[发明专利]一种促进矿区采动地表裂缝带植被恢复的水土保持方法

说明书

本发明属于水土保持技术领域，具体公开了一种促进矿区采动地表裂缝带植被恢复的水土保持方法，包括以下步骤：1）填埋裂缝；2）测量裂缝两侧植被退化的面积；3）根据步骤2）中测量的面积确定进行扦插的枝条数量，并对枝条进行修剪；4）将3）中修剪后的枝条进行浸泡；5）将4）浸泡后的枝条扦插在裂缝两侧，扦插形成网格。本发明步骤简单、效果显著且成本低。

技术领域

本发明属于水土保持技术领域，涉及一种裂缝带植被恢复的水土保持方法，特别涉及一种促进矿区采动地表裂缝带植被恢复的水土保持方法。

背景技术

西北地区作为我国重要的煤炭基地，其煤炭资源储量约4万亿吨，占全国现有储量的75%左右。该地区煤层赋存稳定、基岩薄、煤层厚、埋深浅、地质条件简单，因此非常适合现代化的高强度开采。在高强度开采过程中，由于布设的采煤工作面尺寸大（200 m左右），综合机械化一次采全高（大采高支架或放顶煤）推进速度快（日推进速度在13 m左右），导致煤层上覆岩体快速塌落，随之在短期内发生地表沉陷，形成大量的地表拉伸裂缝。地表裂缝不仅导致覆岩含水层（承压水、潜水）和隔水层遭到严重破坏，而且改变地表水的径流方向，从而造成严重的水土流失与植被破坏。裂缝带植被破坏导致矿区脆弱生态系统的景观破碎化。由于西北地区年降水量少（50-400 mm），水资源严重匮乏，加之地处风沙区，风蚀荒漠化严重，该区原本脆弱的生态环境在高强度开采下加速退化，尤其表现为采动拉伸地表裂缝带的植被退化。因此，立足于西北风沙区生态文明建设与矿区可持续发展，如何科学有效地开展采动裂缝带植被恢复至关重要。

在植被恢复方法中，水土保持是风沙区采动损毁地表植被恢复的关键。为了治理风沙区水土流失，研究者从土壤水分、养分与适生植被选育等理论方面开展了卓有成效的研究，并研发出了一些成功的防风固沙与植被恢复技术，诸如：高力障沙障、草方格、水平阶与从枝菌根真菌接种技术。高力障沙障与草方格技术主要通过设置竖立于地表之上的沙障（高力障沙障：竖立于地表之上的灌木、乔木枝条；草方格：竖立于地表之上的麦草杆）来解决风沙区防风固沙问题，并被成功地应用于宁夏沙区；水平阶技术是丘陵坡地沿等高线自上而下内切外垫，修成一外高里低的水平台面，以此来减少水土流失。该技术主要适用于南方水力侵蚀区与北方黄土高原水力侵蚀区的蓄水保土；尽管西北风沙区该技术也有局部推广，但植被恢复效果不好。从枝菌根真菌接种技术主要从微生物学的角度来提高土壤养分供给的有效性，促进沙区修复植物的生长，目前该生物修复技术在神东矿区的开采沉陷地上也取得了较好的实验结果。

现有技术在解决植被的水分胁迫效应方面均存在一定的缺陷性，具体分析如下：高力障沙障技术简单、成本低，但解决的关键问题是流动沙丘的防风固沙，而不是风沙土的水分保持。草方格技术简单、易操作，解决的主要问题也是沙区的防风固沙，尽管它在土壤水分保持方面也具有一定的效果，但是该技术存在两个明显的缺点：（1）1m×1m的草方格经证明防风固沙效果最好，但该大小的草方格仍然很难避免其中心涡流风场的扰动，导致方格中心土壤水分蒸发强，植被长势受限；（2）用于制作草方格的材料要求高，必须是经过筛选的优质长麦草，而且该材料不是风沙区主要植物，材料的获取需要外运，同时该材料因利用4-5年会风蚀腐烂需要更换，导致总体投入成本高。

根据西北矿区多以半固定与固定沙丘为主的地貌特征，采动拉伸地表裂缝带的植被恢复应该主要解决的是土壤水分保持，而非防风固沙，基于此，技术简单、成本低的高力障沙障技术显然不适合该区的植被恢复。现场调查也发现，尽管煤炭运输专线两侧沙丘前期采用的高力障沙障起到了较好的固沙效果，但植被生长效果很差。

类似于高力障沙障，草方格技术也主要解决的防风固沙问题，但是考虑到该技术在土壤水分保持方面具备一定的作用，理论上可以尝试用于西北矿区采动裂缝带的植被恢复。然而，随着我国能源结构的调整，煤炭企业效益持续低迷，采用成本高的草方格技术来大面积恢复西北矿区采动裂缝带的植被，可能会受到当期投入资金以及后期材料更换投入资金的限制。