一種露天礦復(fù)墾的替代表土的篩選方法
【專(zhuān)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(guò)對(duì)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(guò)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(chǎng)復(fù)墾有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)既減少固體廢棄物又完成排土場(chǎng)復(fù)墾的雙重目標(biāo)，有效利用固體廢棄物，改善生態(tài)環(huán)境，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境利益高。
【專(zhuān)利說(shuō)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(duì)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(guó)最主要能源，其中露天開(kāi)采具有開(kāi)采成本低、安全、資源利用率高等特 點(diǎn)，因此，我國(guó)露天煤炭開(kāi)采的比重日益增加，一般來(lái)說(shuō)露天開(kāi)采對(duì)土地的破壞面積是井工 開(kāi)采2-11倍，由于露天采礦過(guò)程需剝離煤層上方全部巖土層，嚴(yán)重干擾了當(dāng)?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(yíng)養(yǎng)及微生物組成，擾亂動(dòng)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(guó)一項(xiàng)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(guò)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(duì)于表土層較薄的地區(qū)并不適用，如我國(guó)的西北風(fēng)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(duì)該類(lèi)地區(qū)的土地復(fù)墾工作的質(zhì)量及其 效率，造成嚴(yán)重影響；與此同時(shí)，按照常規(guī)的復(fù)墾手段對(duì)表土層進(jìn)行剝離、堆存以及回填過(guò) 程中會(huì)造成表土資源的損失和退化，此外排土場(chǎng)呈臺(tái)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(kāi)采過(guò)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(duì)替代 表土材料進(jìn)行改良，不僅可以從根本上改善排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)時(shí)植物所需的立地條件，同時(shí) 為露天礦排土場(chǎng)的水土保持創(chuàng)造條件，解決被剝離表土因長(zhǎng)期堆存所導(dǎo)致種子庫(kù)與微生物 的數(shù)量下降，土壤板結(jié)及有效成分流失等問(wèn)題。表土匱乏地區(qū)因客土復(fù)墾產(chǎn)生的額外費(fèi)用， 以及取土所造成的新的廢棄地等問(wèn)題。同時(shí)也為有效地規(guī)劃和利用礦區(qū)的土壤資源，實(shí)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(duì)修復(fù)礦區(qū)的生態(tài)退化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn) 露天煤礦土地復(fù)墾與生態(tài)重建工作的順利實(shí)施都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(duì)露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表 土取樣，對(duì)各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比；
[0008] 3)對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋奈锢硖匦赃M(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣， 對(duì)各樣品的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、容重、孔隙度進(jìn)行分析對(duì)比；
[0009] 4)對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋幕瘜W(xué)特性分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各 樣品的酸堿性、含鹽量、有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素含量進(jìn)行分析對(duì)比；
[0010] 5)對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋沫h(huán)境特性進(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣， 對(duì)各樣品中鎘、汞、鉛、鎘、砷、銅、鋅、鎳九種重金屬含量進(jìn)行分析對(duì)比；
[0011] 6)對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋纳锾匦苑治觯簩?duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各 樣品進(jìn)行風(fēng)干、粉碎、過(guò)篩后進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)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(duì)各備選土層的分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析，篩選出替代 表土材料的土層；
[0013] 8)對(duì)替代表土材料土層的基質(zhì)加入相應(yīng)土壤調(diào)理劑進(jìn)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(diǎn)：
[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(mǎn)足復(fù)墾過(guò)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(mǎn)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(mǎn)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(biāo)準(zhǔn)；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(zhǎng)的障礙因子。
[0016] 本發(fā)明主要采用土壤調(diào)理劑對(duì)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(jī)質(zhì)，并且含有植物生長(zhǎng)所必須的微量元素，改良材料獨(dú)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(shí)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(guò)程，從而有效的提高了露天礦排土場(chǎng)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(qiáng)，由于該方法的設(shè)計(jì)原理是以礦山開(kāi)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(jì)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明方法實(shí)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(shí)施例的替代表土與當(dāng)?shù)乇硗猎耘嘧魑锷L(zhǎng)對(duì)照?qǐng)D。

【具體實(shí)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(shí)施例詳細(xì)說(shuō)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(duì)露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)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?？芍?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(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表 土取樣，對(duì)各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比；本實(shí)施例的分析對(duì)比數(shù)據(jù)如 表2所示，可知，當(dāng)?shù)乇硗恋拇址哿：繛?5. 59%屬于粉砂土，說(shuō)明當(dāng)?shù)乇硗烈呀?jīng)出現(xiàn)沙 化現(xiàn)象；黃土層2細(xì)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(diǎn)，抗逆 能力強(qiáng)，通氣透水、保水保肥能力較好，適耕期較長(zhǎng)，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(xì)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(duì)較高，保水保肥性強(qiáng)，但是通氣性較差，不利于有機(jī)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(duì)露天煤礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋馁|(zhì)地及巖土參數(shù)進(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表土取 樣，對(duì)各樣品的顆粒組成、化學(xué)成分等指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比； 3) 對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋奈锢硖匦赃M(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各 樣品的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、容重、孔隙度進(jìn)行分析對(duì)比； 4) 對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋幕瘜W(xué)特性分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各樣品 的酸堿性、含鹽量、有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素含量進(jìn)行分析對(duì)比； 5) 對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋沫h(huán)境特性進(jìn)行分析：對(duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各 樣品中鎘、汞、鉛、鎘、砷、銅、鋅、鎳九種重金屬含量進(jìn)行分析對(duì)比； 6) 對(duì)備選土層與當(dāng)?shù)乇硗恋纳锾匦苑治觯簩?duì)所述各備選土層及表土取樣，對(duì)各樣品 進(jìn)行風(fēng)干、粉碎、過(guò)篩后進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)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(duì)各備選土層的分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析，篩選出替代表土 材料的土層； 8) 對(duì)替代表土材料土層的基質(zhì)加入相應(yīng)土壤調(diào)理劑進(jìn)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(hào)】A01G7/00GK104082056SQ201410310143
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)