一种高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构及实施方法与流程

1.本发明涉及生态系统恢复技术领域，尤其涉及一种高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构及实施方法。


背景技术：

2.高寒区煤矿碳渣地由于过去长时间大面积的进行地下采矿并将采矿过程中未及处理的煤矸石进行大面积的堆积，导致周围土地严重污染，又由于该地区地处青藏高原东北部，是黄土高原和青藏高原的过渡带，属典型的高原大陆性气候，气温低而寒冷，昼夜温差大，流域内雨量丰沛，年降水量在400～650mm之间，相应蒸发量较小，年蒸发量1273mm，使得土壤易发生冻胀破坏导致无法进行耕重，严重影响当地经济。


技术实现要素：

3.本技术提供一种高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构及实施方法，旨在解决渣堆对土地的压占和污染问题以及高寒地区对土壤的冻胀问题。
4.本技术通过下述技术方案实现：本技术提供的一种高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构，包括凹坑以及凹坑内从下往上依次设置的煤矸石黄土层、隔污土层和耕植土层，所述耕植土层的顶面为坡面，坡底设有排水沟；所述耕植土层上方覆盖有土壤熟化剂 。
5.可选的，所述凹坑有坑口，坑口处设挡土墙；耕植土层的顶面分为纵向坡和两横向坡，两横向坡左右设置，两横向坡从中间分别向左、右侧坑壁延伸，两横向坡的坡顶重合；纵向坡从后侧坑壁向挡土墙侧延伸，挡土墙为坡底侧。
6.特别的，所述两横向坡的坡底分别设右排水沟、左排水沟。
7.特别的，所述横向坡的坡度为千分之三；纵向坡的坡度为千分之五。
8.特别的，所述隔污土层厚度为100cm，耕植土层厚度为50cm。
9.特别的，隔污土层的土壤ph值在8.0到8.3区间，全氮含量约为1.3
‰
，全磷含量约为2.02
‰
，全钾含量约为2.3％，碱解氮含量约为0.08
‰
，有效磷含量约为0.03
‰
，速效钾含量约为0.12
‰
，有机质含量约为1.7％，全盐含量约为0.73
‰
。
10.特别的，所述耕植土层的土壤ph值在7.3到8.0区间，全氮含量约为2.03
‰
，全磷含量约为2.4
‰
，全钾含量约为2.53％，碱解氮含量约为0.15
‰
，有效磷含量约为0.05
‰
，速效钾含量约为0.33
‰
，有机质含量约4.7％，全盐含量约为1.3
‰
。
11.所述耕植土层上方添施有土壤熟化剂；按照重量份计，所述土壤熟化剂包括以下组分：保水剂15～20份，油菜秸秆60-70份,腐殖酸原料10～15份。
12.本技术提供的一种高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构的实施方法，包括以下步骤：s1，煤矸石的处置，包括：
s1.1，挖坑填埋：采用黄土稀释法，选用黄土作为天然的中和剂，将煤矸石和黄土按比例进行混合形成混合煤矸石黄土层；挖坑填埋时进行分层夯填；s1.2，摊平后在煤矸石黄土层的上方覆隔污土，形成隔污土层；s2，土地复耕，包括：s2.1，在隔污土层的上方覆耕植土，形成耕植土层；s2.2，一次整平地面；s2.3，在耕植土层上方设土壤熟化剂 。
13.可选的，在土地整平的过程中沿着中心线向两侧设置千分之三坡度，形成两侧横向坡；在土地平整时从远离挡土墙处向靠近的挡土墙处设置千分之五坡度，形成纵向坡度；在两侧横向坡的坡底侧分别设左排水沟和右排水沟。
14.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术首先能够利用简单环保的方法对矿业弃渣进行综合治理，消除渣堆对土地的压占和污染；其次能够秉承“因地制宜”的思想对当地易冻胀土壤进行修复和改善，在保证能够复垦的情况下实现增收增产。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术实施方式的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。
16.图1为实施例中渣堆的纵向剖面图；图2为实施例中渣堆横向剖面图；图3为实施例中已修复耕地纵向剖面图；图4为实施例中已修复耕地横向剖面图。
具体实施方式
17.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、
ꢀ“
内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例一如图3、图4所示，本实施例公开的高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构，包括凹坑以及凹坑内从下往上依次设置的煤矸石黄土层5、隔污土层6和耕植土层7。耕植土层7上方覆盖有土壤熟化剂 8。
24.耕植土层7的顶面耕植土层7的顶面为坡面，可在坡底设排水沟。
25.可选的，凹坑有坑口，坑口处设挡土墙14，挡土墙14以及凹坑坑壁将煤矸石黄土层5、隔污土层6和耕植土层7围在中间。耕植土层7的顶面分为纵向坡15和两横向坡12，两横向坡12左右设置，两横向坡12从中间分别向左、右侧坑壁延伸，两横向坡12的坡顶重合。纵向坡15从后侧坑壁向挡土墙14侧延伸，挡土墙14为坡底侧。两横向坡12的坡底分别设右排水沟9、左排水沟10。
26.两横向坡12的坡顶处位于耕植土层7中间，心线处高两侧低，以便排水；纵向坡15从远离挡土墙14处向靠近的挡土墙14处延伸，远高近低便于自由排水。
27.值得说明的是，纵向坡15和横向坡12的坡度根据需要合理设置。特别的，横向坡12的坡度为千分之三；纵向坡15的坡度为千分之五。
28.可选的，隔污土层6厚度为100cm，选用中等等级土壤，土壤质量指数在70到80区间，土壤ph值在8.0到8.3区间，全氮含量约为1.3
‰
，全磷含量约为2.02
‰
，全钾含量约为2.3％，碱解氮含量约为0.08
‰
，有效磷含量约为0.03
‰
，速效钾含量约为0.12
‰
，有机质含量约为1.7％，全盐含量约为0.73
‰
。
29.可选的，耕植土层7厚度为50cm，选用优等等级土壤，土壤质量指数在95到100区间，土壤ph值在7.3到8.0区间，全氮含量约为2.03
‰
，全磷含量约为2.4
‰
，全钾含量约为2.53％，碱解氮含量约为0.15
‰
，有效磷含量约为0.05
‰
，速效钾含量约为0.33
‰
，有机质含量约4.7％，全盐含量约为1.3
‰
。
30.可选的，按照重量份计，土壤熟化剂8包括以下组分：保水剂15～20份，油菜秸秆60-70份,腐殖酸原料10～15份。
31.基于上述高寒区煤矿碳渣地的土地复垦结构，本实施例还公开了高寒区煤矿碳渣地的土地复垦方法，用于将高寒区由于大面积矿渣堆积导致污染的煤矸石地修复成为可耕种的农田。
32.如图1、图2所示，本实施例中高寒区煤矿煤矸石地4的岩层主要分为上部表层的黄土2和下部的泥岩3。该处由于过去长时间大面积的进行地下采矿并将过去采矿过程中未及
时处理的煤矸石1进行大面积的堆积，形成大面积矿渣堆积。该处的土地复垦方法包括以下两个步骤：s1，煤矸石的处置。煤矸石1的处置方法包括挖坑填埋、分层夯填以及摊平后覆隔污土。
33.值得说明的是，分层夯填中分层是指每隔一定距离进行一次夯填压实。摊平后在煤矸石黄土层5的上方覆隔污土，形成隔污土层6。
34.可选的，挖坑填埋时采用黄土稀释法，选用黄土作为天然的中和剂，将煤矸石和黄土按比例进行混合形成混合煤矸石黄土层5，解决煤矸石污染问题。将煤矸石与黄土相混合可以起到二个作用，一是能够使煤矸石中部分化学组分，特别是一些有毒有害的金属离子，被黄土吸附、固定、阻滞其迁移；二是黄土能中和煤矸石中的酸性物质。
35.可选的，将煤矸石和黄土1：1.5进行混合形成混合煤矸石黄土，解决煤矸石污染问题。
36.s2，高寒区土地复耕。高寒区土地复耕方法依次包括顶部覆耕植土、一次整平田面、添施土壤熟化剂8、修筑挡土墙14以及设置导排水系统。
37.顶部覆耕植土指在隔污土层6的上方覆耕植土，形成耕植土层7。
38.一次整平地面需本着起高垫低的原则，无论采取机械化或半机械化平地，都要确保一次把田面整平，在填土部位厚的地方，为防沉陷，可留高一些，不留尾工。田面平整后及时深翻，及时深翻是指田面平整后，应随即深翻一次，既有利于蓄水保墒、土壤熟化，又是平整田面的最后一道工序。
39.可选的，如果修复后的耕地坡度较陡，体量较大，可修筑挡土墙14。特别的，挡土墙14长度68m，采用c20混凝土现浇，高度为4.3m，基础埋深1.3m，地面以上3m，坡度比为1:2。
40.可选的，由于该地区为高寒地区，若该地区降雨量大，则土壤易积水冻胀，故可设置导排水系统。具体的，如图3所示，在土地整平的过程中沿着中心线11向两侧设置千分之三坡度，形成两侧横向坡12，使得中心线处高两侧低，以便排水；在土地平整时从远离挡土墙14处向靠近的挡土墙14处设置千分之五坡度，形成纵向坡度15，使得远高近低便于自由排水。
41.在两侧横向坡12的坡底侧分别设左排水沟9和右排水沟10。
42.可选的，分层夯填中每隔300mm进行一次夯填压实，可用59千瓦推土机进行分层压填，采用3台yzk12b振动碾碾压，碾压遍数通过试验确定，一般碾压6～8遍。
43.可选的，土壤熟化剂8对生土、盐碱土、瘠薄和板结土壤有较强的熟化、改良、防治作用。在煤矸石地和煤矿区施用适宜的熟化剂，可促进土壤团粒结构形成，缓解水气矛盾，对提高土壤有机质含量，增强土壤酶活性有显著作用。施用当年可使作物产量提高15-20%，土壤熟化时间由7～8年缩短到2～3年。
44.高寒区煤矿煤矸石地4经过上述一系列优化的修复措施修复成为可耕种农田13。
45.本技术首先能够利用简单环保的方法对矿业弃渣进行综合治理，消除渣堆对土地的压占和污染；其次能够秉承“因地制宜”的思想对当地易冻胀土壤进行修复和改善，在保证能够复垦的情况下实现增收增产。
46.以上的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范
围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。