CN115486225A - 一种原位改良碎渣土壤的方法及应用该方法的破碎机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种原位改良碎渣土壤的方法，涉及生态修复的领域，包括如下步骤：对修复区和修复区周边的生态区两者均进行植物及共生微生物的调查；对修复区的碎渣土和生态区的碎渣土两者均进行取样和物理化学测试；对修复区地貌整形；根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充；根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂；对修复区原位破碎渣土；种植绿化植物。本申请具有较为节省资源的对矿山进行生态修复的效果。

Description

一种原位改良碎渣土壤的方法及应用该方法的破碎机

技术领域

本申请涉及生态修复的领域，尤其是涉及一种原位改良碎渣土壤的方法及应用该方法的破碎机。

背景技术

在矿山采矿活动中形成的坡面、渣堆、平台严重破坏了原有的地貌景观和地表植被，也占用破坏了大量土地资源，同时也对区域生态环境产生了诸多负面影响。把这些被破坏无法使用的矿山废弃地复绿，是我们矿山生态修复的一项重要任务。

目前，矿山碎渣土壤改良主要采用的方法是以传统客土覆土为主，对渣堆、平台平整后进行客土覆土，再进行绿化。但在土地资源本已非常紧缺的情况下，再破坏大面积的土地用来解决矿山生态修复的问题，较为浪费资源。

发明内容

为了便于较为节省资源的对矿山进行生态修复，本申请提供一种原位改良碎渣土壤的方法及应用该方法的破碎机。

第一方面，本申请提供的一种原位改良碎渣土壤的方法采用如下的技术方案：

一种原位改良碎渣土壤的方法，包括如下步骤：

对修复区和修复区周边的生态区两者均进行植物及共生微生物的调查；

对修复区的碎渣土和生态区的碎渣土两者均进行取样和物理化学测试；

对修复区地貌整形；

根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充；

根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂；

对修复区原位破碎渣土；

种植绿化植物。

通过采用上述技术方案，对修复区以及周边的生态区进行植物及共生微生物的调查，查明适宜生存的绿植以及利于绿植生张的主要微生物调查，根据微生物菌群调查情况，确定适用的微生物土壤改良剂。另外根据物理化学测试的数据，便于修复区进行营养的补充。原位破碎碎渣土，增加修复区的细粒土比例，加速碎渣土壤化。随后在修复区种植绿植，如此便于修复绿植的生存，不需要进行客土覆土，便于较为节省资源的对矿山进行生态修复。

优选的，根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充：根据生态区土壤养分背景值，对修复区渣土缺少的养分进行肥料的补充，保证土壤养分含量。

通过采用上述技术方案，根据物理化学测试的数据结果，将修复区的数据与生态区的数据做比较，对修复区有针对性地补充植物所需的营养元素，以保证修复区的营养成分适于绿植生存。

优选的，根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂：与生态区相比，在修复区补入适用的微生物土壤改良剂，从而加速修复区微生物菌群的繁殖。

通过采用上述技术方案，在修复区补入适用的微生物土壤改良剂，利于改变植物根际的微生物菌群，进而便于植物根际的生长繁殖，便于修复区的土壤能够被修复至重返自然状态。

优选的，对修复区原位破碎渣土：采用拖拉机拖带破碎机，对平整的碎渣土进行原位破碎。

通过采用上述技术方案，采用拖拉机带动破碎机对修复区的渣土进行破碎，增加细粒土的比例，实现渣土的原位破碎，无需客土覆土。

第二方面，本申请提供的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机采用如下的技术方案：

一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，包括两个相互固定的支撑板，两个支撑板之间安装有对渣土进行破碎的破碎机构，还安装有清理机构，清理机构包括位于破碎机构上方的喷水箱，喷水箱固定在两个支撑板之间，喷水箱的一侧壁固定连通有通水管，通水管上安装有水泵，喷水箱的底壁开设有多个喷水孔，喷水箱外侧安装有限制飞扬的渣土堵塞喷水孔的限制组件。

通过采用上述技术方案，将通水管远离喷水箱的一端与附近的供水装置连接，并启动水泵，随后水沿通水管进入喷水箱，并穿过喷水孔洒向破碎机构，如此便于对破碎机构进行喷水清理。当破碎机构工作时，通过限制组件限制喷水孔被飞扬的渣土堵塞。

优选的，所述限制组件包括转动在两个支撑板之间的转辊，喷水箱位于两个转辊之间，两个转辊周侧安装有传送带，其中一支撑板上安装有驱动其中一转辊转动的安装电机，转辊的直径不大于喷水箱的厚度，传送带的内侧壁紧贴喷水箱的上下表面，传送带内侧的下表面开设有凹槽，凹槽的底壁开设有多个洒水孔。

通过采用上述技术方案，喷水箱内的水穿过喷水孔进入凹槽内，并穿过洒水孔喷洒向破碎机构，启动安装电机，安装电机的输出轴带动转辊和传送带转动，转送带转动带动洒水孔逐渐向远离喷水孔的方向运动，并逐渐转动至喷水箱的上方。此时传送带将喷水孔封堵，减小了飞扬的渣土堵塞喷水孔的情况发生。

优选的，所述破碎机构的下方设有承接组件，其中一支撑板为中空结构，承接组件包括转动连接在中空结构的支撑板内部的承接辊，承接辊的周侧缠绕有防水布，中空结构的支撑板的一内侧壁开设有长条孔，防水布的一端伸出长条孔并固定连接有多个挂环，另一支撑板靠近防水布的一侧壁开设有安装槽，安装槽内转动连接有调节辊，调节辊的周侧缠绕有多跟调节绳，每个调节绳的一端均伸出安装槽并固定连接有挂钩，每个挂钩均与相应挂环挂接，水泵安装在中空结构的支撑板上，水泵上连接有进水管，进水管的一端与通水管连通，另一端延伸至防水布上方，长条孔中安装有接触防水布上表面的网格板，每个支撑板均安装有伺服电机，其中一伺服电机驱动承接辊转动，另一伺服电机驱动调节辊转动。

通过采用上述技术方案，喷水箱喷水的同时，同时启动两个伺服电机，使承接辊对防水布进行放卷，如此防水布逐渐位于破碎辊的正下方，同时调节辊对调节绳进行收卷，即调节绳通过挂钩和挂环拉动防水布。如此喷水箱中喷洒出来的水在清洗破碎机构后可被防水布承接，启动水泵，落在防水布上的水可沿进水管、通水管再次返回喷水箱内，如此便于水的循环利用。网格板则减少落在防水布上的泥土进入中空结构的支撑板内的情况发生。

优选的，所述防水布的下表面固定连接有多个配重块，多个配重块沿防水布的长度方向排列，每个配重块均位于防水布的中部。

通过采用上述技术方案，防水布被放卷后，受多个配重块的影响，防水布的中部下凹，如此便于防水布承接喷水箱洒落的水。

优选的，所述配重块的底面为弧形面。

通过采用上述技术方案，便于防水布收卷时，配重能够较为顺利的穿过长条孔进入支撑板内部。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.原位破碎碎渣土，增加修复区的细粒土比例，加速碎渣土壤化，便于修复绿植的生存，不需要进行客土覆土，便于较为节省资源的对矿山进行生态修复；

2.便于对破碎机构进行喷水清理；

3.便于水的循环利用。

附图说明

图1是本申请实施例体现破碎机的整体结构示意图。

图2是本申请实施例体现清理机构和限制组件的结构示意图。

图3是本申请实施例体现承接组件的结构示意图。

图4是本申请实施例体现挂钩与挂环连接的结构示意图。

图5是本申请实施例体现配重块的结构示意图。

附图标记说明：1、支撑板；11、安装槽；12、长条孔；2、固定杆；3、破碎机构；31、破碎辊；32、驱动电机；33、导向板；331、网孔；4、清理机构；41、喷水箱；411、喷水孔；42、水泵；43、通水管；44、进水管；5、限制组件；51、转辊；52、传送带；521、凹槽；522、洒水孔；53、安装电机；6、承接组件；61、承接辊；62、防水布；63、调节辊；64、调节绳；65、挂钩；66、挂环；67、伺服电机；68、网格板；69、配重块。

具体实施方式

以下结合附图1-图5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种原位改良碎渣土壤的方法。

实施例1

原位改良碎渣土壤的方法包括如下步骤；

S1、对修复区和修复区周边的生态区两者均进行植物及共生微生物的调查。

为保证修复后的修复区与周边生态区的生态环境的协调统一，需对修复区和生态区两者的植物及共生微生物进行调查，查明植被的种类、密度、显著度、频度等基本情况。微生物对改善植物水分吸收、矿质营养、代谢调节、增强抗逆性均有一定作用，需查明修复区的主要微生物菌群。

S2、对修复区的碎渣土和生态区的碎渣土两者均进行取样和物理化学测试。

在修复区和生态区取样，进行物理指标和化学指标测试，物理指标包括容重、含水率、颗粒分析、岩块强度等，化学指标包括全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质和PH等。

S3、对修复区地貌整形。

S4、根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充。

根据物理化学测试的数据结果，分析生态区的绿植需肥规律和肥料效应，调节和解决植物需肥与土壤供肥之间的关系，同时有针对性地补充植物所需的营养元素，缺什么元素就补充什么元素，需要多少补多少，实现各种养分平衡供应，而不是盲目施肥，做到平衡施肥。即根据生态区土壤养分背景值，对修复区渣土缺少的养分进行肥料的补充，保证土壤养分含量。

S5、根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂。

根据微生物菌群调查情况，确定适用的微生物土壤改良剂。即与生态区相比，在修复区补入适用的微生物土壤改良剂，从而加速修复区微生物菌群的繁殖。微生物土壤改良剂大量活体有益微生物菌施入修复区的土壤后，利于改变植物根际的微生物菌群，有益菌在植物根际生长繁殖，微生物土壤改良剂有助于让修复土壤重返自然状态。

S6、对修复区原位破碎渣土。

采用移动式破碎机原位破碎碎渣土，增加细粒土比例，加速碎渣土壤化。移动式破碎机分为两部分：农用拖拉机和破碎机。农用拖拉机为牵引和动力设备，采用农用拖拉机拖带破碎机，对平整的碎渣土进行破碎。

S7、种植绿化植物。

根据生态区现有的绿化植物确定适于在修复区生长的绿化植物，在修复区完成绿化植物的种植。

S8、绿化植物的养护。

对修复区种植的绿化植物进行定期的浇水、施肥。

本申请实施例还公开一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其安装在农用拖拉机上，参照图1和图2，破碎机包括两个支撑板1，两个支撑板1之间固定连接有四个固定杆2，四个固定杆2分居在支撑板1的边角处。

两个支撑板1之间安装有对渣土进行破碎的破碎机构3，破碎机构3的上方设有对破碎机构3进行喷水清洗的清理机构4。

参照图2和图3，破碎机构3包括转动连接在两个支撑板1之间的一组破碎辊31，一组破碎辊31包括两个破碎辊31，两个破碎辊31之间存在供渣土穿过的间隙。其中一支撑板1的外侧壁安装有两个驱动电机32，每个驱动电机32的输出轴均贯穿支撑板1并与相应的一破碎辊31同轴固定。

破碎机构3还包括固定在两个支撑板1之间的导向板33，导向板33的一端位于其中一破碎辊31的轴线的正上方，另一端逐渐向远离破碎辊31的方向延伸。导向板33沿远离破碎辊31的方向逐渐向下倾斜，且导向板33远离破碎辊31的一端向下凸出于支撑板1的下表面。导向板33上开设有若干网孔331。

将本破碎机安装在农用拖拉机上，并控制导向板33的下端插入土壤内。随后通过农用拖拉机带动破碎机进行运动，破碎机运动的过程中，渣土逐渐被铲除至导向板33上并沿导向板33运动至两个破碎辊31之间。同时启动两个驱动电机32，两个驱动电机32带动两个破碎辊31相向转动，如此两个破碎辊31可对渣土进行挤压破碎。

清理机构4包括固定在两个支撑板1之间的喷水箱41，喷水箱41位于两个破碎辊31的上方，喷水箱41的内底壁开设有若干喷水孔411。其中一支撑板1上固定连接有水泵42，水泵42上安装有通水管43，通水管43的一端贯穿喷水箱41的一侧壁并伸入喷水箱41内部，另一端朝远离喷水箱41的方向延伸。

当需要对破碎辊31进行清洗时，将通水管43与附近的供水装置连接，随后启动水泵42，水沿通水管43进入喷水箱41内，随后穿过喷水孔411洒落在两个破碎辊31以及导向板33上，如此可对破碎辊31以及导向板33进行清洗。

为了减小破碎机在工作时，飞扬的渣土出现堵塞喷水孔411的情况发生，两个支撑板1之间安装有限制组件5。限制组件5包括转动连接在两个支撑板1之间的两个转辊51，喷水箱41位于两个转辊51之间。两个转辊51的外侧安装有传送带52，转辊51的直径不大于喷水箱41的厚度，因此传送带52紧贴喷水箱41的上下表面。

传送带52内圈的下表面开设有凹槽521，凹槽521的长度不下于喷水箱41的长度，凹槽521的底壁开设有若干洒水孔522。

支撑板1的一外侧壁安装有安装电机53，安装电机53的输出轴贯穿支撑板1并与其中一转辊51同轴固定。凹槽521的宽度小于转辊51的宽度，因此启动安装电机53，安装电机53的输出轴可带动转辊51和传送带52转动，传送带52转动使得洒水孔522逐渐远离喷水孔411，直至全部洒水孔522均位于喷水箱41的上方，此时关闭安装电机53，传送带52将喷水孔411封闭，减小了飞扬的渣土堵塞喷水孔411的情况发生。

为了便于对喷水箱41喷洒出的水进行回收利用，两个支撑板1之间安装有承接组件6。

其中安装有水泵42的一支撑板1为中空结构，另一支撑板1的内侧壁开设有安装槽11。中空结构的支撑板1的内侧壁开设有长条孔12，承接组件6包括设置在中空结构的支撑板1内部的承接辊61，承接辊61的外侧壁缠绕有防水布62，防水布62的一端穿过长条孔12从而脱离支撑板1内部。

参照图3和图4，安装槽11内转动连接有调节辊63，调节辊63的周侧缠绕有两根调节绳64，每个调节绳64的一端均从安装槽11的开口处脱离安装槽11并固定连接有挂钩65，防水布62远离承接辊61的一端固定连接有两个挂环66，每个挂钩65均与相应的挂环66挂接。

参照图3和图5，每个支撑板1的一外侧壁均固定连接有伺服电机67，其中一伺服电机67的输出轴贯穿相应支撑板1的侧壁并与承接辊61同轴固定，另一伺服电机67的输出轴贯穿相应支撑板1的侧壁并与调节辊63同轴固定。水泵42上还安装有进水管44，进水管44的一端与通水管43连接，另一端向下延伸并置于防水布62的上方。

同时启动两个伺服电机67，控制承接辊61对防水布62进行放卷，同时控制调节辊63对两个调节绳64进行收卷。如此调节绳64拉动防水布62逐渐铺设在破碎辊31的下方。

参照图2和图3，喷水箱41中洒落的水落在防水布62上，启动水泵42时，进水管44可对落在防水布62上的水进行吸入，吸入的水可沿通水管43再次进入喷水箱41，便于水的循环利用。

长条孔12内安装有网格板68，网格板68位于防水布62的上方，且网格板68的底面接触防水布62的部分上表面，网格板68与长条孔12的上表壁固定连接。网格板68便于对落在防水布62上的泥土进行拦截，减小泥土进入支撑板1内部的情况发生。

参照图5，防水布62的底面固定连接有多个配重块69，多个配重块69沿防水布62的长度方向排列，且配重块69与防水布62的中部。如此防水布62放卷后，防水布62的中部受配重块69的重力作用向下凹陷，便于防水布62承接洒落的水。

每个配重块69的底面均为弧形面，如此便于防水布62收卷时，配重能够较为顺利的穿过长条孔12进入支撑板1内部。

实施例2

为了对露天煤矿开采堆积的煤矸石渣山进行生态修复、满足后期种植的牧草的生长要求，在实施例一的基础上对原位改良碎渣土壤的方法进行细化，原位改良碎渣土壤的方法包括如下步骤：

S1、对修复区和修复区周边的生态区两者均进行植物及共生微生物的调查。

S2、对修复区的碎渣土和生态区的碎渣土两者均进行取样和物理化学测试。根据碎渣土测试情况，配比相应肥料作为土壤养分补充。分析确定对每亩地添加补充羊板粪33m3、商品有机肥1200kg、牧草专用肥15kg。

S3、对修复区进行地貌整形工程，满足后续种草复绿工程的地形要求。采用松土机对已压实渣土进行松土，松土机包括推土机和松土器两部分，通过推土机带动松土器运动从而进行松土。松土器采用三齿松土器，松土厚度0.5cm。

S4、将需要补充肥料均匀撒于耕地表层，采用移动式破碎机对渣土进行破碎，将土壤细粒化，同时可以使土肥混合均匀，增加土壤肥力、透气性、保水保肥性。

S5、在修复区种植牧草。

S6、对牧草的生长进行养护。

修复区的渣土颗粒破碎分析：采用不同的标准筛来分离一定量的渣土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定渣土的粒度成分。测定渣土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况、土的分类、判断土的工程性质。

移动式破碎机破碎修复区的渣土的前后均进行了筛分试验，典型点位的结果如下表：

表1颗粒分析结果统计表

上表可以看出破碎后渣土的粒径均满足小于5cm的要求，而且细颗粒占比明显增加，便于修复区的渣土具有较好的保墒。

修复区的土壤成分：对添加肥料前后的渣土细粒土进行全氮(g/kg)、全磷(g/kg)、全钾(g/kg)、碱解氮(mg/kg)、速效磷(mg/kg)、速效钾(mg/kg)、有机质(g/kg)和PH的成分分析。分析结果如下：

表2土壤成分分析表

添加肥料后修复区土壤的营养成分明显增长，且牧草生长的较好，可以满足绿色植物的生长需求。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种原位改良碎渣土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对修复区和修复区周边的生态区两者均进行植物及共生微生物的调查；

对修复区的碎渣土和生态区的碎渣土两者均进行取样和物理化学测试；

对修复区地貌整形；

根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充；

根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂；

对修复区原位破碎渣土；

种植绿化植物。

2.根据权利要求1所述的一种原位改良碎渣土壤的方法，其特征在于，根据碎渣土测试情况，配比相应肥料撒入修复区从而作为土壤养分补充：根据生态区土壤养分背景值，对修复区渣土缺少的养分进行肥料的补充，保证土壤养分含量。

3.根据权利要求1所述的一种原位改良碎渣土壤的方法，其特征在于，根据微生物菌群调查情况，施撒微生物土壤改良剂:与生态区相比，在修复区补入适用的微生物土壤改良剂，从而加速修复区微生物菌群的繁殖。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种原位改良碎渣土壤的方法，其特征在于，对修复区原位破碎渣土：采用农用拖拉机拖带破碎机，对平整的碎渣土进行原位破碎。

5.根据权利要求4所述的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其特征在于，包括两个相互固定的支撑板（1），两个支撑板（1）之间安装有对渣土进行破碎的破碎机构（3），还安装有清理机构（4），清理机构（4）包括位于破碎机构（3）上方的喷水箱（41），喷水箱（41）固定在两个支撑板（1）之间，喷水箱（41）的一侧壁固定连通有通水管（43），通水管（43）上安装有水泵（42），喷水箱（41）的底壁开设有多个喷水孔（411），喷水箱（41）外侧安装有限制飞扬的渣土堵塞喷水孔（411）的限制组件（5）。

6.根据权利要求5所述的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其特征在于，所述限制组件（5）包括转动在两个支撑板（1）之间的转辊（51），喷水箱（41）位于两个转辊（51）之间，两个转辊（51）周侧安装有传送带（52），其中一支撑板（1）上安装有驱动其中一转辊（51）转动的安装电机（53），转辊（51）的直径不大于喷水箱（41）的厚度，传送带（52）的内侧壁紧贴喷水箱（41）的上下表面，传送带（52）内侧的下表面开设有凹槽（521），凹槽（521）的底壁开设有多个洒水孔（522）。

7.根据权利要求5或6所述的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其特征在于，所述破碎机构（3）的下方设有承接组件（6），其中一支撑板（1）为中空结构，承接组件（6）包括转动连接在中空结构的支撑板（1）内部的承接辊（61），承接辊（61）的周侧缠绕有防水布（62），中空结构的支撑板（1）的一内侧壁开设有长条孔（12），防水布（62）的一端伸出长条孔（12）并固定连接有多个挂环（66），另一支撑板（1）靠近防水布（62）的一侧壁开设有安装槽（11），安装槽（11）内转动连接有调节辊（63），调节辊（63）的周侧缠绕有多跟调节绳（64），每个调节绳（64）的一端均伸出安装槽（11）并固定连接有挂钩（65），每个挂钩（65）均与相应挂环（66）挂接，水泵（42）安装在中空结构的支撑板（1）上，水泵（42）上连接有进水管（44），进水管（44）的一端与通水管（43）连通，另一端延伸至防水布（62）上方，长条孔（12）中安装有接触防水布（62）上表面的网格板（68），每个支撑板（1）均安装有伺服电机（67），其中一伺服电机（67）驱动承接辊（61）转动，另一伺服电机（67）驱动调节辊（63）转动。

8.根据权利要求7所述的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其特征在于，所述防水布（62）的下表面固定连接有多个配重块（69），多个配重块（69）沿防水布（62）的长度方向排列，每个配重块（69）均位于防水布（62）的中部。

9.根据权利要求8所述的一种应用原位改良碎渣土壤方法的破碎机，其特征在于，所述配重块（69）的底面为弧形面。

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