CN105075635A - 一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法 - Google Patents

Abstract

一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，一种土壤生态修复方法，所述方法包括以下过程：排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，每两排鱼鳞坑下修筑一个小平台；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤；鱼鳞坑中填埋人工基质，小平台上覆盖0.5m厚人工基质；人工基质由城市污泥、河道底泥、玉米秸秆、粉煤灰、燃煤炉渣和锯木屑组成；植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式，小平台采用灌-草-藤种植模式，坡脚下石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式；该方法能够有效防护岩石陡坡滑塌、改善废弃地土壤结构、快速恢复植被生态系统。

Description

一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法

技术领域

本发明涉及一种土壤生态修复方法，具体为一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法。

背景技术

矿山采选活动不但占用和破坏大量土地，而且在矿山开采和开采之后的长时间内还会通过粉尘、潜在的酸性废水排放、地表径流、滑坡、塌陷等过程再次污染及破坏周边土地资源，并使周边环境不断恶化。矿区水土一旦遭受污染破坏，不但其治理难度大、费用高、环境恢复时间长，甚至还会带来一系列社会问题。因此，矿区生态环境的修复是采矿业乃至国民经济可持续发展中必不可少的一项任务，特别是在土地日益短缺的我国则显得更为重要。

近些年来，随着人们对土地与环境问题的重视，土地复垦工作也得到了迅速发展，每年国家有关部委和地方政府及矿山企业用于复垦工程的资金达50亿元以上，矿山复垦率也已达12%。但由于不同矿种采矿废弃地结构及性质的差异，恢复措施及难易程度也相差甚远，其中全国重点铁矿已复垦的土地面积只有500多hm²，不到其总占地面积的2%。

我国铁矿分布广泛，但相对比较集中。目前，国内有5个主要铁矿储量集中分布的地区，其中东北的鞍山-本溪铁矿废弃地占地面积最大。由于北方地区铁矿的围岩硬度较大，系数一般在8-10左右，铁矿采选后产生的废渣多、占地大、坡度陡、破坏性强，那些由难风化的碎岩和粉砂组成的铁矿排岩场和尾矿库立地条件又极为恶劣--无自然土壤，养分十分贫瘠，土地孔隙大、持水、保水能力差，存在重金属污染，植被根本无法自然生长。因此，因地制宜的开发一种适宜于北方地区铁矿排岩场的生态恢复技术，快速、科学的恢复矿山废弃地受损生态系统则成为当务之急。

经过对现有技术检索发现，中国专利CN201010285841.3公开了一种尾矿库无覆盖土壤后期坝的边坡植被稳定生态修复技术，通过种植香根草，并在香根草种苗行之间播种边坡绿化草种，构成固砂的根系网络。该发明虽然构建了植被层，但主要是草本植物，植被群落稳定性较差，而且，香根草适宜于南方生长，无法在北方地区应用；中国专利CN201310320099.9公开了一种无土陡坡排岩场植被修复的方法，通过在陡坡排岩场的坡脚边缘砌筑护堤，护堤内侧边角填埋客土，而后进行先草后林的阶段性植被修复。该发明主要是对陡坡排岩场坡脚进行防护，解决边坡的滑坡和水土流失问题，对于陡坡坡体的整体防护措施却未提及；中国专利CN201210137496.8公开了一种用于北方地区冶金尾矿坝的植被恢复方法，通过对坡面进行清理、平整，覆盖种植土，喷播由灌草植物种子与人工土壤组合的生长基质进行尾矿坝边坡生态修复，建立稳固的植被层。该发明中坡面上覆盖的种植土及喷播的草籽易被雨水冲走，成活率低，雨后易造成坡面沟蚀、表土流失问题加剧，而且后期人工养护要求极高，养护费用较大，不适合坡度陡、孔隙大、主要由废岩组成的偏远陡坡排岩场废弃地。

本发明针对上述问题，结合北方地区气候特点及铁矿排岩场特征，提供一种适用于北方地区围岩硬度大的铁矿采选后产生的大量废弃矿渣堆积而成的排岩场的生态恢复方法，在进一步检索中，尚未发现与本发明有相同或者相似的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，该方法能够有效防护岩石陡坡滑塌、改善废弃地土壤结构、快速恢复植被生态系统的铁矿陡坡排岩场生态恢复方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，包括以下步骤：

1）排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，每两排鱼鳞坑下修筑一个小平台；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤；

2）鱼鳞坑中填埋人工基质，小平台上覆盖0.5m厚人工基质。人工基质主要由城市污泥、河道底泥、玉米秸秆、粉煤灰、燃煤炉渣和锯木屑组成；

3）植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式，小平台采用灌-草-藤种植模式，坡脚下石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式。

所述鱼鳞坑为直径0.3-0.5m、深0.4-0.6m大小的种植坑，两个鱼鳞坑间距1.0-1.5m，两排鱼鳞坑间行距1.0m-1.5m，鱼鳞坑中填埋人工基质。

每两排鱼鳞坑下0.6-0.8m处修筑一个0.3-0.5m宽小平台，小平台上每隔5m间距挖置一条垂直坡面方向的宽0.2m、深0.1m的径流沟。

所述小平台经过简单的平整、压实后覆盖0.5m厚人工基质。

陡坡排岩场坡脚处修筑一条宽0.8m-1.2m的石陇防护堤，主要由大型的废弃矿岩垒积而成，中间采用铁丝网固定并锚固于地面。

所述人工基质是由城市污泥或河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合。

所述鱼鳞坑底部先铺设一层可降解塑料薄膜，然后将配制好的人工基质与大颗粒保水剂按150:1比例进行混合，填埋入鱼鳞坑中，并踩实。

所述石陇防护堤外侧5-10m宽度范围内将尾矿砂翻起0.2m深，与人工基质、粘土按1:1:1体积比进行混合，压实后进行植被种植。

所述植物为适宜北方地区且耐寒、耐旱、耐瘠薄的物种，其中乔木包括但不限于刺槐、火炬、杨树；灌木包括但不限于紫穗槐、沙棘、胡枝子；草本植物包括但不限于紫花苜蓿、草木樨、沙打旺、高羊茅；爬藤类植物包括但不限于地锦、牵牛、葛藤、花叶絡石和旱金莲。

与现有方法相比较，本发明具有如下优点：

在陡坡排岩场坡体上采用鱼鳞坑与小平台相结合的模式进行边坡防护，小平台上每隔5m间距挖置一条与坡面方向垂直的径流沟，该方法不但可以有效防止降雨时边坡形成沟蚀、滑坡，而且，小平台还可以有效拦蓄水土及养分，加快矿砂风化；根据陡坡排岩场特征从坡上至坡下依次采用不同植被种植模式，物种均为适宜北方气候特征且耐寒、耐旱、耐瘠薄的植被，有助于快速在坡体上形成植被防护带。而且小平台上种植的爬藤类植物可以在岩石坡面向上攀爬，或向下垂藤，形成植被联结网络结构，有效防护边坡，还可遮盖废弃地裸露岩石，具有较好的景观美学功能；同时，植被腐叶、落叶及分泌物还可改善岩石坡体土壤结构，有助于其他植被的生长。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1：

1）排岩场坡度为40-50°，排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，鱼鳞坑大小为直径0.4m、深0.5m，两个鱼鳞坑间距1.5m，两排鱼鳞坑间行距1.0m；每两排鱼鳞坑下0.7m处修筑一个0.4m宽小平台，小平台上每隔5m间距挖置一条垂直于坡体方向的宽0.2m、深0.1m的径流沟；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤，宽度为1.0m，主要由周围大型的废弃矿岩垒积而成，中间采用铁丝联结缠绕，并采用铆钉将铁丝网锚固于地面。

2）鱼鳞坑中填埋人工基质，每个鱼鳞坑底部先铺设一层可降解塑料薄膜。由于排岩场主要是矿砂组成，孔隙大、持水、保水能力差，因此，将配制好的人工基质与大颗粒保水剂（聚丙烯酰胺）按150:1比例进行混合，然后填埋入鱼鳞坑中，并踩实。鱼鳞坑中所用人工基质为城市污泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；小平台经简单的平整、压实后覆盖0.5m厚人工基质，所用人工基质为城市污泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；在石陇防护堤外侧5-10m宽度范围内将尾矿砂翻起0.2m深，然后与搅拌好的人工基质以及粘土按1:1:1的体积比进行充分混合，所用人工基质为城市污泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物，然后压实，挖置直径0.3m、深0.5m的种植坑。

3）植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式：两排鱼鳞坑中一排种植沙棘、一排种植胡枝子，每个鱼鳞坑中栽植1-2棵灌木苗，同时在鱼鳞坑中播撒紫花苜蓿、沙打旺草籽，二者按1:1比例混合；小平台采用灌-草-藤种植模式：0.4m宽的小平台中间位置处以0.4m株距种植一排灌木，其它位置播撒草籽，草籽以爬藤类植物与牧草植物以4:1比例进行混合；坡脚下石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式：种植坑中种植乔木刺槐，乔木间距为1.5m，行距为2.5m，两行刺槐中间种植一排灌木紫穗槐，乔灌木下播撒高羊茅草籽。

由于排岩场持水保水能力差，为保证植被的成活率，覆土后，在植物未种植之前，进行第一次浇水，浇透后，进行植被种植。如果期间没有降雨，则于10天后再进行一次浇水，直至浇透为止，第一年人工浇水3-5次，特别在干旱期要保证植被的水分及成活。

实施例2：

1）排岩场坡度为50-70°，排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，鱼鳞坑大小为直径0.3m、深0.6m，两个鱼鳞坑间距1.5m，两排鱼鳞坑间行距1.2m；每两排鱼鳞坑下0.8m处修筑一个0.3m宽小平台，小平台上每隔5m间距挖置一条垂直于坡体的宽0.2m、深0.1m的径流沟；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤，宽度为1.2m，主要由周围大型的废弃矿岩垒积而成，中间采用铁丝联结缠绕，并采用铆钉将铁丝网锚固于地面。

2）鱼鳞坑中填埋人工基质，每个鱼鳞坑底部先铺设一层可降解塑料薄膜。由于排岩场主要是矿砂组成，孔隙大、持水、保水能力差，因此，将配制好的人工基质与大颗粒保水剂（聚丙烯酰胺）按150:1比例进行混合，然后填埋入鱼鳞坑中，并踩实。鱼鳞坑中所用人工基质为河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；小平台经简单的平整、压实后覆盖0.5m厚人工基质，所用人工基质为城市污泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；石陇防护堤外侧5-10m宽度范围内将尾矿砂翻起0.2m深，然后与搅拌好的人工基质以及粘土按1:1:1的体积比进行充分混合，所用人工基质为城市污泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物，然后压实，挖置直径0.3m、深0.5m的种植坑。

3）植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式：两排鱼鳞坑中一排种植沙棘、一排种植胡枝子，每个鱼鳞坑中栽植1-2棵灌木苗，同时在鱼鳞坑中播撒紫花苜蓿、草木犀、高羊茅草籽，三者按1:1:1比例混合；小平台采用灌-草-藤种植模式：0.3m宽的小平台中间位置处以0.4m间距种植一排灌木，其它位置播撒草籽，草籽以爬藤类植物与牧草植物以5:1比例进行混合；石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式：种植坑中种植乔木杨树，乔木间距为1.5m，行距为2.5m，两行杨树中间种植一排灌木紫穗槐，乔灌木下播撒紫花苜蓿、草木犀草籽。

由于排岩场持水保水能力差，为保证植被的成活率，覆土后，在植物未种植之前，进行第一次浇水，浇透后，进行植被种植。如果期间没有降雨，则于10天后再进行一次浇水，直至浇透为止，第一年人工浇水3-5次，特别在干旱期要保证植被的水分及成活。

实施例3：

1）排岩场坡度为20-40°，排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，鱼鳞坑大小为直径0.5m、深0.4m，两个鱼鳞坑间距1.0m，两排鱼鳞坑间行距1.5m；每两排鱼鳞坑下0.6m处修筑一个0.5m宽小平台，小平台上每隔5m间距挖置一条垂直于坡体的宽0.2m、深0.1m的径流沟；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤，宽度为0.8m，主要由周围大型的废弃矿岩垒积而成，中间采用铁丝联结缠绕，并采用铆钉将铁丝网锚固于地面。

2）鱼鳞坑中填埋人工基质，每个鱼鳞坑底部先铺设一层可降解塑料薄膜。由于排岩场主要是矿砂组成，孔隙大、持水、保水能力差，因此，将配制好的人工基质与大颗粒保水剂（聚丙烯酰胺）按150:1比例进行混合，然后填埋入鱼鳞坑中，并踩实。鱼鳞坑中所用人工基质为河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；小平台经简单的平整、压实后覆盖0.5m厚人工基质，所用人工基质为河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物；石陇防护堤外侧5-10m宽度范围内将尾矿砂翻起0.2m深，然后与搅拌好的人工基质以及粘土按1:1:1的体积比进行充分混合，所用人工基质为河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合的混合物，然后压实，挖置直径0.3m、深0.5m的种植坑。

3）植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式：鱼鳞坑中采用灌-草种植模式，两排鱼鳞坑中一排种植沙棘、一排种植胡枝子，每个鱼鳞坑中栽植1-2棵灌木苗，同时在鱼鳞坑中播撒紫花苜蓿、草木犀、沙打旺草籽，三者按1:1:1比例混合；小平台采用灌-草-藤种植模式：0.5m宽的小平台中间位置处以0.4m间距种植一排灌木，其它位置播撒草籽，草籽以爬藤类植物与牧草植物以3:1比例进行混合；坡脚下石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式：种植坑中种植乔木火炬，乔木间距为1.5m，行距为2.5m，两行火炬树中间种植一排灌木紫穗槐，乔灌木下播撒高羊茅草籽。

由于排岩场持水保水能力差，为保证植被的成活率，覆土后，在植物未种植之前，进行第一次浇水，浇透后，进行植被种植。如果期间没有降雨，则于10天后再进行一次浇水，直至浇透为止，第一年人工浇水3-5次，特别在干旱期要保证植被的水分及成活。

综上，本发明易于操作，所用人工基质原材料均为产量较大的城市固体废弃物，可以在当地就近选择，取材廉价、便捷、配制方法简单，易于掌控，石笼可以就地取材，植物为适宜北方地区的耐性植物，易于成活、景观效果好，还具有一定的经济价值。

Claims (7)

1.一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

1）排岩场陡坡自上而下挖置鱼鳞坑，每两排鱼鳞坑下修筑一个小平台；陡坡排岩场坡脚处修筑一条石陇防护堤；

2）鱼鳞坑中填埋人工基质，小平台上覆盖0.5m厚人工基质；人工基质由城市污泥、河道底泥、玉米秸秆、粉煤灰、燃煤炉渣和锯木屑组成；

3）植被种植模式依次设置为坡上鱼鳞坑为灌-草种植模式，小平台采用灌-草-藤种植模式，坡脚下石笼防护堤外为乔-灌-草种植模式；

每两排鱼鳞坑下0.6-0.8m处修筑一个0.3-0.5m宽小平台，小平台上每隔5m间距挖置一条垂直坡面方向的宽0.2m、深0.1m的径流沟；

陡坡排岩场坡脚处修筑一条宽0.8m-1.2m的石陇防护堤，主要由大型的废弃矿岩垒积而成，中间采用铁丝网固定并锚固于地面。

2.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述鱼鳞坑为直径0.3-0.5m、深0.4-0.6m大小的种植坑，两个鱼鳞坑间距1.0-1.5m，两排鱼鳞坑间行距1.0m-1.5m，鱼鳞坑中填埋人工基质。

3.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述小平台经过简单的平整、压实后覆盖0.5m厚人工基质。

4.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述人工基质是由城市污泥或河道底泥与粉煤灰、玉米秸秆碎渣、燃煤炉渣和锯木屑按照3:1:0.3:0.3:0.1重量比进行混合。

5.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述鱼鳞坑底部先铺设一层可降解塑料薄膜，然后将配制好的人工基质与大颗粒保水剂按150:1比例进行混合，填埋入鱼鳞坑中，并踩实。

6.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述石陇防护堤外侧5-10m宽度范围内将尾矿砂翻起0.2m深，与人工基质、粘土按1:1:1体积比进行混合，压实后进行植被种植。

7.根据权利要求1所述的一种北方地区铁矿陡坡排岩场的生态恢复方法，其特征在于，所述植物为适宜北方地区且耐寒、耐旱、耐瘠薄的物种，其中乔木包括但不限于刺槐、火炬、杨树；灌木包括但不限于紫穗槐、沙棘、胡枝子；草本植物包括但不限于紫花苜蓿、草木樨、沙打旺、高羊茅；爬藤类植物包括但不限于地锦、牵牛、葛藤、花叶絡石和旱金莲。