CN108605460B - 草原区露天煤矿排土场植被恢复方法及生态恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的草原区露天煤矿排土场植被恢复方法及生态恢复方法，涉及草地恢复技术领域。一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括顶层土壤存储、排土场整理、覆土、种植植物以及种后管理。顶层土壤存储包括：将排土场的顶层土壤剥离并单独存放。覆土包括：在排土场整理后，将存储的顶层土壤覆盖在排土场的表层之上。种植植物包括：采用不同类型的种子对排土场进行混合播种，在排土场的边坡上采用机械播种或人工播种，在排土场的平盘上采用机械播种。该方法能够对煤矿排土场的植被进行修复，使排土场恢复生态功能。

Description

草原区露天煤矿排土场植被恢复方法及生态恢复方法

技术领域

本发明涉及草地恢复技术领域，且特别涉及草原区露天煤矿排土场植被恢复方法及生态恢复方法。

背景技术

矿业在中国国民经济中扮演着重要的角色，随着我国经济的凯苏发展和对矿产资源需求的不断增加，煤炭资源的开发和利用引发了一系列的生态与环境问题。近年来，随着矿产资源开采量的不断扩大，对草原地区的生态与环境产生了相当大的负面影响，如草原牧草质量和产量下降，植物群落生物多样性丧失，地下水位下降，土壤和植被结构组成变化，水土流失与沙尘暴频发等，导致草原生态恶化，严重影响草原生态系统服务功能的正常发挥。因此，对露天煤矿排土场进行植被重建和生态恢复是急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，该方法能够对煤矿排土场的植被进行修复，使排土场恢复生态功能。

本发明的另一目的在于提供一种草原区露天煤矿排土场生态恢复方法，该方法能够使排土场恢复生态功能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括顶层土壤存储、排土场整理、覆土、种植植物以及种后管理。

顶层土壤存储包括：将排土场的顶层土壤剥离并单独存放。

排土场整理包括对外排土场、内排土场以及沿帮排土场的边坡与平盘进行整理。

覆土包括：在排土场整理后，将存储的顶层土壤覆盖在排土场的表层之上。

种植植物包括：采用不同类型的种子对排土场进行混合播种，在排土场的边坡上采用机械播种或人工播种，在排土场的平盘上采用机械播种。

一种草原区露天煤矿排土场生态恢复方法，包括节水、固沙以及上述草原区露天煤矿排土场植被恢复方法。

本发明实施例的有益效果是：

本发明通过对草原区露天煤矿排土场进行顶层土壤存储、排土场整理、覆土、种植植物以及种后管理，使得生态恶化的排土场草地植被得到有效的恢复。将顶层土壤剥离并存储，使得在覆土时，有助于土壤结构的稳定，使得土壤中含有丰富的有机质、微生物和植物繁殖体。对排土场进行整理，保证了排土场的稳定性和安全性，为植物的种植提供了稳定的环境，提高了植物的生活率。在种植过程中，根据土壤的类型进行混合播种，不同种类的植物相互促进生长，提高成活率，并丰富排土场的植株种类。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的草原区露天煤矿排土场植被恢复方法及生态恢复方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括：

1.顶层土壤存储

由于顶层土壤含有利于植物生长的土壤结构、有机质、微生物和植物繁殖体。因此在煤矿开采初期，需做好顶层土壤储存规划。剥离表土时，首先按顶层土壤厚度把该层土壤剥离并单独存放。在外排土场区域堆放剥离物之前，也把该层土壤剥离一并存放。在之后的开采作业中，随时剥离存储顶层土壤，作为排土场覆土之用。降水量越高的区域，顶层土越厚。草甸草原区60～100cm，典型草原区30～60cm，荒漠草原和草原化荒漠区20～30cm。对于存储时间超过2年的顶层土壤堆，整理后种植草本植物加以固定，防止流失。

2.排土场整理

排土场整理包括外排土场、内排土场以及沿帮排土场的边坡与平盘整理、挖建排水沟槽以及建挡墙。

外排土场的边坡与平盘整理包括：滚石的清理和破碎、表面的加固和平整、消坡处理，使同一坡面、同一边坡和同一平盘达到视觉上的一致性，防止排土场滑坡。

内排土场的边坡与平盘整理包括：表面的加固和平整、消坡处理，使内排土场接近于恢复草原原始地貌。

沿帮排土场具有相对的临时性质，整理的要求不同。堆放超过五年的沿帮排土场可参照顶层土壤的存储进行处理。堆放不足五年的沿帮排土场，整理条件可适当放宽，但必须保证其稳定性和安全性。

挖建排水沟槽可有效缓解雨水冲刷和滑坡。排水沟槽水平集水沟部分的容积按暖季最大降雨量、径流面面积和径流系数计算。集水沟沿坡脚线挖掘，中心线距坡脚线2.5～3m。宽度1～2m，优选地，宽度为1.5m。在延长方向每挖掘5米，间隔1.5～2m，再行挖掘，避免贯通，防止冲蚀。深度依容积测算。

在边坡和平盘整理稳定后，覆盖顶层土壤之前，沿每层平盘外沿、边坡顶端部位，用比较黏重的堆积物建挡墙，拦截平盘积水，防止雨水沿边坡径流造成冲刷滑坡。挡墙一般高1m，底厚1.5～2m，顶厚1～1.5m，机械压实。

3.灌溉系统建设

选择适宜的位置修建防渗储水池，用于沉淀和储存疏干水。经沉淀的疏干水，如果酸碱度适宜，可用于植被灌溉。如果疏干水酸碱度不适宜，应做适当处理，使其达到灌溉水标准。在本发明实施例中，灌溉主要采用喷灌和滴管方式。

所有临时性输水管道都铺设为明管。根据需要，部分永久性输水管道也铺设为明管。必要的永久性输水管道铺设为暗管。为了输水和加压，在疏干水储水池配套安装泵站。在边坡上平行于等高线安装喷灌管或滴灌管；在平盘安装喷头。

4.覆土

边坡和平盘整理后，将存储的顶层土壤覆盖在表层之上。边坡上的覆盖厚度为15～20cm，平盘上的覆盖厚度为10～15cm。铺设要均匀，铺后适当压实。在顶层土壤存储不足的情况下，允许使用客土覆盖，但不可破坏客土来源地的环境。在使用生物笆的条件下，可以使用剥离物中易碎的泥岩土、四纪成土及其他细土覆盖。

当草原区露天煤矿排土场的年降水量小于350mm、边坡的坡度大于20度时，铺设生物笆。在荒漠草原区和草原化荒漠区，当边坡坡度大于15度时，要铺设生物笆。生物笆的铺设方法和规格参见DB15/T 566-2013。生物笆可手机煤矿作业时产生的扬尘和制备的枯枝落叶，从而自我增加表面腐殖质层，有效地改善排矸土土壤理化性质。在昼夜温差较大时有效调节坡面表层温度，为植物成活及生长创造了有利条件，加速坡面绿化速度和效果。

5.种植植物

采用不同类型的种子对排土场进行混合播种，在排土场的边坡上采用机械播种或人工播种，在排土场的平盘上采用机械播种。当边坡的坡度小于20度时，采用机械播种，当边坡的坡度大于等于20度时，采用人工播种。大多数情况下，采用不同类型植物种子混合播种，不方便机械作业，一般采用机械开沟，人工撒种。机械无法开沟时，采用人工作业。草甸草原区，边坡种植采用喷播机喷播能提高工作效率，不受不同种子混合的影响。播前把播床整理成粗糙面，播后刮平。

各草原类型排土场边坡和平盘植物种搭配尽量体现多样性原则，根据条件选择草、灌、乔和短寿命与长寿命搭配。种植的植物包括一、二年生草本植物、多年生草本植物、灌木、半灌木以及乔木中的至少一种。混播种子总播量按人工草地控制播量的1.5倍设计。各植物种所占比例折算成播量后，也按1.5倍计算。各植物种单播时的建议播量具体的种类可参照表1。

表1各草原类型中排土场植被恢复可选择的植物种

在草甸草原和典型草原区，当草本植物为主生长3年以上的边坡和坡面平盘，可适当补栽灌木。草甸草原区稳定5年以上的平盘区域，可栽植乔木。栽植乔木时，要挖坑换土，利于成活。降水量小于300mm的典型草原区和荒漠草原区及草原化荒漠区，不栽植乔木。可根据实际情况，补植灌木。补植灌木和乔木时，采用人工方式。利用专门培育的苗木栽植，栽前用生根剂对根部进行处理，栽后及时灌水。参照DB15-T 389-2003进行。对局部草本植物的补植，也可采用营养体方式进行，如根茎、根蘖、实生苗等。

草甸草原中的排土场以多年生草本植物为主。边坡种植时，一年生植物的比例不超过20％或不使用；直接种植的灌木、半灌木比例不超过30％或不使用。平盘种植时，一年生植物的比例不超过30％或不使用；直接种植的灌木、半灌木比例不超过25％或不使用。多年生草本植物中，禾本科植物占70％以上。其中，丛生禾草和根茎型禾草分别占60％和40％。当根茎型禾草充分扩展后，会限制丛生禾草生长，形成稳定群落。稳定的排土场顶部平盘，边缘区域种植多年生植物，中心区域可种植一年生植物或非禾本科多年生植物。

典型草原中的排土场以一、二年生草本植物和多年生草本植物为主，灌木和半灌木占较大比例。边坡种植时，如果顶层土壤覆盖厚度超过15cm，多年生草本、一、二年生草本和灌木、半灌木的比例分别为50％、30％和20％。如果顶层土壤覆盖厚度少于15cm或用其他细土覆盖，三类植物的比例分别为30％、40％和30％。平盘种植时，三类植物的比例分别占60％、20％和20％。多年生草本植物中，豆科或杂类草占60％以上，丛生禾草和根茎型禾草占40％。

荒漠草原和草原化荒漠中的排土场以一、二年生草本植物和灌木、半灌木为主，多年生草本植物视灌溉条件而增减。边坡种植时，如果顶层土壤覆盖厚度超过15cm，一、二年生草本、灌木和半灌木与多年生草本的比例分别为40％、40％和20％。如果顶层土壤覆盖厚度少于15cm或用其他细土覆盖，三类植物的比例分别为30％、50％和20％。平盘种植时，三类植物的比例分别占30％、40％和30％。多年生草本植物中，禾本科植物占60％以上。

铺设生物笆时，可在铺笆前人工条播或撒播，也可在铺笆后人工穴播。播后覆土并适当镇压。铺笆前播种时，播后再覆一薄层保苗、护苗、保温材料，如碎草、锯末、秸秆、家畜粪便等皆可。

播种的最佳时间为春季。灌溉条件不充分时，雨季播种。但草甸草原区不晚于7月20日；其他草原区不晚于7月30日。栽植灌木和乔木在春季土壤解冻时或初冬土壤开始结冻时进行。

6.种后管理

播种植物后，对植被恢复作业的排土场进行围栏封闭。对作业场地进行专人看护监测，发现滑坡、冲刷、漏植、缺苗、死苗等现象时，及时修补、重种重栽。同时监测局部旱情，及时灌溉。

播前进行灌溉，增加底墒。播后或栽后及时灌溉，保证出苗、保苗。根据监测，对需要灌溉的部位，及时灌溉。有条件时，春季返青后和秋季越冬前，要灌返青水和冻水。灌溉水源为疏干水或其他来源。

监管围栏保持完好状态。植被充分建植后，防止任何家畜进入。

植被恢复施工第三年的8月上中旬监测植被盖度，应该达到的最低限度：草甸草原≥60％；典型草原≥45％；荒漠草原和草原化荒漠≥35％。其中，多年生植物盖度不少于85％。

本发明还提供了一种草原区露天煤矿排土场生态恢复方法，包括节水、固沙以及上述草原区露天煤矿排土场植被恢复方法。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括：

按顶层土壤厚度把该层土壤剥离并单独存放。

对外排土场的边坡和平盘进行滚石的清理和破碎、表面的加固和平整、消坡处理，使同一坡面、同一边坡和同一平盘达到视觉上的一致性。对内排土场的边坡与平盘进行表面的加固和平整、消坡处理。

在排土场挖建排水沟槽。排水沟槽的集水沟沿坡脚线挖掘，中心线距坡脚线2.5m，宽度1m。在延长方向每挖掘5米，间隔1.5m，再行挖掘。在边坡和平盘整理稳定后，覆盖顶层土壤之前，沿每层平盘外沿、边坡顶端部位，用比较黏重的堆积物建挡墙，挡墙高1m，底厚1.5m，顶厚1m，机械压实。

边坡和平盘整理后，将存储的顶层土壤覆盖在表层之上。边坡上的覆盖厚度为15cm，平盘上的覆盖厚度为10cm。再铺设生物笆。

本实施例中的排土场在草甸草原中，按数量百分比计，边坡种植时，一、二年生草本植物为20％，灌木、半灌木为30％，其余的为多年生草本植物。平盘种植时，一、二年生草本植物为20％，灌木、半灌木为25％，其余的为多年生草本植物。

种植后对排土场进行日常管理。

实施例2

本实施例提供了一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，与实施例1的不同之处主要在于：

本实施例中的排土场在典型草原中，顶层土壤覆盖厚度超过15cm边坡种植，按数量百分比计，多年生草本植物为50％、一、二年生草本植物为30％以及灌木、半灌木为20％；平盘种植时，多年生草本植物为60％、一、二年生草本植物为20％以及灌木、半灌木为20％。

实施例3

本实施例提供了一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，与实施例1的不同之处主要在于：

本实施例中的荒漠草原和草原化荒漠中，顶层土壤覆盖厚度超过15cm边坡种植，按数量百分比计，边坡种植时，一、二年生草本植物为40％，灌木、半灌木为40％以及多年生草本植物为20％；平盘种植时，一、二年生草本植物为30％，灌木、半灌木为40％以及多年生草本植物为30％。

实施例4

本实施例提供了一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括：

按顶层土壤厚度把该层土壤剥离并单独存放。

对外排土场的边坡和平盘进行滚石的清理和破碎、表面的加固和平整、消坡处理，使同一坡面、同一边坡和同一平盘达到视觉上的一致性。对内排土场的边坡与平盘进行表面的加固和平整、消坡处理。

在排土场挖建排水沟槽。排水沟槽的集水沟沿坡脚线挖掘，中心线距坡脚线3m，宽度2m。在延长方向每挖掘5米，间隔2m，再行挖掘。在边坡和平盘整理稳定后，覆盖顶层土壤之前，沿每层平盘外沿、边坡顶端部位，用比较黏重的堆积物建挡墙，挡墙高1m，底厚2m，顶厚1.5m，机械压实。

边坡和平盘整理后，将存储的顶层土壤覆盖在表层之上。边坡上的覆盖厚度为20cm，平盘上的覆盖厚度为15cm。再铺设生物笆。

本实施例中的排土场在典型草原中，顶层土壤覆盖厚度少于15cm边坡种植，按数量百分比计，多年生草本植物为30％、一、二年生草本植物为40％以及灌木、半灌木为30％；平盘种植时，多年生草本植物为60％、一、二年生草本植物为20％以及灌木、半灌木为20％。

种植后对排土场进行日常管理。

实施例5

本实施例提供了一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，包括：

按顶层土壤厚度把该层土壤剥离并单独存放。

对外排土场的边坡和平盘进行滚石的清理和破碎、表面的加固和平整、消坡处理，使同一坡面、同一边坡和同一平盘达到视觉上的一致性。对内排土场的边坡与平盘进行表面的加固和平整、消坡处理。

在排土场挖建排水沟槽。排水沟槽的集水沟沿坡脚线挖掘，中心线距坡脚线2.5m，宽度2m。在延长方向每挖掘5米，间隔2m，再行挖掘。在边坡和平盘整理稳定后，覆盖顶层土壤之前，沿每层平盘外沿、边坡顶端部位，用比较黏重的堆积物建挡墙，挡墙高1m，底厚1.5m，顶厚1.5m，机械压实。

边坡和平盘整理后，将存储的顶层土壤覆盖在表层之上。边坡上的覆盖厚度为20cm，平盘上的覆盖厚度为10cm。再铺设生物笆。

本实施例中的排土场在典型草原中，顶层土壤覆盖厚度少于15cm边坡种植，按数量百分比计，多年生草本植物为30％、一、二年生草本植物为50％以及灌木、半灌木为20％；平盘种植时，多年生草本植物为60％、一、二年生草本植物为20％以及灌木、半灌木为20％。

种植后对排土场进行日常管理。

待修复3年后，对实施例1～5修复的排土场进行恢复评价，评价按如表2进行，结果如表3：

表2排土场恢复评价分级及分级指标

表3评价分级

由表3可知，通过实施例1～5提供的草原区露天煤矿排土场植被恢复方法恢复的排土场都得到了较好的修复。对排土场的具体情况进行针对性的修复，使得退化排土场的修复效果更优，使其接近原有排土场生态功能和生产功能。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例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例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种草原区露天煤矿排土场植被恢复方法，其特征在于，包括：

(1)顶层土壤存储

剥离表土时，首先按顶层土壤厚度把该层土壤剥离并单独存放，作为排土场覆土之用，降水量越高的区域，顶层土越厚，草甸草原区60～100cm，典型草原区30～60cm，荒漠草原和草原化荒漠区20～30cm；对于存储时间超过2年的顶层土壤堆，整理后种植草本植物加以固定，防止流失；

(2)排土场整理

排土场整理包括外排土场、内排土场以及沿帮排土场的边坡与平盘整理、挖建排水沟槽以及建挡墙；

外排土场的边坡与平盘整理包括：滚石的清理和破碎、表面的加固和平整、消坡处理，使同一坡面、同一边坡和同一平盘达到视觉上的一致性，防止排土场滑坡；

内排土场的边坡与平盘整理包括：表面的加固和平整、消坡处理，使内排土场接近于恢复草原原始地貌；

沿帮排土场具有相对的临时性质，整理的要求不同，堆放超过五年的沿帮排土场参照顶层土壤的存储进行处理；

集水沟沿坡脚线挖掘，中心线距坡脚线2.5～3m，宽度1～2m，在延长方向每挖掘5米，间隔1.5～2m，再行挖掘，避免贯通，防止冲蚀；

在边坡和平盘整理稳定后，覆盖顶层土壤之前，沿每层平盘外沿、边坡顶端部位，用堆积物建挡墙，拦截平盘积水，防止雨水沿边坡径流造成冲刷滑坡， 挡墙高1m，底厚1.5～2m，顶厚1～1.5m，机械压实；

(3)灌溉系统建设

修建防渗储水池，用于沉淀和储存疏干水；经沉淀的疏干水，如果酸碱度适宜，可用于植被灌溉；如果疏干水酸碱度不适宜，应做处理，使其达到灌溉水标准；灌溉主要采用喷灌和滴管方式；

(4)覆土

边坡和平盘整理后，将存储的顶层土壤覆盖在表层之上；边坡上的覆盖厚度为15～20cm，平盘上的覆盖厚度为10～15cm；铺设要均匀，铺后适当压实；

当草原区露天煤矿排土场的年降水量小于350mm、边坡的坡度大于20度时，铺设生物笆；在荒漠草原区和草原化荒漠区，当边坡坡度大于15度时，铺设生物笆；

(5)种植植物

采用不同类型的种子对排土场进行混合播种，在排土场的边坡上采用机械播种或人工播种，在排土场的平盘上采用机械播种；当边坡的坡度小于20度时，采用机械播种，当边坡的坡度大于等于20度时，采用人工播种；草甸草原区，边坡种植采用喷播机喷播能提高工作效率，不受不同种子混合的影响；播前把播床整理成粗糙面，播后刮平；混播种子总播量按人工草地控制播量的1.5倍设计；

在草甸草原和典型草原区，当草本植物为主生长3年以上的边坡和坡面平盘，可适当补栽灌木；草甸草原区稳定5年以上的平盘区域，可栽植乔木；降水量小于300mm的典型草原区和荒漠草原区及草原化荒漠区，不栽植乔木，可根据实际情况，补植灌木；

草甸草原中的排土场以多年生草本植物为主；边坡种植时，一年生植物的比例不超过20％或不使用；直接种植的灌木、半灌木比例不超过30％或不使用；平盘种植时，一年生植物的比例不超过30％或不使用；直接种植的灌木、半灌木比例不超过25％或不使用；多年生草本植物中，禾本科植物占70％以上；其中，丛生禾草和根茎型禾草分别占60％和40％；当根茎型禾草充分扩展后，会限制丛生禾草生长，形成稳定群落；稳定的排土场顶部平盘，边缘区域种植多年生植物，中心区域可种植一年生植物或非禾本科多年生植物；

典型草原中的排土场以一、二年生草本植物和多年生草本植物为主，边坡种植时，如果顶层土壤覆盖厚度超过15cm，多年生草本、一、二年生草本和灌木、半灌木的比例分别为50％、30％和20％；如果顶层土壤覆盖厚度少于15cm或用其他细土覆盖，三类植物的比例分别为30％、40％和30％；平盘种植时，三类植物的比例分别占60％、20％和20％；多年生草本植物中，豆科或杂类草占60％以上，丛生禾草和根茎型禾草占40％；

荒漠草原和草原化荒漠中的排土场以一、二年生草本植物和灌木、半灌木为主；边坡种植时，如果顶层土壤覆盖厚度超过15cm，一、二年生草本、灌木和半灌木与多年生草本的比例分别为40％、40％和20％；如果顶层土壤覆盖厚度少于15cm或用其他细土覆盖，三类植物的比例分别为30％、50％和20％；平盘种植时，三类植物的比例分别占30％、40％和30％；多年生草本植物中，禾本科植物占60％以上；

铺设生物笆时，可在铺笆前人工条播或撒播，也可在铺笆后人工穴播；播后覆土并适当镇压；铺笆前播种时，播后再覆一薄层保苗、护苗、保温材料；

(6)种后管理

播种植物后，对植被恢复作业的排土场进行围栏封闭；对作业场地进行专人看护监测，发现滑坡、冲刷、漏植、缺苗、死苗现象时，及时修补、重种重栽；同时监测局部旱情，及时灌溉；

播前进行灌溉，增加底墒；播后或栽后及时灌溉，保证出苗、保苗；根据监测，对需要灌溉的部位，及时灌溉；春季返青后和秋季越冬前，要灌返青水和冻水；灌溉水源为疏干水；

植被恢复施工第三年的8月上中旬监测植被覆盖度，应该达到的最低限度：草甸草原≥60％；典型草原≥45％；荒漠草原和草原化荒漠≥35％；其中，多年生植物盖度不少于85％。