CN117099530A - 利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿山生态修复技术领域，提供了利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，以解决现有的修复力综合性不强的问题，(1)地表处理：对大块石土进行破碎，挖掘向下深度为15cm‑30cm的碳池；(2)垫层铺垫：碳池中设置生物碳垫层，客土覆盖，添加有机肥料，并增加生物碳垫层分；(3)土壤修复：利用土壤样本培养，建立苔藓地被；(4)地表维护：对修复后的地表进行边坡建立，布置设施截水和排水工程；通过在矿山生态区的大空隙石土进行破碎，并且因地制宜使用矿山开采的矿渣以及矿山石废料一起破碎，节省空隙填补材料的使用，将石土破碎后，区域的石土会砂石化，相互之间的密度减小，土质结构改变，空隙也随之减小。
Description
技术领域
本发明涉及矿山生态修复技术领域，具体的，涉及利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法。
背景技术
矿山因过度开发或是过度损坏后其生态结构及功能出现衰退及消失等情况需要进行生态修复来对矿山生态进行改善，以此来避免矿山因生态功能完全消失的情况，目前我国的矿山生态修复中将因生产建设或是自然灾害损毁的矿山归类为需要进行整治修复的区域，采用适当的治理措施来帮助矿山重新恢复为可进行活动及具备基本生态功能的状态，根据矿上生态系统结构功能来进行修复。
现有的可参考公开号为：CN104255109B的发明专利，其公开了一种生态修复煤矸石以及矿山地质灾害区的方法，采用本发明将煤矸石用于矿山地质灾害区的生态修复方法，实施后，在矿山地质灾害区中形成由纵向分离层分割的种植土壤层和煤矸石混合层；种植土壤层和煤矸石混合层的底部相连通；方便了土壤和煤矸石混合层下方的水分流通；在种植土壤层里可以种植落叶松、紫荆、荆条、刺槐、桧柏油松、樟子松、柠条等耐寒树木；此外可以在土壤的上方喷洒，固沙剂减少水土的流失。煤矸石混合层由四层组成，中间的土壤层和石灰层有助于保持煤矸石混合层中的水分，中和煤矸石的酸度。由石灰、粘土、石英砂、水按照1:1:1：1的比例搅拌均匀加压制成的分离层，可以减少水分的下渗，纵向分离层的设置减少了土壤中水分向煤矸石混合层中的水分流失。通过本发明的实施，可以大大改善矿山地质灾害区的生态环境，提高植被的生存率；同时解决煤矸石的堆存问题。
目前矿山生态修复区由于过度开采的情况，会出现大空隙石土，在修复过程中，使用的修复方式比较单一，综合性不够强，不利于恢复矿山生态修复区地表的实质环境功能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，它通过表土处理，植被培养和生物炭来综合对矿山区域的大空隙石土进行修复。
本发明的技术方案如下：
利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，包括以下步骤：
(1)地表处理：对大块石土进行破碎，将开采的矿渣和矿石堆积的废料进行破碎，将破碎的石渣覆盖在矿区地表上，并且混合石块填充空隙，挖掘向下深度为15cm-30cm的碳池；
(2)垫层铺垫：碳池中设置生物碳垫层，客土覆盖，添加有机肥料，并增加生物碳垫层，改善土壤土质以及营养成分；
(3)土壤修复：利用土壤样本培养，使用土著菌来制作含有有机质的药液，建立苔藓地被；
(4)地表维护：对修复后的地表进行边坡建立，布置设施截水和排水工程，设施沟渠，对沟渠定期维护。
优选的，所述(1)包括以下步骤：
a：对矿区地表进行石土破碎，将大块的石土破碎后推平后，并刨出表土；
b：将矿渣和矿石堆积废料的破碎混入小径石子，并且填充在修复区地表中，用于填补矿区石土空隙；
c:填补后，在填充物上喷洒上土壤修复剂，以及有机溶液，直至填充物润透；
d：在填充区挖掘向下深度为15cm-30cm的碳池。
优选的，所述(2)包括以下步骤：
a1：在碳池中覆盖生物碳垫层，营养物质，砂垫层，砂浆层，覆盖生物碳后加入营养物质，并且喷洒溶解氧水剂，然后在碳池上覆盖填补上客土，将生物碳作为客土与本土之间的垫层，将土壤肥沃区的土壤运输至矿山生态修复区，将肥沃的客土覆盖在碳池上；
b1：采取异地肥力较好的客土摊铺到地表土之上，覆土厚度根据挖掘复垦面积和深度确定，生物碳和客土交替铺覆；
c1：将纳皮尔草草灰混合于生物碳垫层之上。
优选的，所述(3)包括以下步骤：
a2：在矿山区石土中添加有机肥料腐殖质，并且配制土壤改良剂，改良本土土壤质量，为后续植物生长量提供生长基础；
b2：根据土壤的酸碱情况，进行酸碱反应中和，然后样本提取化验，确定具体的中和的酸碱度，从而确定以后植物的种植种类；
c2：提取土壤样本，并且使用土著菌进行培养，制作出符合当地矿山区的有机质药液，采用滴灌和喷淋的方式进行喷施，同时作用于地表和地下，建立苔藓地被。
优选的，所述(4)包括以下步骤：
a3：技术预备，对区域进行尺寸、坐标、标高进行测量，并且建立施工图和构造图，根据测量的数据，给定长久性坐标和高程体系，同时实地设施标桩；
b3：定位放线，复核坐标尺寸无误后，依照地形条件可以对区域内进行沟渠建立，分为截水层和排水沟渠；
c3：在地形较低方，开设边坡，利于排水，减少下渗，避免矿山区还未完全修复完成就出现下陷坍塌，根据入渗坡体的不同水源方式,对地表水源进行拦截,实现针对性地、精确地截水排水,防止形成高压水头造成空隙扩大。
优选的，所述碳池的底部铺上一层砂垫层，砂垫层上为活性炭层以及生物碳层，将营养物质混入生物炭垫层和活性碳层中，溶解氧会培养菌落，在生物碳垫层和砂垫层中培养较为丰富的菌群。
优选的，将场地的表土刨出并经过人工或机械筛土，使用80目筛去除粗颗粒石块、瓦砾、杂物等。
优选的，所述填充矿渣中添加黏结材料、保水材料和轻质颗粒以及有机纤维等物料。
优选的，土壤过砂或者过黏，采用砂土和黏土相互掺混。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、通过在矿山生态区的大空隙石土进行破碎，并且因地制宜使用矿山开采的矿渣以及矿山石废料一起破碎，节省空隙填补材料的使用，将石土破碎后，区域的石土会砂石化，相互之间的密度减小，土质结构改变，空隙也随之减小，并且对表土进行综合处理，表土混入黏结土材料以及颗粒物料等，用于增加了颗粒度也提高黏性，能够在进行表土覆盖时，填充密度较佳，减小空隙。
2、通过在区域内开挖出碳池，利用碳池来建立生物碳垫层，碳池的内部设置有生物碳，活性碳和营养物质，碳池之上会覆盖处理后的表土，表土中含有的黏土材料会配合生物炭等碳物质起到吸附的作用，加速矿山区的综合修复力，利于修复矿山区的实质环境恢复。
3、在进行矿山生态区进行修复过程中，会在地表建立隔离地被，用于进行地表隔离，为地表以及地下的土壤恢复提供隔离恢复期，利于对矿山区实现生态型修复，利用植物，生物碳以及土壤基质处理来实现综合修复，大大提高对矿山区的修复的综合性，提供更有利于的修复环境，解决大空隙石土的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法的步骤流程结构示意图；
图2为本发明的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法的地表处理流程结构示意图；
图3为本发明的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法的垫层铺垫的流程结构示意图；
图4为本发明的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法的土壤修复流程示意图；
图5为本发明的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法的粘度对比表格示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，具体包括：a：对矿区地表进行石土破碎，将大块的石土破碎后推平后，并刨出表土，将场地的表土刨出并经过人工或机械筛土，使用80目筛去除粗颗粒石块、瓦砾、杂物等，地表向下刨出的深度为5cm，将表土与破碎的矿渣和矿石废料进行混合(以下简称填充混合物)，添加黏土物料和复混肥料，黏土物料、复混肥料与填充混合物之间的比例为2:1:4；
b：向下开挖深度为15cm的碳池，在碳池中覆盖生物碳垫层，营养物质(采集场地附近的野生杂草、树叶、农作物秸秆以及纳皮尔草草灰等)，砂垫层，砂浆层，覆盖生物碳后加入营养物质，并且喷洒溶解氧水剂，生物碳垫层厚度为8cm，营养物质2cm，砂垫层2cm，砂浆层3cm，覆盖生物碳后加入营养物质；
c:采取异地肥力较好的客土摊铺到地表土之上，覆土厚度根据挖掘复垦面积和深度确定，但是低于地表平面，覆上处理后的表土，然后采用原地翻压、堆土、施水、肥等措施，改善土壤肥力；
d：喷施使用土著菌培养出的有机质药液，采用滴灌和喷淋的方式进行喷施，同时作用于地表和地下，种植藓类植被，建立苔藓地被。
实施例2
请参阅图1-5，具体包括：a：对矿区地表进行石土破碎，将大块的石土破碎后推平后，并刨出表土，将场地的表土刨出并经过人工或机械筛土，使用80目筛去除粗颗粒石块、瓦砾、杂物等，地表向下刨出的深度为15cm，将表土与破碎的矿渣和矿石废料进行混合(以下简称填充混合物)，添加黏土物料和复混肥料，黏土物料、复混肥料与填充混合物之间的比例为1:1:2；
b：向下开挖深度为15cm的碳池，在碳池中覆盖生物碳垫层，营养物质(采集场地附近的野生杂草、树叶、农作物秸秆以及纳皮尔草草灰等)，砂垫层，砂浆层，覆盖生物碳后加入营养物质，并且喷洒溶解氧水剂，生物碳垫层厚度为8cm，营养物质2cm，砂垫层2cm，砂浆层3cm，覆盖生物碳后加入营养物质；
c:采取异地肥力较好的客土摊铺到地表土之上，覆土厚度根据挖掘复垦面积和深度确定，但是低于地表平面，覆上处理后的表土，然后采用原地翻压、堆土、施水、肥等措施，改善土壤肥力；
d：喷施使用土著菌培养出的有机质药液，采用滴灌和喷淋的方式进行喷施，同时作用于地表和地下，种植藓类植被，建立苔藓地被。
实施例3
请参阅图1-5，其中，a：对矿区地表进行石土破碎，将大块的石土破碎后推平后，并刨出表土，将场地的表土刨出并经过人工或机械筛土，使用80目筛去除粗颗粒石块、瓦砾、杂物等，地表向下刨出的深度为30cm，将表土与破碎的矿渣和矿石废料进行混合(以下简称填充混合物)，添加黏土物料和复混肥料，黏土物料、复混肥料与填充混合物之间的比例为1:1:1；
b：向下开挖深度为15cm的碳池，在碳池中覆盖生物碳垫层，营养物质(采集场地附近的野生杂草、树叶、农作物秸秆以及纳皮尔草草灰等)，砂垫层，砂浆层，覆盖生物碳后加入营养物质，并且喷洒溶解氧水剂，生物碳垫层厚度为8cm，营养物质2cm，砂垫层2cm，砂浆层3cm，覆盖生物碳后加入营养物质；
c:采取异地肥力较好的客土摊铺到地表土之上，覆土厚度根据挖掘复垦面积和深度确定，但是低于地表平面，覆上处理后的表土，然后采用原地翻压、堆土、施水、肥等措施，改善土壤肥力；
d：喷施使用土著菌培养出的有机质药液，采用滴灌和喷淋的方式进行喷施，同时作用于地表和地下，种植藓类植被，建立苔藓地被。
对比例1
与实施例2和实施例1的区别在于对表土的混合处理比例不同；
结果如表1所示；
表1是不同比例下得到的表土粘度
由表1数据可得，填充混合物，黏土物料，复混肥料三者的比例为1:1:1时，粘度为63.8％，利于相互掺混处理。
以上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 (9)
1.利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)地表处理：对大块石土进行破碎，将开采的矿渣和矿石堆积的废料进行破碎，将破碎的石渣覆盖在矿区地表上，并且混合石块填充空隙，挖掘向下深度为15cm-30cm的碳池；
(2)垫层铺垫：碳池中设置生物碳垫层，客土覆盖，添加有机肥料，并增加生物碳垫层，改善土壤土质以及营养成分；
(3)土壤修复：利用土壤样本培养，使用土著菌来制作含有有机质的药液，建立苔藓地被；
(4)地表维护：对修复后的地表进行边坡建立，布置设施截水和排水工程，设施沟渠，对沟渠定期维护。
2.根据权利要求1所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述(1)包括以下步骤：
a：对矿区地表进行石土破碎，将大块的石土破碎后推平后，并刨出表土；
b：将矿渣和矿石堆积废料的破碎混入小径石子，并且填充在修复区地表中，用于填补矿区石土空隙；
c:填补后，在填充物上喷洒上土壤修复剂，以及有机溶液，直至填充物润透；
d：在填充区挖掘向下深度为15cm-30cm的碳池。
3.根据权利要求1所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述(2)包括以下步骤：
a1：在碳池中覆盖生物碳垫层，营养物质，砂垫层，砂浆层，覆盖生物碳后加入营养物质，并且喷洒溶解氧水剂，然后在碳池上覆盖填补上客土，将生物碳作为客土与本土之间的垫层，将土壤肥沃区的土壤运输至矿山生态修复区，将肥沃的客土覆盖在碳池上；
b1：采取异地肥力较好的客土摊铺到地表土之上，覆土厚度根据挖掘复垦面积和深度确定，生物碳和客土交替铺覆；
c1：将纳皮尔草草灰混合于生物碳垫层之上。
4.根据权利要求1所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述(3)包括以下步骤：
a2：在矿山区石土中添加有机肥料腐殖质，并且配制土壤改良剂，改良本土土壤质量，为后续植物生长量提供生长基础；
b2：根据土壤的酸碱情况，进行酸碱反应中和，然后样本提取化验，确定具体的中和的酸碱度，从而确定以后植物的种植种类；
c2：提取土壤样本，并且使用土著菌进行培养，制作出符合当地矿山区的有机质药液，采用滴灌和喷淋的方式进行喷施，同时作用于地表和地下，建立苔藓地被。
5.根据权利要求1所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述(4)包括以下步骤：
a3：技术预备，对区域进行尺寸、坐标、标高进行测量，并且建立施工图和构造图，根据测量的数据，给定长久性坐标和高程体系，同时实地设施标桩；
b3：定位放线，复核坐标尺寸无误后，依照地形条件可以对区域内进行沟渠建立，分为截水层和排水沟渠；
c3：在地形较低方，开设边坡，利于排水，减少下渗，避免矿山区还未完全修复完成就出现下陷坍塌，根据入渗坡体的不同水源方式,对地表水源进行拦截,实现针对性地、精确地截水排水,防止形成高压水头造成空隙扩大。
6.根据权利要求3所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述碳池的底部铺上一层砂垫层，砂垫层上为活性炭层以及生物碳层，将营养物质混入生物炭垫层和活性碳层中，溶解氧会培养菌落，在生物碳垫层和砂垫层中培养较为丰富的菌群。
7.根据权利要求2所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，将场地的表土刨出并经过人工或机械筛土，使用80目筛去除粗颗粒石块、瓦砾、杂物等。
8.根据权利要求2所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，所述填充矿渣中添加黏结材料、保水材料和轻质颗粒以及有机纤维等物料。
9.根据权利要求8所述的利用生物碳垫层改良矿山生态修复区大空隙块石土的方法，其特征在于，土壤过砂或者过黏，采用砂土和黏土相互掺混。
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