[发明专利]大规模处置利用煤矸石等废弃物并治理石漠化的方法

权利要求书

1.一种大规模处置利用煤矸石等废弃物并治理石漠化的方法，其特征在于：

①确定候选治理场地：对拟治理的石漠化地表用途进行评估，对粒径构成的土壤质地以及覆盖土层的数量、形式提出需求；

②矸石分选：对堆放的煤矸石按照粒径分选，将矸石细粒组、中粒组以及包括块石或碎石的粗粒组从中分离出来，各备造土之用；粒组的划分根据实际需要或经验积累进行确定，用其中的一组或多组；

③矸石破碎：当既有煤矸石中细粒组或中粒组占比或绝对数量不足造土占比要求或用量需求时，将粗粒组煤矸石破碎成细粒组或中粒组；

以上两步是针对现有矸石堆，为处理将来新产生的煤矸石，使在洗煤厂生产环节增加对煤矸石的破碎、分选要求，使较低成本直接按需形成细粒组、中粒组以及粗粒组煤矸石；

④粒料预处理：根据化验分析结果，将矸石、粉煤灰、脱硫石膏粒料中的重金属等有害物质进行预处理；

⑤通过混拌制作人工级配混合土；通过以上环节得到的混合土称为生土；综合考虑人工级配土的目标用途，确定人工土的质地，即确定矸石、粉煤灰、脱硫石膏以及有机垃圾的用料组成、粒径组成，然后通过混拌制作人工级配混合土；

为保证混合均匀并提高效率，应设专门混料装置；在混料初期各物料组分需保持干燥状态，即先进行干混；在混匀后，为防止粉尘，适当喷水雾加湿，加湿量以混料不形成板结为原则；

矸石土粒径较大，作为生土的粗骨架，确保孔隙性，粉煤灰和脱硫石膏为细粒土，拌和在一起形成良好级配；考虑到煤矸石后续的自然崩解，在初期提高粗粒径含量；此外，在此环节，也将土壤肥料以适当的比例参与掺混，起到肥化生土的作用；

⑥石漠化地表预处理：首先确定候选治理场地，然后针对该场地进行查漏补缺和预处置，排除地面漏水通道，或对这类通道进行封堵、防渗处理；为防止土壤滑动，设置拦土设施；为防止雨季遇水过量导致堆土流失，设置排水设施；

⑦生土覆盖：将生土覆盖于石漠化场地地表；为防止风吹扬尘，用纱网或薄膜覆盖土表并用石块压覆防止风吹；

⑧施水：对覆土进行人工或自然降雨施水；

通过以上诸步所得地表覆盖层的养分较少、肥力较弱，但已起到蓄水保水的作用；

⑨熟化：将上述覆盖的土层自然放置，让水分和土壤结构充分渗透、作用和变形，形成结构稳定的土层；

⑩肥化：在人工土熟化的基础上进一步开展耕种利用，需对表层土壤改良，包括对表层耕种土层进行耕翻、疏松并施肥；

结合该地环境特点使用本方法如下：

A、实施步骤①

对石漠化地表用途评估，确定候选治理场地；治理方希望地表处置后能起到储水作用，表层土壤种植生态草以便起到生态护坡的作用；评估设计后确定覆盖层采用三层级配土层，自上而下为：

地面（1），粗级配层即粗粒煤矸石+粉煤灰（2），中级配层即中粒煤矸石+粉煤灰+脱硫石膏（3），细级配层即细粒煤矸石+粉煤灰+脱硫石膏（4）；

级配土层的平均粒径递增，表层按照壤土质的搭配物料粒径；

B、针对选定的矸石堆场，实施步骤②

根据现场观察期矸石的粒径分布实际情况，并考虑候选场地的未来农业种植用途，将矸石筛分为三组，即细粒组，定为直径2mm，中粒组，范围定为2mm直径5mm，剩下的直径5mm的皆是粗粒组，包括块石或碎石；由于矸石经过长期堆放，多处于风化破碎状态，故不实施步骤③的矸石破碎；与此同时，平行开展步骤⑥，通过现场勘测，未发现地面存在裂缝等漏水通道，无需开展现场地面堵漏处理；

C、对当地的粉煤灰、煤矸石和脱硫石膏进行化学分析，未发现存在重金属等有害物质，无需进行预处理，实施步骤⑤，通过混拌制作人工级配混合土；

包括：脱硫石膏（5）、细粒煤矸石（6）、中粒煤矸石（7）、粗粒煤矸石、原有块石（9）、粉煤灰（10）、其他岩石或有机废弃物磨细形成的粒料（11）；

第1土层不在分选现场预先混配，而是直接将步骤②分选出来的粗粒组煤矸石运到目标地表直接堆铺，同时洒20%的粉煤灰；

第2土层在分选破碎现场直接混配，按照矸石粗中粒组：细粒组：粉煤灰=5：2：3的质量比例干混配置；

第3土层为表土层，该层将用于种草护坡，参照壤土的质地确定粒径配比，矸石细粒组作为主料，质量比例在50%，以粉煤灰作为细颗粒组，质量占比30%,脱硫石膏为辅料,质量占比20%此外，有机垃圾质量占比按10%，设专门混料装置将其在干燥状态下进行充分混合；

D、开展步骤⑦，由于地表坡度较大、覆土厚度较高，在覆土坡脚处设置了挡土设施（17），由于斜坡较长，利用原有石头墙（16）作为中间挡土设施，为了防止较大降雨引起土壤流动与土层滑动，在坡脚底部设置排水孔（18），将多余水量引汇至截水沟中排走。