一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，包括以下步驟：測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)地下水埋深；按塊徑大小將用于填充的煤矸石進(jìn)行分類；使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度；針對(duì)填充煤矸石分類的不同，在填充后的地塊上覆蓋一定厚度的按比例混合的煤矸石與土壤的混合物。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：解決了煤矸石堆放壓占土地及帶來的相關(guān)環(huán)境問題；根據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異而設(shè)計(jì)表層煤矸石和土壤的混合比例，使整個(gè)復(fù)墾區(qū)的土地達(dá)到適宜種植的條件；提高土地復(fù)墾工程施工效率，節(jié)約熟土資源，可避免因大量取土造成土地資源的破壞。
【專利說明】一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種無表土覆蓋煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于作物而言，土壤只是提供養(yǎng)分、水分的載體和作物根系伸展、固持的介質(zhì)，因此，在傳統(tǒng)觀念中，我們夸大了土壤對(duì)作物起到的作用。所以在復(fù)墾土地時(shí)，只需保證復(fù)墾地能夠給作物提供足夠的養(yǎng)料和水分，同時(shí)保持植物根系的延展和固定即可。
[0003]在傳統(tǒng)煤矸石填充復(fù)墾技術(shù)中，會(huì)在煤矸石填充復(fù)墾的墊層表層再覆蓋50?70cm的土層，這不僅浪費(fèi)了大量熟土資源、造成其它土地資源的破壞，而且增加了復(fù)墾成本。實(shí)際上，一般農(nóng)作物根系主要集中在地表到地表以下30cm，因此只需將地表到地表以下30cm部分復(fù)墾適合作物根系固定即可。
[0004]不同礦區(qū)或同一礦區(qū)不同開采階段所產(chǎn)生的煤矸石自然塊度相差很大。煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較小吸附或持水能力；而煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主。較多的粘土礦物不僅易于風(fēng)化，對(duì)作物根系的固定亦較強(qiáng)。以這種類型的煤矸石作為充填復(fù)墾的基底可以有效的保證作物的正常生長(zhǎng)。因此，基于煤矸石塊度結(jié)構(gòu)組分的無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)的研宄成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研宄重點(diǎn)。
[0005]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤炭的開采和利用總量逐年增加。同時(shí)，地下開采導(dǎo)致的大面積地表沉陷和產(chǎn)生大量的煤矸石。在地下水埋深較淺的平原礦區(qū)或降雨量較大且時(shí)間較均勻的地區(qū)，沉陷區(qū)的地勢(shì)更加低洼而易積水，導(dǎo)致耕地?zé)o法耕作。長(zhǎng)期以來，我國(guó)乃至國(guó)外的煤矸石只少量的用于建材或其它領(lǐng)域，煤礦區(qū)堆積如山的矸石山既壓占土地資源有污染了環(huán)境。因此，多數(shù)煤礦企業(yè)選擇煤矸石作為塌陷區(qū)充填復(fù)墾的材料。
[0006]煤矸石塊度結(jié)構(gòu)和煤矸石對(duì)水分的吸附或水分保持存在一定聯(lián)系，同時(shí)，煤矸石塊度結(jié)構(gòu)的大小也影響對(duì)作物根系的固定效果。通常，巖石對(duì)水分的吸附能力和持水能力決定于巖石的礦物成分和它們的空間排列，煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較弱吸附或持水能力，同時(shí)大塊度的煤矸石塊與塊之間間隔較大，不易固定作物根系。煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主，較多的粘土礦物易于風(fēng)化，不僅具有較強(qiáng)的吸附或持水能力，對(duì)作物根系的固定亦較強(qiáng)。在此理論基礎(chǔ)上，本發(fā)明在研宄了地下水埋深較淺的前提下，用于填充復(fù)墾材料的煤矸石塊度結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)墾地表層一定厚度的煤矸石土壤混合物混合比例的影響的前提下，給出以下方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:其包括以下步驟:
[0009]步驟一、使用水位管和鋼尺水位計(jì)測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)的地下水埋深，剔除地下水埋深年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊；
[0010]步驟二、按塊徑大小將用于填充的煤矸石進(jìn)行分類；
[0011]步驟三、使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度；
[0012]步驟四、針對(duì)填充煤矸石分類的不同，在填充后的地塊上覆蓋一定厚度的按比例混合的煤矸石與土壤的混合物。
[0013]作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟四為，針對(duì)填充煤矸石分類的不同，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚的按比例混合的煤矸石與土壤的混合物。
[0014]作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟二為，將塊徑小于等于50mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為I類煤矸石；步驟四為，使用I類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為3:7。
[0015]作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟二為，將塊徑大于50mm且小于等于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為II類煤矸石；步驟四為，使用II類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為2:3。
[0016]作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，其特征在于:步驟二為，將塊徑大于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為III類煤矸石；步驟四為，使用III類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為1:1。
[0017]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.在沉陷區(qū)充填煤矸石，解決了煤矸石堆放壓占土地及帶來的相關(guān)環(huán)境問題；
[0019]2、給出煤矸石塊度與復(fù)墾地表層煤矸石、土壤的混合比例關(guān)系，對(duì)采煤塌陷區(qū)土地復(fù)墾工程實(shí)踐有一定指導(dǎo)意義；
[0020]3、根據(jù)煤矸石塊度結(jié)構(gòu)差異而設(shè)計(jì)表層煤矸石和土壤的混合比例，使整個(gè)復(fù)墾區(qū)的土地具有適宜種植的條件；
[0021]4、本發(fā)明所涉及到煤矸石充填復(fù)墾區(qū)設(shè)計(jì)理念，合理設(shè)計(jì)煤矸石充填復(fù)墾區(qū)設(shè)計(jì)方案，提高類似的土地復(fù)墾工程施工效率，同時(shí)可很大程度節(jié)約熟土資源，同時(shí)可避免因大量取土造成其它土地資源的破壞。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:其包括以下步驟:
[0025]步驟一、測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)地下水埋深，利用水位管和鋼尺水位計(jì)測(cè)量地下水埋深，通過各觀測(cè)期水位平均值，確定地下水埋深以及變化幅度，剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊；之所以要剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊，是因?yàn)闊o表土覆蓋會(huì)使得地表水分難以保持，因此需要一個(gè)穩(wěn)定的地下水來補(bǔ)給植被或作物所需的水分，水位變化太大會(huì)導(dǎo)致水分供給不穩(wěn)定，影響復(fù)墾后土地植被的生長(zhǎng)；同樣地下水埋深太深的話也不適用此方法。
[0026]步驟二、將塊徑小于等于50mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為I類煤矸石；對(duì)煤矸石進(jìn)行分類，這樣能夠?yàn)楹罄m(xù)混合土壤的比例提供依據(jù)，不同塊徑的煤矸石其達(dá)到復(fù)墾條件所需要的土壤比例不同，因?yàn)槊喉肥g的縫隙大小不一樣，需達(dá)到固定植物根系的作用，就要預(yù)先考察填充材料的性質(zhì)。
[0027]步驟三、使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度；
[0028]步驟四、使用I類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為3:7。通常，巖石對(duì)水分的吸附能力和持水能力決定于巖石的礦物成分和它們的空間排列，煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較弱吸附或持水能力，同時(shí)大塊度的煤矸石塊與塊之間間隔較大，不易固定作物根系。煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主，較多的粘土礦物易于風(fēng)化，不僅具有較強(qiáng)的吸附或持水能力，對(duì)作物根系的固定亦較強(qiáng)。為了使填充后的地塊實(shí)現(xiàn)復(fù)墾，我們通過在煤矸石中混合一定比例的土壤來填充煤矸石之間的空隙，是的植物根系得以固定。在本實(shí)施例中，I類煤矸石與土壤的混合體積比為3:7時(shí)，方能夠達(dá)到復(fù)墾的要求。為了節(jié)約寶貴的土壤資源，我們僅在填充過后的復(fù)墾地地表覆蓋混有土壤的煤矸石。經(jīng)實(shí)踐證明，30cm厚度的混合物即能夠滿足作物生長(zhǎng)需求。
[0029]由于煤矸石中含有豐富礦物質(zhì)，種植在通過本方案填充的復(fù)墾地上的作物對(duì)于化學(xué)肥料的需求量大大減少；再者，由于煤矸石的易風(fēng)化性質(zhì)，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的耕作后，煤矸石會(huì)逐漸碎裂成小塊，隨著有機(jī)質(zhì)的積累，最終會(huì)轉(zhuǎn)化為土壤。
[0030]實(shí)施例2
[0031]一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:其包括以下步驟:
[0032]步驟一、測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)地下水埋深，利用水位管和鋼尺水位計(jì)測(cè)量地下水埋深，通過各觀測(cè)期水位平均值，確定地下水埋深以及變化幅度，剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊；之所以要剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊，是因?yàn)闊o表土覆蓋會(huì)使得地表水分難以保持，因此需要一個(gè)穩(wěn)定的地下水來補(bǔ)給植被或作物所需的水分，水位變化太大會(huì)導(dǎo)致水分供給不穩(wěn)定，影響復(fù)墾后土地植被的生長(zhǎng)；同樣地下水埋深太深的話也不適用此方法。
[0033]步驟二、將塊徑大于50mm且小于等于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為II類煤矸石；對(duì)煤矸石進(jìn)行分類，這樣能夠?yàn)楹罄m(xù)混合土壤的比例提供依據(jù)，不同塊徑的煤矸石其達(dá)到復(fù)墾條件所需要的土壤比例不同，因?yàn)槊喉肥g的縫隙大小不一樣，需達(dá)到固定植物根系的作用，就要預(yù)先考察填充材料的性質(zhì)。
[0034]步驟三、使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度；
[0035]步驟四、使用II類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為2:3。通常，巖石對(duì)水分的吸附能力和持水能力決定于巖石的礦物成分和它們的空間排列，煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較弱吸附或持水能力，同時(shí)大塊度的煤矸石塊與塊之間間隔較大，不易固定作物根系。煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主，較多的粘土礦物易于風(fēng)化，不僅具有較強(qiáng)的吸附或持水能力，對(duì)作物根系的固定亦較強(qiáng)。為了使填充后的地塊實(shí)現(xiàn)復(fù)墾，我們通過在煤矸石中混合一定比例的土壤來填充煤矸石之間的空隙，是的植物根系得以固定。在本實(shí)施例中，II類煤矸石與土壤的混合體積比為2:3時(shí)，方能夠達(dá)到復(fù)墾的要求。為了節(jié)約寶貴的土壤資源，我們僅在填充過后的復(fù)墾地地表覆蓋混有土壤的煤矸石。經(jīng)實(shí)踐證明，30cm厚度的混合物即能夠滿足作物生長(zhǎng)需求。
[0036]由于煤矸石中含有豐富礦物質(zhì)，種植在通過本方案填充的復(fù)墾地上的作物對(duì)于化學(xué)肥料的需求量大大減少；再者，由于煤矸石的易風(fēng)化性質(zhì)，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的耕作后，煤矸石會(huì)逐漸碎裂成小塊，隨著有機(jī)質(zhì)的積累，最終會(huì)轉(zhuǎn)化為土壤。
[0037]實(shí)施例3
[0038]一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:其包括以下步驟:
[0039]步驟一、測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)地下水埋深，利用水位管和鋼尺水位計(jì)測(cè)量地下水埋深，通過各觀測(cè)期水位平均值，確定地下水埋深以及變化幅度，剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊；之所以要剔除地下水埋深水位年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊，是因?yàn)闊o表土覆蓋會(huì)使得地表水分難以保持，因此需要一個(gè)穩(wěn)定的地下水來補(bǔ)給植被或作物所需的水分，水位變化太大會(huì)導(dǎo)致水分供給不穩(wěn)定，影響復(fù)墾后土地植被的生長(zhǎng)；同樣地下水埋深太深的話也不適用此方法。
[0040]步驟二、將塊徑大于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為III類煤矸石；對(duì)煤矸石進(jìn)行分類，這樣能夠?yàn)楹罄m(xù)混合土壤的比例提供依據(jù)，不同塊徑的煤矸石其達(dá)到復(fù)墾條件所需要的土壤比例不同，因?yàn)槊喉肥g的縫隙大小不一樣，需達(dá)到固定植物根系的作用，就要預(yù)先考察填充材料的性質(zhì)。
[0041]步驟三、使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度；
[0042]步驟四、使用III類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，混合物中土壤與煤矸石的體積比為1:1。通常，巖石對(duì)水分的吸附能力和持水能力決定于巖石的礦物成分和它們的空間排列，煤矸石中的較大塊體往往是砂巖或粉砂巖類，這類巖石因粘土礦物含量少而表現(xiàn)為較低的孔隙率和較小的比表面積，從而表現(xiàn)出較弱吸附或持水能力，同時(shí)大塊度的煤矸石塊與塊之間間隔較大，不易固定作物根系。煤矸石中自然塊度較小者通常以含粘土礦物成分較多的泥巖為主，較多的粘土礦物易于風(fēng)化，不僅具有較強(qiáng)的吸附或持水能力，對(duì)作物根系的固定亦較強(qiáng)。為了使填充后的地塊實(shí)現(xiàn)復(fù)墾，我們通過在煤矸石中混合一定比例的土壤來填充煤矸石之間的空隙，是的植物根系得以固定。在本實(shí)施例中，因?yàn)槊喉肥膲K徑很大，需要填充的空隙也更多，III類煤矸石與土壤的混合體積比為1:1時(shí)，方能夠達(dá)到復(fù)墾的要求。為了節(jié)約寶貴的土壤資源，我們僅在填充過后的復(fù)墾地地表覆蓋混有土壤的煤矸石。經(jīng)實(shí)踐證明，30cm厚度的混合物即能夠滿足作物生長(zhǎng)需求。
[0043]由于煤矸石中含有豐富礦物質(zhì)，種植在通過本方案填充的復(fù)墾地上的作物對(duì)于化學(xué)肥料的需求量大大減少；再者，由于煤矸石的易風(fēng)化性質(zhì)，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的耕作后，煤矸石會(huì)逐漸碎裂成小塊，隨著有機(jī)質(zhì)的積累，最終會(huì)轉(zhuǎn)化為土壤。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:其包括以下步驟: 步驟一、使用水位管和鋼尺水位計(jì)測(cè)量待修復(fù)塌陷區(qū)的地下水埋深，剔除地下水埋深年變化幅度大于50cm的地塊和地下水埋深大于1.5m的地塊； 步驟二、按塊徑大小將用于填充的煤矸石進(jìn)行分類； 步驟三、使用分類后的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)進(jìn)行填充，并達(dá)到設(shè)計(jì)填充高度； 步驟四、針對(duì)填充煤矸石分類的不同，在填充后的地塊上覆蓋一定厚度的按比例混合的煤矸石與土壤的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:所述步驟四為，針對(duì)填充煤矸石分類的不同，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚的按比例混合的煤矸石與土壤的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:所述步驟二為，將塊徑小于等于50mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為I類煤矸石；所述步驟四為，使用I類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，所述混合物中土壤與煤矸石的體積比為3:7。
4.如權(quán)利要求2所述一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:所述步驟二為，將塊徑大于50mm且小于等于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為II類煤矸石；所述步驟四為，使用II類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，所述混合物中土壤與煤矸石的體積比為2:3。
5.如權(quán)利要求2所述一種無表土覆蓋的煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)，其特征在于:所述步驟二為，將塊徑大于10mm的煤矸體石的積百分含量占煤矸石總量50%以上的煤矸石劃分為III類煤矸石；所述步驟四為，使用III類煤矸石填充的地塊，在填充后的地塊上覆蓋30cm厚度的煤矸石與土壤的混合物，所述混合物中土壤與煤矸石的體積比為1:1。
【文檔編號(hào)】A01B77/00GK104429216SQ201410789408
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】嚴(yán)家平, 許正剛, 姚軍 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué), 淮南創(chuàng)大實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司