[发明专利]一种基于露天煤矿排岩场土地复垦废岩土壤化的方法

说明书

本发明属于生态环境防治技术领域，公开了一种基于露天煤矿排岩场土地复垦废岩土壤化的方法，在评估计算露天煤矿可采煤层之上不同沉积岩的岩性差异及空间分布的基础上，进行错台开挖、分类剥离可采煤层之上的不同类型的岩石(废岩)，将废岩分类转运、堆积在排岩场(排土场)的不同位置，分层压实，表层堆积露天煤矿自身存在的风化煤、碳质页岩、页岩、泥岩等，代替土地复垦用的土壤，与矿山职工厨余生活垃圾混合发酵营养化、有机化，完成废岩土壤化的技术方法。本发明实现了绿色开采的废岩土壤化、废岩资源化、职工生活垃圾无害化的处理方法，创新形成了露天煤矿土地复垦无土化的土地复垦新模式，环境效应、经济效益和社会效应巨大。

技术领域

本发明属于生态环境防治技术领域，尤其涉及一种基于露天煤矿排岩场土地复垦废岩土壤化的方法。

背景技术

目前，露天煤矿开采就是通过剥离表层植被、土壤和岩石，达到开采地下的煤炭资源的目的。一般而言，煤层之上覆盖厚度一般应小于100m，覆盖层过厚，露天采煤就不经济了，需要改为地下开采方式。露天煤矿开采需要将可采煤层之上的岩石(砂岩类、泥岩类、页岩类)剥离，剥离的岩石作为固体废弃物(废岩)堆排在距离露天矿附近的地方，即排岩场。因而露天矿开采后在矿区会形成一个数十个台阶的深大采坑和一个巨大的排岩场。前者挖损林地、草地、耕地和荒地；后者废石堆放占压林地、草地、耕地或荒地。因而自然资源部要求矿山企业对露天挖损、废渣堆积占压的土地进行土地复垦工作，减少矿产资源开采对矿区生态地质环境的负面影响。

土地复垦是指建设工程损毁的土地经过整治达到可利用状态。矿山土地复垦工作在充分调研矿山周边土地利用类型的基础上，依据矿区所在地的土地利用规划要求，因地制宜地恢复林地、草地、耕地、建设用地或旅游用地。露天矿山采坑台阶、底坑、排岩场均需要土地复垦，但排土(岩)场是露天矿最主要的土地复垦对象，最基本的要求是将废石堆压占的土地恢复其原有功能，或通过开发式治理，打造形成新土地利用类型，形成新的产业。一般情况下，土地复垦最主要的方向是恢复林地、草地、耕地。

目前露天矿排岩场恢复林地、草地或耕地通常做法：大多数矿山企业开采时，将露天煤矿开挖境界范围内的表土、拟建排岩场压占范围内的表土，在挖损、压占前的一定时间内，采用机械将这部分具有植物生存的土壤单独剥离，单独堆放在表土堆排场，或直接用于已经堆积完成的排岩场台面、台阶的土地复垦用土。复垦林地表土的有效厚度50cm，草地30cm，耕地80cm。土地复垦一般需要土壤改良，即客土土壤绿肥熟化或复合肥营养化。复垦土壤来源主要是矿山活动挖损、压占的表土，或外购客土(残坡积、黄土等)。但是，大多数情况下，矿区范围内没有表土，或土层太薄无法机械剥离，因而通常情况下露天矿山表土与岩石混合剥离(节省剥离费用)，混合堆积于排岩场。后续土地复垦需要外购客土来实现。

土壤是生态环境的最主要因子，是植物生长必需的养分之源。土壤是岩石风化的产物，但一般条件下，天然条件下岩石风化过程极其缓慢，如花岗岩风化成土壤需要上万年漫长过程。相关研究表明形成1cm厚的土壤，所耗费的时间大约在300～400年之间，因而土壤具有一定程度的不可再生性。但是部分岩石由于其岩性特征容易土壤化，如碳质页岩、风化煤、页岩等。

土壤是由固体物质(矿物质、有机质和微生物)、液体(土壤水分)和土壤孔隙中的空气构成，是土壤肥力的物质基础。土壤有机质主要来源于施用的有机肥料和残留根茬。矿物质和腐殖质是土壤的主体，约占土壤体积的50％，固体颗粒间的孔隙由气体和水分占据。

土壤中有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要标志，在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0.5～2.5％。土壤有机质包括了新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质。腐殖质一般占土壤有机质总量的85-90％以上。腐殖质既含有氮、磷、钾、硫、钙等大量营养元素，有含有各种微量元素。腐殖质具有增强土壤的吸水、保肥能力，改良土壤物理性质，提高粘重土壤的疏松度和通气性，改变砂土的松散状态。土壤具有保水、通气、养分的功能。