一种地质塌陷区生态修复的方法技术

本发明专利技术提供一种地质塌陷区生态修复的方法，其包括如下步骤：首先将煤矸石作为回填物充填塌陷区，用推土机推平，压路机压实得到煤矸石层；然后在所述煤矸石层的上方铺盖一层覆土层，其中所述覆土层包括30～60wt％的污泥、30～50wt％的煤矸石以及10～30wt％的粉煤灰；再次在所述覆土层上铺盖层厚度为0.3～0.5m的表土层，其中所述表土层包括合适比例的黄土、粉煤灰、污泥、脲甲醛、微生物菌肥及聚丙烯酰胺；最后在所述表土层上进行油松、山杨、豆科树木行间混交的种植。本发明专利技术可在较短的时间内恢复和提高重构土壤的生产力，改善土壤环境质量，恢复土壤生态系统，且方法简单，易于操作实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及对地质塌 陷区尤其是煤矿塌陷区的生态环境具有优异恢复功能的方法。
技术介绍
地质塌陷是指在人为或自然地质因素作用下，地表岩、体中洞穴顶部向下断错坍 塌，形成塌陷坑、塌陷洞、塌陷槽的一种地质现象。其中，尤其是由于采矿引起的土地和生态 环境破坏，量大面广，且形势愈来愈严峻。采煤是对自然环境的影响主要表现在对水资源和 地表结构的破坏上，其结果是使得一定范围内地表塌陷和地下水位发生变化。塌陷不仅破 坏了地表形态，摧毁众多农田，同时也破坏土壤结构，导致部分地区土壤盐渍化，肥力下降， 无法耕种，又或形成永久或间歇式积水。 但是我国的煤矿塌陷区仍处于基本未开发阶段。据有关部门估算，其开发利用率 还不到5%，在城市化高速发展的今天，面对城市开发用地紧缺的问题，如何将采煤塌陷区 生态恢复、再利用是我们目前应该急需解决的问题。
技术实现思路
作为各种广泛且细致的研宄和实验的结果，本专利技术的专利技术人已经发现，在地质塌 陷区的生态修复过程中，利用煤炭开采及加工过程中的排放的废物煤矸石作为充填物，并 在煤矸石及粉煤灰的基础上添加合适比例的污泥、黄土、微生物菌种进行基质土壤的改良 可保证科学高效的植被恢复工作的进行。基于这种发现，完成了本专利技术。 本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。 本专利技术还有一个目的是通过地质塌陷区生态修复的方法，进行塌陷区土壤的改 良、优良植物的选择及高效的植被恢复，以便获得更为稳定的生态平衡的建立及更好的植 物覆盖效果。 为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种地质塌陷区生态修复的 方法，其包括如下步骤： 步骤一：将煤矸石作为回填物充填塌陷区，然后用推土机推平，压路机压实，得到 密封性好的煤矸石层，以免透气造成煤矸石自燃和覆土后由于降水下渗而形成漏斗或表土 流失，废弃物煤矸石的再利用既满足了塌陷区修复的需要，又能消除其对土地和生态环境 的污染； 步骤二：在所述煤矸石层的上方铺盖一层厚度为0. 5~lm的覆土层，其中所述覆 土层包括30~60wt%的污泥、30~50wt%的煤矸石以及10~30wt%的粉煤灰，其中具 有流动性的污泥的利用可填堵由于表层矸石风化造成的空隙，提高覆土层的保水性能与肥 力，且污泥本身就是一个丰富的微生物库源，可使塌陷区微生物体系更好的建立，促进养分 转化的效率，另外含有大量微量元素粉煤灰的添加可进一步增强微生物活性与促进养分转 化的能力，从而有效改善植物的立地条件。 步骤三：在所述覆土层上铺盖厚度为〇. 3~0. 5m的表土层，其中所述表土层包括 40~60wt%的黄土、15~30wt%的粉煤灰、20~30wt%的污泥、0? 3~0? 5wt%的脲甲醛、 0? 5~0? 8wt%的微生物菌肥以及0? 4~0? 6wt%的聚丙稀酰胺； 步骤四：在所述表土层上将油松、山杨、豆科树木以行间混交的方式进行种植，其 中油松、山杨、豆科树木混交的比例为：0. 5~1.5 : 1~3 : 2~8,其中豆科植物是缺水 和贫瘠的废弃地环境下进行植被恢复的优选树种，其枯枝落叶可有效增加土壤中氮元素的 累积，且可以为混交林中其他树种的生长提供额外的氮元素；此外不同生长速度的油松、山 杨与豆科树木进行混交种植的方法可有效缓解单一豆科树木种植对土壤营养元素的专一 吸收，防止土壤地力的衰退，促进彼此间的生长。 优选的是，其中，步骤一中将粒径大于15mm的煤矸石充填在塌陷区的下层，将粒 径小于3_的煤矸石充填在塌陷区离地面较近的空间，根据塌陷区沉陷的深度对煤矸石进 行初筛，将块头较大，不易风化的煤矸石填在下面，将石块较小且易风化降解的煤矸石填充 在上层，并进行分层压实以提高充填复垦的效果。 优选的是，其中，所述微生物菌肥包括固氮菌、解磷活性菌及解钾活性菌，固氮菌 的使用可增加土壤中的氮素来源，解磷和解钾活性菌可将黄土及污泥中难溶的矿质磷、钾 的分解出来，从而弥补由于使用氮、磷、钾均含量偏低的煤矸石和粉煤灰而带来的不足。 优选的是，其中，所述聚丙烯酰胺的分子量为600~800万道尔顿（Da)，聚丙烯酰 胺作为一种高分子聚合物，其在分散土壤细粒间的桥键作用和在土壤团粒外表面形成保护 网的作用较强，其分子量越高，其水土保持的能力也越强，但分子量也不能过高，否则会影 响其在土层中的扩散和对流，影响土层改良的深度。 优选的是，其中，所述聚丙烯酰胺的离子度为32~35%，聚丙烯酰胺的离子度不 能太高，否则会引起聚合物分子间的相互排斥，降低土粒对其的吸收。 优选的是，其中，所述豆科树木选自刺槐、紫穗槐、铁刀木、黄檀、楹树、刺桐、黑荆 中的一种或几种。 优选的是，其中，所述行间混交的行距为2~3m，所述步骤四中油松的株距为 1. 2~1. 8m、山杨的株距为1. 5~2. 2m、豆科树木的株距为1. 0~1. 5m，并不是造林密度越 高，林木生长越好，根据油松、山杨及豆科树木的生物学特性确定混交林的行株距。 本专利技术至少包括以下有益效果： (1)根据塌陷区沉陷的深度对煤矸石进行初筛，然后根据煤矸石的块头大小及易 风化程度进行分层充填，分层压实，既保证了充填复垦的效果，又消除了废弃物煤矸石对土 地的占有和污染； (2)覆土层由污泥、煤矸石及粉煤灰组成，污泥可填堵由于表层矸石风化造成的空 隙，含有大量微量元素粉煤灰的添加可进一步增强微生物活性与促进养分转化的能力，从 而保证了覆土层的保水性能与肥力； (3)表土层中含有固氮菌、解磷活性菌及解钾活性菌，微生物菌肥的添加，增加了 氮素的来源，提高了土壤中可利用的磷、钾的利用量，弥补了由于使用氮、磷、钾均含量偏低 的煤矸石和粉煤灰而带来的不足； (4)保水剂聚丙烯酰胺的使用增加了土壤表层颗粒间的凝聚力，维系了良好的土 壤结构，增强了土壤的保水性和保肥性，提高了塌陷区植被生态环境恢复的能力； (5)合适密度的油松、山杨、豆科树木行间混交的种植有效缓解了单一豆科树木种 植对土壤营养元素的专一吸收，防止土壤地力的衰退，且混交林丰富的枯落物进一步提高 了土壤的肥力，促进了林木的生长； (6)本专利技术可在较短的时间内恢复和提高重构土壤的生产力，改善土壤环境质量， 恢复土壤生态系统，且方法简单，易于操作实现。 本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 专利技术的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书 文字能够据以实施。 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。 〈实例 1> ，其包括如下步骤： 步骤一：将煤矸石作为回填物充填塌陷区，其中将粒径大于15mm的煤矸石充填在 塌陷区的下层，将粒径小于3_的煤矸石充填在塌陷区离地面较近的空间，然后用推土机 推平，压路机压实，得到密封性好的煤矸石层； 步骤二：在所述煤矸石层的上方铺盖一层厚度为0. 5m的覆土层，其中所述覆土层 包括30wt%的污泥、50wt%的煤矸石以及20wt%的粉煤灰； 步骤三：在所述覆土层上铺盖层厚度为0. 3m的表土层，其中所述表土层包括 40w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质塌陷区生态修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将煤矸石作为回填物充填塌陷区，然后用推土机推平，压路机压实得到煤矸石层；步骤二：在所述煤矸石层的上方铺盖一层厚度为0.5～1m的覆土层，其中所述覆土层包括30～60wt％的污泥、30～50wt％的煤矸石以及10～30wt％的粉煤灰；步骤三：在所述覆土层上铺盖厚度为0.3～0.5m的表土层，其中所述表土层包括40～60wt％的黄土、15～30wt％的粉煤灰、20～30wt％的污泥、0.3～0.5wt％的脲甲醛、0.5～0.8wt％的微生物菌肥以及0.4～0.6wt％的聚丙烯酰胺；步骤四：在所述表土层上将油松、山杨、豆科树木以行间混交的方式进行种植，其中油松、山杨、豆科树木混交的比例为：0.5～1.5∶1～3∶2～8。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张真，尹丰臣，刘磊，薛忠明，潘晓华，骆飞，王卫青，刘佳利，刘盈，
申请(专利权)人：苏州金螳螂园林绿化景观有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32