【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矸石固废、黄河清淤底泥的高值化处置利用以及矿山堆填场生态修复领域，尤其涉及一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构及方法。
技术介绍
1、黄河流域面积约75.24万平方公里，是世界上含沙量最大的河流。2021年，黄河上游地区内蒙古河段典型断面除巴彦高勒站表现为冲刷外，其余均表现为淤积。泥沙淤积、水沙关系不协调是制约当前黄河流域生态可持续发展的关键因素。黄河流域作为我国的“能源流域”，长时间、大规模煤炭开采带来的排土场、矸石山等一系列固废堆体，露天堆放占用大量土地导致扬尘、沙尘暴等极端天气常发的同时严重威胁矿区周边生态环境安全。因此，亟需采取科学、高效处置措施协同处理黄河底泥利用及固废堆填场生态修复问题，坚决打赢山水林田湖草沙生态防护保卫战。
2、中国专利cn 105248007a公布了一种利用黄河泥沙进行采煤沉陷地土生态复垦的方法，通过交替多次充填进行土壤重构，可以有效提高重构土壤的剖面保水保肥性，加速泥沙层土壤熟化，进一步促进作物的生长发育。中国专利cn115947573a公布了一种利用黄河泥沙进行矿山堆填场安全加固和生态修复的组合材料，通过组合材料可以有效完成矿山堆填场的安全加固和生态修复，进而实现黄河流域矿区生态环境与黄河泥沙的协同治理模式。中国专利cn115949080a提供了一种基于改性黄河泥沙的矿山堆填场生态修复系统，通过此系统可以有效提高结构层的持水保水能力，有益于实现后续矿山堆填场的可持续发展。
3、由于长时间流水冲刷等原因，黄河清淤底泥自身颗粒级配不良、养分含量低、持水保肥性
技术实现思路
1、为解决当前存在技术问题，本专利技术的主要目的在于提供一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构及方法，通过组合结构可以有效实现矿山生态复垦过程中基层阻水下渗、储水保湿，面层固化增强、防风抑沙的效果，从而实现煤矸石、黄河清淤底泥等典型固废的大体量综合利用与沿黄片区矿山堆填场生态修复的有机结合。
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，包括设置在矿山堆填场表层的煤矸石固废层，所述煤矸石固废层的表层为改性黄河底泥层，所述煤矸石固废层和改性黄河底泥层共同构成毛细阻滞保水层，所述改性黄河底泥层的表层为植物生长基层，所述植物生长基层的表层为植物生长面层，所述植物生长基层和植物生长面层共同构成植被混凝土固化层。
3、所述煤矸石固废层采用破碎后的煤矸石。
4、所述破碎后的煤矸石粒径＜15mm。
5、所述改性黄河底泥层以重量份数计，具体包括黄河底泥100份、生态粘合剂0.1-0.2份、保水剂0.05-0.1份、生物质炭5-8份、膨润土10-15份、水4-8份。
6、以重量份数计，所述植物生长基层包括：黄河底泥100份、水泥2-3份、生态改造剂4-6份、有机物料2-3份、复合肥0.1-0.2份。
7、以重量份数计，所述植物生长面层包括：黄河底泥100份、水泥2-3份、生态改造剂4-6份、有机物料2-3份、复合肥0.1-0.2份、乡土草种40g-45g/m3。
8、所述生态粘合剂包括聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素和/或聚丙烯酰胺中的至少一种；
9、所述保水剂为超吸水树脂，吸水倍率＞300倍；
10、所述膨润土为钙基膨润土和/或钠基膨润土。
11、所述水泥包括硅酸盐和/或铝酸盐水泥。
12、所述有机物料为麦壳、锯末和/或牧草碎中的至少一种；
13、所述复合肥中氮磷钾的比例为1:1.5-1.8:0.5-1；
14、所述乡土草种遵循草、灌、藤合理搭配的原则选用北方地区耐寒抗旱的乡土植物，播种量为40g-45g/m3，具体播种量参考《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》：nb/t 35082―2016[s]。
15、一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构进行生态修复的方法，包括以下步骤：
16、步骤1，对矿山堆填场表面进行预处理，清除凸起或填补明显凹陷部分；
17、步骤2，将破碎后的煤矸石均匀摊铺至堆填场表面，整平后厚度为10-15cm，得到煤矸石固废层；
18、步骤3，将自然风干后的清淤底泥过5mm孔隙筛，去除碎石块杂物；
19、步骤4，将过筛后的黄河底泥、生态粘合剂、保水剂、生物质炭、膨润土、水按设定的重量份配比均匀混合搅拌后，制得改性黄河底泥外掺料；
20、步骤5，将改性黄河底泥外掺料均匀摊铺至煤矸石固废层表面，整平后厚度为20-25cm，得到改性黄河底泥层，煤矸石固废层及改性黄河底泥层构成毛细阻滞保水层；
21、步骤6，将过筛后的黄河底泥、水泥、生态改造剂、有机物料、复合肥按设定的所述的重量份配比均匀混合搅拌后，制得植被混凝土外掺料a；
22、步骤7，取一部分植被混凝土外掺料a加入乡土草种并按设定的重量份配比均匀混合搅拌后，制得植被混凝土外掺料b；
23、步骤8，在改性黄河底泥层的表面铺设挂网并固定；
24、步骤9，将植被混凝土外掺料a均匀喷播至改性改性黄河底泥层表面，整平后厚度为5-10cm，得到植物生长基层；
25、步骤10，将植被混凝土外掺料b均匀喷播至植物生长基层表面，整平后厚度为3-5cm，得到植物生长面层，植物生长基层及植物生长面层构成植被混凝土固化层；
26、步骤11，步骤9及步骤10中，喷播掺水量应保证喷植后不分散不流淌，水质应符合现行国家标准《农田灌溉水质标准》gb 5084的有关规定，必要时进行过滤处理。
27、本专利技术有如下有益效果：
28、1、本专利技术利用煤矸石、黄河清淤底泥两种典型固废分别作为毛细阻滞保水层中粗粒层、细粒层的基础材料，实现了固废大体量、综合利用的新形式，符合当前加快工程固废二次利用的大环境趋势。
29、2、本专利技术非饱和状态下，由于细/粗两层层间渗透系数的差异，毛细阻滞效应使得水分在达到细/粗层交界面后向毛细驱动力较大的细粒层优先运移，最终实现阻水下渗的效果；另一方面，由于细粒层中掺入了生态粘合剂、生物质炭、保水剂、膨润土等多重外掺料，使得改性黄河底泥的饱和含水率明显提高，从而实现了持水保湿的效果。两方面因素共同作用，可以有效提高毛细阻滞保水层的阻水持水能力，进一步为植物生长发育提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于，包括设置在矿山堆填场（5）表层的煤矸石固废层（1），所述煤矸石固废层（1）的表层为改性黄河底泥层（2），所述煤矸石固废层（1）和改性黄河底泥层（2）共同构成毛细阻滞保水层（6），所述改性黄河底泥层（2）的表层为植物生长基层（3），所述植物生长基层（3）的表层为植物生长面层（4），所述植物生长基层（3）和植物生长面层（4）共同构成植被混凝土固化层（7）。
2.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述煤矸石固废层（1）采用破碎后的煤矸石。
3.根据权利要求2所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述破碎后的煤矸石粒径＜15mm。
4.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述改性黄河底泥层（2）以重量份数计，具体包括黄河底泥100份、生态粘合剂0.1-0.2份、保水剂0.05-0.1份、生物质炭5-8份、膨润土10-15份、水4-8份。
5.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于
6.根据权利要求5所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：以重量份数计，所述植物生长面层（4）包括：黄河底泥100份、水泥2-3份、生态改造剂4-6份、有机物料2-3份、复合肥0.1-0.2份、乡土草种40g-45g/m3。
7.根据权利要求4所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述生态粘合剂包括聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素和/或聚丙烯酰胺中的至少一种；
8.根据权利要求6所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述水泥包括硅酸盐和/或铝酸盐水泥。
9.根据权利要求6所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述有机物料为麦壳、锯末和/或牧草碎中的至少一种；
10.采用权利要求1-9任意一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构进行生态修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于，包括设置在矿山堆填场（5）表层的煤矸石固废层（1），所述煤矸石固废层（1）的表层为改性黄河底泥层（2），所述煤矸石固废层（1）和改性黄河底泥层（2）共同构成毛细阻滞保水层（6），所述改性黄河底泥层（2）的表层为植物生长基层（3），所述植物生长基层（3）的表层为植物生长面层（4），所述植物生长基层（3）和植物生长面层（4）共同构成植被混凝土固化层（7）。
2.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述煤矸石固废层（1）采用破碎后的煤矸石。
3.根据权利要求2所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述破碎后的煤矸石粒径＜15mm。
4.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场生态修复的组合结构，其特征在于：所述改性黄河底泥层（2）以重量份数计，具体包括黄河底泥100份、生态粘合剂0.1-0.2份、保水剂0.05-0.1份、生物质炭5-8份、膨润土10-15份、水4-8份。
5.根据权利要求1所述一种用于矿山堆填场...
【专利技术属性】
技术研发人员：许文年，吴宇航，万勇，何星星，杨悦舒，赵冰琴，宋亮，申远洋，吴欣，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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