一种露天矿复垦的替代表土的筛选方法技术

本发明专利技术涉及一种露天矿复垦的替代表土的筛选方法，属土地复垦与生态重建技术领域和生态环境材料领域，本发明专利技术包括：根据露天矿被剥离的上覆岩土层具体地质及赋存情况，首先通过对各上覆岩土层质地及岩土参数分析初步筛选出可能的替代表土的土层；再通过分析各土层物理、化学、生物和环境特性，最终筛选出与表土特性接近、基本土壤特性好、出苗率高的土层作为替代表土材料，再选择土壤调理剂与筛选的替代表土的材料混合作为替代表土。本发明专利技术的替代表土可将固体废弃物处置与露天矿排土场复垦有机的结合，实现既减少固体废弃物又完成排土场复垦的双重目标，有效利用固体废弃物，改善生态环境，社会、经济、环境利益高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属土地复垦与生态重建
和生态环境材料领域，本专利技术包括：根据露天矿被剥离的上覆岩土层具体地质及赋存情况，首先通过对各上覆岩土层质地及岩土参数分析初步筛选出可能的替代表土的土层；再通过分析各土层物理、化学、生物和环境特性，最终筛选出与表土特性接近、基本土壤特性好、出苗率高的土层作为替代表土材料，再选择土壤调理剂与筛选的替代表土的材料混合作为替代表土。本专利技术的替代表土可将固体废弃物处置与露天矿排土场复垦有机的结合，实现既减少固体废弃物又完成排土场复垦的双重目标，有效利用固体废弃物，改善生态环境，社会、经济、环境利益高。【专利说明】
本专利技术属矿业和环境、生态、固体废弃物处置和利用
，特别涉及对于表土 层较薄的地区的露天煤矿上覆岩土层替代表土材料的筛选及其改良方法。
技术介绍
煤炭是中国最主要能源，其中露天开采具有开采成本低、安全、资源利用率高等特 点，因此，我国露天煤炭开采的比重日益增加，一般来说露天开采对土地的破坏面积是井工 开采2-11倍，由于露天采矿过程需剥离煤层上方全部岩土层，严重干扰了当地的生态系 统，可以彻底破坏矿区的植被，破坏或改变土壤营养及微生物组成，扰乱动植物栖息环境， 降低微生物活性。因此，露天矿土地复垦与生态重建已经成为我国一项亟待解决的任务。露 天矿土地复垦要求采复一体化，表土作为土地净第一生产力的重要基础，在构造新的土层 结构中表土是十分重要。 现阶段，在露天矿复垦过程中多采用的方法是将原有表土先现行剥离，移位堆存， 再回填。但是此方法对于表土层较薄的地区并不适用，如我国的西北风沙区，该地区的表 土层不仅较薄，且存在一定程度的沙化现象，因此对该类地区的土地复垦工作的质量及其 效率，造成严重影响；与此同时，按照常规的复垦手段对表土层进行剥离、堆存以及回填过 程中会造成表土资源的损失和退化，此外排土场呈台阶状分布，形成了较多边坡，造成复垦 的面积显著增加，使原有表土层数量明显不足，因此，寻找适宜的替代表土材料显得十分必 要。在露天矿开采过程中所剥离的矿床上层的上覆岩土层中筛选替代表土材料，并对替代 表土材料进行改良，不仅可以从根本上改善排土场生态恢复时植物所需的立地条件，同时 为露天矿排土场的水土保持创造条件，解决被剥离表土因长期堆存所导致种子库与微生物 的数量下降，土壤板结及有效成分流失等问题。表土匮乏地区因客土复垦产生的额外费用， 以及取土所造成的新的废弃地等问题。同时也为有效地规划和利用矿区的土壤资源，实现 矿区土壤资源的可持续发展提供科学有效的途径，而且对修复矿区的生态退化问题，实现 露天煤矿土地复垦与生态重建工作的顺利实施都具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种露天矿复垦的替代表土的 筛选方法，旨在解决露天矿复垦表土缺乏的技术难题，从而尽快恢复露天矿生态环境。 本专利技术提出，其特征在于，该方法包括以 下步骤： 1)确定替代表土材料的备选土层：对露天煤矿区地质结构进行勘察，根据勘察得 到的露天煤矿上方全部岩土层，每一岩土层的厚度，绘制矿区地层综合柱状图，从各岩土层 中选出备选土层； 2)对备选土层与当地表土的质地及岩土参数进行分析：对所述各备选土层及表 土取样，对各样品的颗粒组成、化学成分等指标进行分析对比； 3)对备选土层与当地表土的物理特性进行分析：对所述各备选土层及表土取样， 对各样品的水稳性团聚体含量、容重、孔隙度进行分析对比； 4)对备选土层与当地表土的化学特性分析：对所述各备选土层及表土取样，对各 样品的酸碱性、含盐量、有机质及营养元素含量进行分析对比； 5)对备选土层与当地表土的环境特性进行分析：对所述各备选土层及表土取样， 对各样品中镉、汞、铅、镉、砷、铜、锌、镍九种重金属含量进行分析对比； 6)对备选土层与当地表土的生物特性分析：对所述各备选土层及表土取样，对各 样品进行风干、粉碎、过筛后进行盆栽实验，观测每一土层基质的出苗情况； 7)根据所述步骤2)-步骤6)对各备选土层的分析结果进行综合分析，筛选出替代 表土材料的土层； 8)对替代表土材料土层的基质加入相应土壤调理剂进行改良后作为替代表土。 本专利技术主要具有以下技术特点： 本专利技术中地质结构勘察，可以确定每一岩土层的赋存量能否满足复垦过程中表土 的需求；质地及岩土变形参数分析可以初步筛选土层；土层的物理特性分析，可以确定备 选土层的物理结构能否满足表土替代的要求；土层的化学特性分析，可以确定备选土层待 选土层的肥力、酸碱性及其含盐量能否满足表土替代的要求。土层的环境特性分析，可以确 定备选土层的重金属含量是否符合土壤环境质量标准；土层的生物特性分析，可以确定备 选土层作为替代表土材料是否存在影响作物生长的障碍因子。 本专利技术主要采用土壤调理剂对替代表土材料改良后使得筛选出的替代表土材料 富含氮磷钾和有机质，并且含有植物生长所必须的微量元素，改良材料独特的结构可以有 效的改善替代表土材料的物理结构，同时改良材料中含有大量的活性微生物，可以有效的 提高替代表土材料的微生物活性，加速其腐殖化过程，从而有效的提高了露天矿排土场生 态恢复及土地复垦的工作效益。 本专利技术主要具有以下优良效果： 1)可操作性强，由于该方法的设计原理是以矿山开采前地质勘察为基础，选择被 剥离的上覆岩土层作为替代表土材料，就地就近利用，便于操作。 2)经济效益高，提出利用上覆岩土层作为替代表土材料，降低了复垦成本，避免了 新废弃地的形成。 3)环境效益高，筛选适宜的替代表土材料，不仅可以从根本上修复了矿区生态环 境，恢复植物的立地条件，还为露天矿水土保持创造了条件。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术方法实施例中的中的露天煤矿上方的地质结构柱状示意图。 图2为本专利技术方法流程图。 图3为采用本专利技术实施例的替代表土与当地表土栽培作物生长对照图。 【具体实施方式】 本专利技术提出的露天矿复垦的替代表土的筛选方法，结合附图及实施例详细说明如 下： 本专利技术提出的露天矿复垦的替代表土的筛选方法，如图2所示，包括以下步骤： 1)确定替代表土材料的备选土层：对露天煤矿区地质结构进行勘察，根据勘察得 到的露天煤矿上方全部岩土层，每一岩土层的厚度，绘制矿区地层综合柱状图，从各岩土层 中选出备选土层；本实施例中的露天煤矿上方的地质结构如图1所示。该区的上覆岩土层 主要共有7层：从上至下分为腐殖土层1，最大厚度仅为0. 5m，黄土层2厚度为18. 4m，亚粘 土层3厚度为16m，砂碌石层4厚度为8m，中砂层5厚度为6m，砂碌石层6厚度为26m，砂岩 层7厚度为0. 8m。可知4层及以下的基质分别为砂砾石、中砂、砂岩，这些基质属于较硬的 岩石层不适宜作为替代表土的材料，所以将黄土层2、亚粘土层3作为备选土层； 2)对备选土层与当地表土的质地及岩土参数进行分析：对所述各备选土层及表 土取样，对各样品的颗粒组成、化学成分等指标进行分析对比；本实施例的分析对比数据如 表2所示，可知，当地表土的粗粉粒含量为55. 59%属于粉砂土，说明当地表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种露天矿复垦的替代表土的筛选方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：1)确定替代表土材料的备选土层：对露天煤矿区地质结构进行勘察，根据勘察得到的露天煤矿上方全部岩土层，每一岩土层的厚度，绘制矿区地层综合柱状图，从各岩土层中选出备选土层；2)对备选土层与当地表土的质地及岩土参数进行分析：对所述各备选土层及表土取样，对各样品的颗粒组成、化学成分等指标进行分析对比；3)对备选土层与当地表土的物理特性进行分析：对所述各备选土层及表土取样，对各样品的水稳性团聚体含量、容重、孔隙度进行分析对比；4)对备选土层与当地表土的化学特性分析：对所述各备选土层及表土取样，对各样品的酸碱性、含盐量、有机质及营养元素含量进行分析对比；5)对备选土层与当地表土的环境特性进行分析：对所述各备选土层及表土取样，对各样品中镉、汞、铅、镉、砷、铜、锌、镍九种重金属含量进行分析对比；6)对备选土层与当地表土的生物特性分析：对所述各备选土层及表土取样，对各样品进行风干、粉碎、过筛后进行盆栽实验，观测每一土层基质的出苗情况；7)根据所述步骤2)‑步骤6)对各备选土层的分析结果进行综合分析，筛选出替代表土材料的土层；8)对替代表土材料土层的基质加入相应土壤调理剂进行改良后作为替代表土。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振琪，位蓓蕾，林杉，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11