[发明专利]一种露天矿复垦的替代表土的筛选方法

说明书

技术领域

本发明属矿业和环境、生态、固体废弃物处置和利用技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提出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。

本发明主要具有以下技术特点：

本发明中地质结构勘察，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。