CN114190237B - 一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，包括如下步骤：1)边坡基础现状调研；2)坡面平整及清理，并用水将坡面上的粉尘物冲洗干净；3)制备基层喷播材料；4)用水进行坡面喷淋，然后将基层喷播材料喷射到坡面上，在坡面上形成具有一定喷护厚度的基层；5)基层养护；6)制备表层喷播材料；并在表层喷播材料中加入草种；7)在基层施工结束8h以内，先在坡面上喷一次透水，然后将加入有草种的表层喷播材料喷射到基层上，在基层表面上形成具有一定喷护厚度的表层；8)进行表层养护；之后进行发芽期养护、幼苗期养护。本发明的技术简单、施工方便、原材料容易获取、适用性好、成本低廉且效果显著。

Description

一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺。

背景技术

金属矿山在开采过程中，经常要开挖大量边坡，而破坏原有的植被覆盖层，导致出现大量的次生裸地，产生严重的水土流失现象，加剧了生态系统的退化，尤其是硫化矿物的产酸会直接降低矿区及周边土壤pH值，从而增加重金属的溶解度。矿区土壤中的低pH和高重金属含量会导致植物生长障碍，即所谓的生物毒性。这两个因素之间具有潜在的协同效应，低pH值增加了重金属的生物有效性，而土壤的高浸出浓度的重金属和强酸性通常是重建植物生长的最大限制因素，对矿区生态修复造成很大困难。

与传统铁路、公路、水电等工程建设过程形成的边坡相比，在硫化矿金属矿山边坡治理过程中除了要考虑常规的边坡地质灾害治理的基础上，还要兼顾土壤酸化和重属污染风险的防控，这些因素都给硫化矿边坡的提出了更好的要求。喷播技术已广泛应用于我国不同地区的铁路、公路及堤坝等工程的边坡防护，但是该技术在硫化矿重金属矿山边坡治理时却忽视了土壤酸化和重金属污染的影响，存在喷播层易脱落、植被长期生长状况差的不足，后期维护成本高。因此，有必要设计一种技术简单、施工方便、原材料容易获取、适用性好、成本低廉且效果显著的长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，该工艺长期的稳定性好，边坡植被恢复效果可以得到长期维持。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，包括如下步骤：

1)边坡基础现状调研，以确定喷播施工参数、喷播材料参数及草种选择；

2)坡面平整及坡面清理，并用水将坡面上的粉尘物冲洗干净；

3)将种植土、胶凝性重金属稳定化剂、保水剂、生物炭、植物纤维按照一定的比例混合均匀，制备成基层喷播材料；

4)用水进行坡面喷淋，然后将基层喷播材料喷射到坡面上，在坡面上形成具有一定喷护厚度的基层；

5)用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面基层，进行基层养护；

6)将种植土、胶凝性重金属稳定化剂、保水剂、生物炭、植物纤维按照一定的比例混合后，向混合物中加入一定量的有机无机复混肥、萘乙酸、6-苄基腺嘌呤混合均匀，制备成表层喷播材料；并在表层喷播材料中加入草种；

7)在基层施工结束8h以内，先在坡面上喷一次透水，然后将加入有草种的表层喷播材料喷射到基层上，在基层表面上形成具有一定喷护厚度的表层；

8)用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面表层，进行表层养护；之后进行发芽期养护、幼苗期养护。

进一步地，步骤3)中所述基层喷播材料中各组分的质量百分含量为：种植土70-80％、胶凝性重金属稳定化剂10-15％、保水剂0.5-2％、生物炭3-5％、植物纤维1-2％。

进一步地，步骤6)中所述混合物中各组分的质量百分含量为：按照种植土85-90％、胶凝性重金属稳定化剂5-8％、保水剂0.5-2％、生物炭3％-5％、植物纤维1％-2％；所述表层喷播材料中，每1Kg混合物加入有机无机复混肥5-10g/Kg、萘乙酸0.05-0.1mg/Kg、6-苄基腺嘌呤0.5-1.0mg/Kg。

更进一步地，所述胶凝性重金属稳定化剂中各组分及各组分的质量百分含量为：S95级矿粉40-60％、水泥熟料10-20％、脱硫灰10-20％、水玻璃6-10％。

更进一步地，所述种植土选择场地原有的清淤清表土或附近农田土粉碎过8mm筛，土壤中砂粒含量不超过5％，含水量不超过20％。

更进一步地，所述保水剂采用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐中的任意一种；所述生物炭采用腐烂锯末、酒糟、泥炭中的任意一种；所述植物纤维采用锯末、稻壳、碎草、树皮中的任意一种。

进一步地，步骤4)中所述基层的喷护厚度为8～10cm，步骤7)中所述表层的喷护厚度为1～2cm。

进一步地，步骤4)中喷射基层喷播材料时，喷射头与坡面垂直，喷射头输出压力在4500～5500Pa之间。

进一步地，步骤7)中喷射表层喷播材料时，喷射头距基层表面的距离控制在1.0～3.0m之间；喷射头与坡面垂直，喷射头输出压力不能大于0.2MPa。

进一步地，步骤8)中发芽期养护湿润深度控制在3-5cm，幼苗期养护湿润深度控制在5-15cm。

本发明的设计原理如下：

本发明将喷播层分为表层和基层双层结构，其中表层结构在具备一定的强度和抗风水侵蚀的基础上，着重保障草籽早期发芽生长所需营养，以提高草籽存活率；而基层具备强大的胶结性能，可以与边坡表面牢固的黏连在一起，保证长期的稳定性，此外为植物长期的生长提供充足的物理结构和营养组分，使边坡植被恢复效果可以得到长期维持。

基层喷播材料和表层喷播材料中各组分的作用如下：

胶凝性重金属稳定化剂中各组分及各组分的质量百分含量为：S95级矿粉40-60％、水泥熟料10-20％、脱硫灰10-20％、水玻璃6-10％；该胶凝性重金属稳定化剂可以提升喷播材料的胶结性能，有效提高双层结构的稳定性，当存在重金属污染隐患时，还可起到固化重金属污染因子的作用；此外，该胶凝性重金属稳定化剂在水化过程中可产生强碱性，用以调节边坡基质的酸性；

种植土是喷播剂的主要组成部分，选择场地原有的清淤清表土、无污染耕植土表土或附近农田土粉碎过8mm筛，土壤中砂粒含量不超过5％，含水量不超过20％。

保水剂可以改善基材含水量，增强植物抗旱性能，采用树脂类保水剂，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐等；

生物炭用于改善喷播剂结构，增加养分，选用腐烂锯末、酒糟或泥炭等；

植物纤维用于增加基材整体性和抗侵蚀性，改善喷播剂结构，常采用新鲜锯末、稻壳、碎草或树皮纤维等粉碎物；

有机无机复混肥可以提高土壤氮磷钾吸收效率同时补充土壤有机质，改善土壤环境提高土壤有益微生物的活性和繁殖；

6-苄基腺嘌呤是一种有机化合物，通过刺激细胞分裂引起植物生长和发育；

萘乙酸是一种广谱性的生长调节剂，能促进细胞伸长，刺激根系发育。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明针对性的解决了硫化矿山酸性土壤环境对边坡修复造成的困扰，有效提升植被恢复成效；

(2)本发明的喷播材料与边坡表面结合效果好，保证长期的稳定性，此外，还可为植物长期的生长提供充足的物理结构和营养组分，使边坡植被恢复效果可以得到长期维持；

(3)本发明的工艺简单，成本低，易于大规模应用，相对于传统的重金属矿山边坡治理方法，可以大大降低治理成本。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，包括如下步骤：

1)边坡基础现状调研

通过资料收集和现场调查，获取边坡坡面角、坡面岩体力学性质、坡面节理裂隙发育及分布情况、坡面平整程度、区域气象条件、本土优势植物种类等方面的资料，以确定喷播施工参数、喷播材料参数及草种选择等；

2)坡面平整及清理工程

坡面宜采用光面控制爆破开挖，对交验后的坡面应清除坡面浮石、浮根等，对凸出或凹进坡面大于10cm的岩土应予以削平，尽可能平整坡面，坡面清理其有利于基材和岩石坡面的自然结合，禁止出现反坡；在喷射基层前，应用水将坡面上的粉尘物冲洗干净；

3)基层喷播材料制备

在现场施工时按照种植土70-80％、胶凝性重金属稳定化剂10-15％、保水剂0.5-2％、生物炭3-5％、植物纤维1-2％将各组分依次倒入浆液罐，搅拌时间不应小于90s，制备成基层喷播材料；种植土选择场地原有的清淤清表土或附近农田土粉碎过8mm筛，含水量不得超过20％；浆液罐中的浆液由浆液泵泵送而出；

4)基层喷播

在喷浆之前再次检查坡面上的浮土、草皮、树根及其它杂物是否清理干净，确认后用水进行坡面喷淋，以促使基层喷播材料与基面连接紧密，然后进行试喷试验，以调节水灰比，再进行喷浆施工，喷射形成基层的喷护厚度为8～10cm；喷射作业开始时，应先送风、后开机、再给料，喷射结束时应待喷射料喷完后，再关风；喷射头与坡面垂直，避免仰喷，凹凸部及死角部分要充分喷满，喷射头输出压力在4500～5500Pa之间；喷射时应按从左到右、从上到下的顺序进行，确保无漏喷；从坡面由上之下进行喷护，先基层后表层，每次喷护单宽4～6米，高度3～5米；

5)基层养护

施工完成后应用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面基层材料，注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度；

6)表层喷播材料制备

在现场施工时按照种植土85-90％、胶凝性重金属稳定化剂5-8％、保水剂0.5-2％、生物炭3％-5％、植物纤维1％-2％将各组分依次倒入浆液罐混合后形成混合物，按照每1Kg混合物加入有机无机复混肥5-10g/Kg、萘乙酸0.05-0.1mg/Kg、6-苄基腺嘌呤0.5-1.0mg/Kg混合均匀，搅拌时间不应小于90s，制备成表层喷播材料；并在表层喷播材料中加入草种；种植土选择场地原有的清淤清表土或附近农田土粉碎过8mm筛，含水量不得超过20％；

7)表层喷播

基层施工结束8h以内进行表层喷护，一般控制在3～4h；表层的喷护厚度为1～2cm；表层喷护之前在坡面上喷一次透水，保证基层和表层的粘结；近距离实施喷播，以保证草籽播撒的均匀性；浆液罐中的浆液由浆液泵泵送而出；可一次喷至设计厚度，不需分层喷植；喷射过程中，喷射头距基层表面的距离控制在1.0～3.0m之间，一般应垂直于坡面，最大倾斜角度不能超过30°；喷浆中，为避免伤害到种子影响种子萌发率，喷射头输出压力不能大于0.2MPa；喷射采用自上而下的方法进行，先喷凹陷部分，再喷凸出部分；喷射移动可采用"S"形或螺旋形移动前进；由于基质水分丧失会造成厚度不够，一般要求喷射厚度为设计厚度的125％；

8)养护管理

施工完成后应用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面表层材料，注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度，以防高压射流水冲击坡面形成径流冲走基材混合物及种子，影响发芽；

发芽期养护湿润深度应控制在3-5cm，幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5-15cm，但要控制不致在基材混合物内形成“壤中流”，侵蚀基材混合物中小颗粒及流失养分，破坏养分平衡；前期养护时间为45d左右，每天养护两次，早晚各一次；早晨养护时间应在10点以前完成，避免在强烈的阳光下进行喷水养护，以免伤幼苗叶片；在高温干旱季节，种子幼芽及幼苗由于地面高温容易被受伤，每天应增加1-2次养护，每次湿润1-2cm；中期靠自然雨水养护，每月喷水2次，并追施肥，促苗转青，交付验收。在整个养护期中，应注意病虫害的防治。

实施例1和实施例2均采用上述的喷播工艺对硫化金属矿边坡进行施工，实施例1和实施例2的基层喷播材料和表层喷播材料的组分及各组分的含量如表1和表2所示，其余喷播工艺条件相同。

表1基层喷播材料配比

表2表层喷播材料配比

上述实施例1和实施例2中，表层喷播材料容重、pH、微生物数量、土壤酶活性等指标检测结果如表3所示。

表3表层喷播材料容重、pH值、微生物数量以及酶活性测试

上述实施例1和实施例2中，表层施工完成7天后，种子发芽率的检测结果如表4所示，可以看出采用本发明的喷播工艺种子发芽率较高。

表4种子发芽率(％)

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)边坡基础现状调研，以确定喷播施工参数、喷播材料参数及草种选择；

2)坡面平整及坡面清理，并用水将坡面上的粉尘物冲洗干净；

3)将种植土、胶凝性重金属稳定化剂、保水剂、生物炭、植物纤维按照一定的比例混合均匀，制备成基层喷播材料；

4)用水进行坡面喷淋，然后将基层喷播材料喷射到坡面上，在坡面上形成具有一定喷护厚度的基层，基层的喷护厚度为8～10cm；喷射基层喷播材料时，喷射头与坡面垂直，喷射头输出压力在4500～5500Pa之间；

5)用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面基层，进行基层养护；

6)将种植土、胶凝性重金属稳定化剂、保水剂、生物炭、植物纤维按照一定的比例混合后，向混合物中加入一定量的有机无机复混肥、萘乙酸、6-苄基腺嘌呤混合均匀，制备成表层喷播材料；并在表层喷播材料中加入草种；

7)在基层施工结束8h以内，先在坡面上喷一次透水，然后将加入有草种的表层喷播材料喷射到基层上，在基层表面上形成具有一定喷护厚度的表层，表层的喷护厚度为1～2cm；喷射表层喷播材料时，喷射头距基层表面的距离控制在1.0～3.0m之间；喷射头与坡面垂直，喷射头输出压力能不大于0.2MPa；

8)用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面表层，进行表层养护；之后进行发芽期养护、幼苗期养护；

其中，所述胶凝性重金属稳定化剂中各组分及各组分的质量百分含量为：S95级矿粉40-60％、水泥熟料10-20％、脱硫灰10-20％、水玻璃6-10％。

2.如权利要求1所述的一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于：步骤3)中所述基层喷播材料中各组分的质量百分含量为：种植土70-80％、胶凝性重金属稳定化剂10-15％、保水剂0.5-2％、生物炭3-5％、植物纤维1-2％。

3.如权利要求1所述的一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于：步骤6)中所述混合物中各组分的质量百分含量为：按照种植土85-90％、胶凝性重金属稳定化剂5-8％、保水剂0.5-2％、生物炭3％-5％、植物纤维1％-2％；所述表层喷播材料中，每1Kg混合物加入有机无机复混肥5-10g/Kg、萘乙酸0.05-0.1mg/Kg、6-苄基腺嘌呤0.5-1.0mg/Kg。

4.如权利要求2或3所述的一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于：所述种植土选择场地原有的清淤清表土或附近农田土粉碎过8mm筛，土壤中砂粒含量不超过5％，含水量不超过20％。

5.如权利要求2或3所述的一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于：所述保水剂采用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐中的任意一种；所述生物炭采用腐烂锯末、酒糟、泥炭中的任意一种；所述植物纤维采用锯末、稻壳、碎草、树皮中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种长效双层硫化金属矿边坡喷播工艺，其特征在于：步骤8)中发芽期养护湿润深度控制在3-5cm，幼苗期养护湿润深度控制在5-15cm。