一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法，该露天煤矿剥离物的表土替代材料，按重量计，由心土10～30份、底层土10～30份、泥岩20～40份、炭质泥岩10～30份、细砂10～30份、有机肥2～5份、玉米秸秆0.5～1份以及保水剂0.5～1份组成，通过混合的形式制成；该表土替代材料中的各成分，易于取材，成本低廉，适于推广使用。

A kind of surface soil substitute material and its preparation method based on strip of opencast coal mine

【技术实现步骤摘要】
一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法
本专利技术公开涉及矿业土壤处理的
，尤其涉及一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，露天煤矿产能逐年增加，现阶段约占全国煤炭产量的15％。露天煤矿开发对生态环境的破坏已成为我国当前面临的重要问题之一。露天煤矿开采对土层破坏严重，尽管已经提倡进行表土剥离，但开采所形成的排土场边坡及平台面积远大于原地表面积，表土缺乏一直是露天矿复垦的难点。目前矿山复垦用土主要来源于开采推进所产生的剥离表土和原征地范围内的表土，较多矿山在开采停止推进或闭坑阶段缺乏充足的表土进行植被恢复。同时表土形成过程较漫长，资源储量有限，如果想获得充足的表土用于复垦就必须通过破坏其他区域表土来进行补充，对生态环境造成二次破坏。表土的长期储存会导致土壤肥力下降，导致植被成活率低，复垦效果较差，客土的二次倒运成本较高。专利文件：一种用于替代表土的煤基生物土(CN1669971A)中，公开了该替代表土的煤基生物土采用风化煤、粉煤灰、煤矸石、膨润土、保水剂和土壤稳定剂混合而成，其中，按重量百分比，风化煤30-60％、粉煤灰8-40％、煤矸石10-40％、膨润土1-10％、保水剂0.1-1％，土壤稳定剂0.1-1％；上述替代表土的煤基生物中，风化煤属于浅层煤风化的结果，粉煤灰的来源主要是火电厂，获得难度较高，导致该替代表土的煤基生物难以推广使用。因此，如何研发一种新型的表土替代材料，既能解决以往煤矿区表土不足的问题，又能解决剥离物占用土地资源的问题，成为人们亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料及其制备方法，以解决以往煤矿区表土不足，导致复垦困难，以及剥离物占用土地资源等问题。一方面，本专利技术提供了一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，该表土替代材料，按重量计，由以下成分组成：心土10～30份、底层土10～30份、泥岩20～40份、炭质泥岩10～30份、细砂10～30份、有机肥2～5份、玉米秸秆0.5～1份以及保水剂0.5～1份。优选，所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，按重量计，由以下成分组成：心土15～25份、底层土15～25份、泥岩25～35份、炭质泥岩15～25份、细砂15～25份、有机肥3～4份、玉米秸秆0.8～1份以及保水剂0.8～1份。进一步优选，所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，按重量计，由以下成分组成：心土20份、底层土20份、泥岩30份、炭质泥岩20份、细砂20份、有机肥4份、玉米秸秆1份以及保水剂1份。进一步优选，所述保水剂为丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物或淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物。进一步优选，所述丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。另一方面，本专利技术还提供了一种上述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将炭质泥岩进行二级破碎、风干，过2mm和1mm筛后，取筛中物，备用；将细砂风干，过2mm和1mm筛后，取筛中物，备用；将心土风干，过0.5mm筛后，取筛下物，备用；将底层土风干，过1mm和0.5mm筛后，取筛中物，备用；将泥岩进行二级破碎，过3mm和2mm筛后，取筛中物，备用；按比例取上述备用的炭质泥岩、细砂、心土、底层土以及泥岩进行混合，得第一混合物；将玉米秸秆粉碎至长度为0.3cm～0.8cm后，与有机肥、保水剂按比例进行混合，得第二混合物；将所述第一混合物和所述第二混合物混合均匀后，获得最终的表层土替代材料。优选，所述将所述第一混合物和所述第二混合物混合均匀后，获得最终的表层土替代材料，具体为：将所述第一混合物逐次加入所述第二混合物中进行混合，直至所述第一混合物和所述第二混合物混合均匀后，获得最终的表层土替代材料。进一步优选，所述第一混合物每次将总量的20％加入所述第二混合物中进行混合。本专利技术公开的基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，由属于矿区剥离物的心土、底层土、泥岩、炭质泥岩以及细砂与有机肥、玉米秸秆以及保水剂进行混合获得，该表土替代材料不仅以矿区剥离物作为主材，解决剥离物占用土地资源的问题，而且还在主材中添加了有机肥、玉米秸秆以及保水剂，使其更适于绿植的生长，利于复垦使用。本专利技术提供的表土替代材料，易于取材，成本低廉，适于推广使用。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术的公开。具体实施方式下面结合具体的实施方案对本专利技术进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本专利技术的保护范围。为解决以往煤矿区表土不足，导致复垦困难，以及剥离物占用土地资源等问题，本实施方案提供了一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，该表土替代材料，按重量计，由以下成分组成：心土10～30份、底层土10～30份、泥岩20～40份、炭质泥岩10～30份、细砂10～30份、有机肥2～5份、玉米秸秆0.5～1份以及保水剂0.5～1份。其中，心土、底层土：属于生土，主要用于改善替代材料团聚体；泥岩、细砂：主要用于承担土壤基质，改善土壤物理性状；炭质泥岩：煤层的顶板，泥岩碳化后的产物，氮磷钾等营养元素含量较其他剥离物高，同时可以提升土壤有机质含量；有机肥：主要用于提升土壤氮磷钾含量，同时改良土壤性状，提升土壤团聚体含量；玉米秸秆：主要用于腐败后提升土壤微量元素含量，增加土壤孔隙度，提升土壤肥力；保水剂：主要提升替代材料保水能力，提升替代材料水稳性团聚体含量。优选，按重量计，表土替代材料由以下成分组成：心土15～25份、底层土15～25份、泥岩25～35份、炭质泥岩15～25份、细砂15～25份、有机肥3～4份、玉米秸秆0.8～1份以及保水剂0.8～1份；进一步优选，所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，按重量计，由以下成分组成：心土20份、底层土20份、泥岩30份、炭质泥岩20份、细砂20份、有机肥4份、玉米秸秆1份以及保水剂1份。上述实施方案中，保水剂可选用丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物或淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物，其中，丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。本实施方案提供了一种上述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将炭质泥岩进行二级破碎、风干，过2mm和1mm筛后，取筛中物，备用；将细砂风干，过2mm和1mm筛后，取筛中物，备用；将心土风干，过0.5mm筛后，取筛下物，备用；将底层土风干，过1mm和0.5mm筛后，取筛中物，备用；将泥岩进行二级破碎，过3mm和2mm筛后，取筛中物，备用；按比例取上述备用的炭质泥岩、细砂、心土、底层土以及泥岩进行混合，得第一混合物；将玉米秸秆粉碎至长度为0.3cm～0.8cm后，与有机肥、保水剂按比例进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：心土10～30份、底层土10～30份、泥岩20～40份、炭质泥岩10～30份、细砂10～30份、有机肥2～5份、玉米秸秆0.5～1份以及保水剂0.5～1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：心土10～30份、底层土10～30份、泥岩20～40份、炭质泥岩10～30份、细砂10～30份、有机肥2～5份、玉米秸秆0.5～1份以及保水剂0.5～1份。


2.根据权利要求1所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：心土15～25份、底层土15～25份、泥岩25～35份、炭质泥岩15～25份、细砂15～25份、有机肥3～4份、玉米秸秆0.8～1份以及保水剂0.8～1份。


3.根据权利要求1所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，按重量计，由以下成分组成：心土20份、底层土20份、泥岩30份、炭质泥岩20份、细砂20份、有机肥4份、玉米秸秆1份以及保水剂1份。


4.根据权利要求1～3任一所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，所述保水剂为丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物或淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物。


5.根据权利要求4所述基于露天煤矿剥离物的表土替代材料，其特征在于，所述丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。


6.一种权利要求1～5任一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓，马培忠，刘娜，盛世博，辛建宝，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21