本發(fā)明涉及礦山生態(tài)修復(fù)，尤其涉及一種活化礦山排土場死土層的方法。

背景技術(shù)：

1、礦山排土場由于機械壓實和土壤構(gòu)型不良等客觀原因，導(dǎo)致排土場表層土5-10厘米以下通常會形成死土層。

2、死土層容易導(dǎo)致水分入滲困難、土壤肥力低下、植被根系生長受阻，嚴重制約礦山排土場生態(tài)修復(fù)后的植物群落演替，難以抵抗干旱擾動，容易造成生態(tài)系統(tǒng)的二次退化。因此，礦山排土場的生態(tài)修復(fù)作為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的重點，其亟待解決礦山排土場死土層的活化問題。

3、現(xiàn)有的排土場土壤修復(fù)技術(shù)，主要是在排土過程中構(gòu)建合理的土層結(jié)構(gòu)，如海綿排土場構(gòu)建技術(shù)和活土層構(gòu)建技術(shù)，從而避免形成死土層。但對已經(jīng)形成的排土場死土層問題，尚缺少活化技術(shù)。并且，已有排土場的土層結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，地面林草植被已經(jīng)開始恢復(fù)，土層重構(gòu)、表土翻耕的經(jīng)濟和生態(tài)成本大。

4、基于上述客觀原因，亟待開發(fā)一種經(jīng)濟可行的死土層活化技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種活化礦山排土場死土層的方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種活化礦山排土場死土層的方法，包括以下步驟：

4、s1，對礦山排土場需要進行生態(tài)修復(fù)的作業(yè)區(qū)域進行土層參數(shù)分析，確定需進行活化的死土層的埋深；

5、s2，將所述作業(yè)區(qū)域劃分為網(wǎng)狀方格；

6、s3，在網(wǎng)狀方格處鉆挖出土壤孔，且土壤孔的主體部分設(shè)置在死土層中；

7、s4，在網(wǎng)狀方格中，圍繞土壤孔設(shè)置網(wǎng)狀方格微地形；

8、s5，向所述網(wǎng)狀方格微地形處鋪設(shè)生物炭材料，向土壤孔內(nèi)充填腐殖質(zhì)材料。

9、進一步的，步驟s1中，所述土層參數(shù)包括作業(yè)區(qū)域土層剖面的土壤含水量θ和容重ρ；所述死土層為土壤含水量θ≦6％且容重ρ≧1.5g/cm3的土層。

10、進一步的，所述死土層需要活化的判定標準為：死土層埋深小于有效土層厚度。

11、進一步的，步驟s2中，所述網(wǎng)狀方格的間距通過下述公式確定：

12、d＝2×(a1×ρ+a2×θ+a3×p×d2/1000+a4)

13、式中，

14、d為網(wǎng)狀方格的間距，單位：m；

15、θ為死土層的土壤含水量，單位：％；

16、ρ為死土層的容重，單位：g/cm3；

17、p為該礦山排土場的年平均降雨量，單位：mm；

18、a1、a2、a3分別為ρ、θ、p的擬合參數(shù)；

19、a4為擬合常數(shù)項。

20、進一步的，步驟s3中，所述土壤孔的頂端孔徑≧10cm，所述土壤孔位于死土層處的容積≧10000cm3。

21、進一步的，步驟s3中，所述土壤孔的形狀為上部窄口的大腹瓶膽狀，且土壤孔的主體部分設(shè)置在死土層中。

22、進一步的，所述瓶膽狀土壤孔的窄端口徑≧10cm，足徑≧15cm，最大腹徑≧20cm。

23、進一步的，所述網(wǎng)狀方格微地形設(shè)置為漏斗狀，土壤孔處為低地勢，網(wǎng)狀方格邊緣處為高地勢；

24、在作業(yè)區(qū)域為耕地時，所述土壤孔深度為40-60cm；

25、在作業(yè)區(qū)域為林地時，所述土壤孔深度為30-40cm；

26、在作業(yè)區(qū)域為草地時，所述土壤孔深度為20-30cm。

27、進一步的，步驟s5中，所述生物炭材料包括秸稈、煤矸石或粉煤灰改性生物炭材料中的一種或幾種；所述腐殖質(zhì)材料包括秸稈和/或枯枝落葉。

28、進一步的，所述生物炭材料的施用量為1-2kg/m2。

29、本發(fā)明的有益效果為：

30、1.本發(fā)明記載的方法，通過將礦山排土場的待生態(tài)修復(fù)作業(yè)區(qū)域劃分為網(wǎng)狀方格，并在網(wǎng)狀方格的中心處設(shè)置土壤孔，利用鉆挖土壤孔清理出的土壤制作網(wǎng)狀方格微地形，在網(wǎng)狀方格內(nèi)形成凹形匯水區(qū)，可以充分利用雨水，降低礦山排土場的澆灌成本。

31、2.本發(fā)明記載的方法，將土壤孔設(shè)置為大腹瓶膽狀，能夠進一步的聚集雨水，減少排土場水分蒸散流失。同時，雨水在膽瓶式土壤孔內(nèi)向四周運移，為植物根系補充水分；而膽瓶式土壤孔在土壤濕陷作用下逐步坍塌，起到局部松土作用，降低死土層土壤容重。

32、3.本發(fā)明記載的方法，在土壤孔中充填秸稈或枯枝落葉等腐殖質(zhì)，在網(wǎng)狀方格內(nèi)鋪設(shè)生物炭，當土壤孔坍塌后，腐殖質(zhì)和生物炭能夠與坍塌土壤混合，并進一步改善礦山排土場土壤的物理和化學性質(zhì)，增加有機質(zhì)和孔隙度；

33、4.本發(fā)明記載的方法，采用網(wǎng)狀方格法施工，能夠避免大規(guī)模翻耕和土層重構(gòu)，減少對礦山排土場表土和植物的擾動，節(jié)約成本。

技術(shù)特征：

1.一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，步驟s1中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，所述死土層需要活化的判定標準為：死土層埋深小于有效土層厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，步驟s2中，所述網(wǎng)狀方格的間距通過下述公式確定：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，步驟s3中，所述土壤孔的頂端孔徑≧10cm，所述土壤孔位于死土層處的容積≧10000cm3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，步驟s3中，所述土壤孔的形狀為上部窄口的大腹瓶膽狀，且土壤孔的主體部分設(shè)置在死土層中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，所述瓶膽狀土壤孔的窄端口徑≧10cm，足徑≧15cm，最大腹徑≧20cm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，步驟s5中，所述生物炭材料包括秸稈、煤矸石或粉煤灰改性生物炭材料中的一種或幾種；所述腐殖質(zhì)材料包括秸稈和/或枯枝落葉。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種活化礦山排土場死土層的方法，其特征在于，所述生物炭材料的施用量為1-2kg/m2；所述腐殖質(zhì)材料的使用量為0.3-0.6kg/每個土壤孔。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明記載了一種活化礦山排土場死土層的方法，包括以下步驟：S1，對礦山排土場進行土層參數(shù)分析，確定需進行活化的死土層的埋深；S2，將作業(yè)區(qū)域劃分為網(wǎng)狀方格；S3，在網(wǎng)狀方格處鉆挖出瓶膽狀土壤孔；S4，在網(wǎng)狀方格中，圍繞土壤孔設(shè)置網(wǎng)狀方格微地形；S5，向網(wǎng)狀方格微地形處鋪設(shè)生物炭材料，向土壤孔內(nèi)充填腐殖質(zhì)材料。本方法通過將礦山排土場劃分為網(wǎng)狀方格，能夠形成凹形匯水區(qū)，可以充分利用雨水；且網(wǎng)狀方格能夠避免大規(guī)模翻耕和土層重構(gòu)，減少對礦山排土場表土和植物的擾動。網(wǎng)狀方格里設(shè)置瓶膽狀土壤孔，能夠進一步的聚集雨水，雨水土壤孔內(nèi)向四周運移，為植物根系補充水分；土壤孔在土壤濕陷作用下逐步坍塌，起到局部松土的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：楊永均,簡煊祥,鞏人杰,雷少剛,楊星辰
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18