于30cm，经过碾压、雨水冲刷后土壤将不适合植物生长。
29.实施例1先将土壤以下1
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2m的土层采用石料进行压实，压实度为90%；再将土壤以下1m以内的土层采用碎石进行压实，压实度达到80%；在压实后的碎石表面覆盖20cm细沙土，用水将细沙土进行5次淋溶；最后在淋溶后的细沙土表面覆盖100cm土壤。在该土地种植100株新疆杨，观察其存活率和抗风能力。
30.本实施例的进行矿山土层结构改良后，新疆杨存活率为99%，8级风力下树木仍然挺拔。
31.实施例2先将土壤以下1
‑
2m的土层采用碎石进行压实，压实度为85%；再将土壤以下1m以内
的土层采用碎石进行压实，压实度达到90%；在压实后的碎石表面覆盖20cm细沙土，用水将细沙土进行5次淋溶；最后在淋溶后的细沙土表面覆盖100cm土壤。在该土地种植100株新疆杨，观察其存活率和抗风能力。
32.本实施例的进行矿山土层结构改良后，新疆杨存活率为97%，8级风力下树木仍然挺拔。
33.实施例3先将土壤以下1
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2m的土层采用碎石进行压实，压实度为85%；再将土壤以下1m以内的土层采用石料进行压实，压实度达到80%；在压实后的石料表面覆盖30cm细沙土，用水将细沙土进行2次淋溶；最后在淋溶后的细沙土表面覆盖60cm土壤。在该土地种植100株新疆杨，观察其存活率和抗风能力。
34.本实施例的进行矿山土层结构改良后，新疆杨存活率为96%，8级风力下树木仍然挺拔。
35.实施例4先将土壤以下1
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2m的土层采用石料进行压实，压实度为90%；再将土壤以下1m以内的土层采用石料进行压实，压实度达到85%；在压实后的石料表面覆盖30cm细沙土，用水将细沙土进行2次淋溶；最后在淋溶后的细沙土表面覆盖30cm土壤。在该土地种植100株新疆杨，观察其存活率和抗风能力。
36.本实施例的进行矿山土层结构改良后，新疆杨存活率为94%，8级风力下树木仍然挺拔。
37.实施例5先将土壤以下1
‑
2m的土层采用石料进行压实，压实度为90%；再将土壤以下1m以内的土层采用石料进行压实，压实度达到80%；在压实后的石料表面覆盖20cm细沙土，用水将细沙土进行2次淋溶；最后在淋溶后的细沙土表面覆盖30cm土壤。在该土地种植100株新疆杨，观察其存活率和抗风能力。
38.本实施例的进行矿山土层结构改良后，新疆杨存活率为96%，8级风力下树木仍然挺拔。