一種采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤剖面的重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤剖面的重 構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)煤礦地下開采是主要采礦方法，占總產(chǎn)量的95%以上，然而，煤炭開采是導(dǎo)致 土地破壞的主要原因之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)1500個(gè)各類礦區(qū)開發(fā)占用和損壞的土 地面積多達(dá)200萬公頃，其中采煤塌陷土地面積已達(dá)100萬公頃，并且每年仍以3. 3萬到 4. 7萬公頃的速度遞增，且大多數(shù)為優(yōu)質(zhì)糧田并集中在部分重點(diǎn)礦區(qū)，從而導(dǎo)致這些地區(qū)的 人地矛盾、工礦矛盾十分尖銳。因此采煤塌陷地復(fù)墾在我國(guó)具有特別重要的意義。
[0003] 所謂復(fù)墾土壤剖面的重構(gòu)，就是采用合理的開采和復(fù)墾工藝，構(gòu)造一個(gè)與自然土 壤相近或更加合理的土壤剖面來提高復(fù)墾土地的生產(chǎn)力水平。然而，提高復(fù)墾土壤生產(chǎn)力 水平和實(shí)現(xiàn)復(fù)墾土地持續(xù)利用的關(guān)鍵是復(fù)墾土壤重構(gòu)過程能否為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好 的環(huán)境。過去大規(guī)模的復(fù)墾方法主要是利用挖深墊淺的方法復(fù)墾用作農(nóng)用和固體廢棄物充 填的方法復(fù)墾用作建設(shè)利用。然而，在進(jìn)行塌陷地充填復(fù)墾時(shí)，很少關(guān)注到復(fù)墾土壤的剖面 重構(gòu)問題，而只是單純的把其作為一項(xiàng)工程進(jìn)行，忽視了采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤的性質(zhì)、 污染和質(zhì)量等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤剖面的重構(gòu)方法，該方法旨 在提高復(fù)墾土壤生產(chǎn)力水平、實(shí)現(xiàn)復(fù)墾土地持續(xù)利用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤剖面的重構(gòu)方法，包括以下步 驟：
[0006] (1)劃分自然土層序列：根據(jù)復(fù)墾區(qū)實(shí)際塌陷情況及治理目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際操作的 難易程度，劃分土壤剖面層次；
[0007] (2)分層剝離堆放自然土壤：按照劃分的土壤剖面層次，先剝離塌陷區(qū)作為耕作 表土層的上層土壤，堆存于開采通道上，該上層土壤將作為新土壤的表土層用于回填復(fù)墾 土地，然后剝離其余土層分開堆存；
[0008] (3)充填物充填塌陷地：按照工程設(shè)計(jì)分層充填充填物料，并且根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行壓 實(shí)；
[0009] (4)充填層上方覆蓋污染阻隔層；
[0010] (5)按原土層序列回填自然土層：分層剝離的土層按原土層順序回填，實(shí)現(xiàn)在污 染阻隔層上方覆蓋覆土層并保持土層順序不變。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中的充填物料為煤矸石、粉煤灰、生活建筑垃圾、生物材料 中的一種或幾種，所述的生物材料為生物灰分。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中的污染阻隔層為化學(xué)材料、物理材料以及可降解的生物 材料中的一種。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中的污染阻隔層的厚度為8~15cm。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（5)中的覆土層厚度為50~60cm。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟（5)中的覆土層為粘土或者沙壤土。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中的充填物料為煤矸石時(shí)，步驟（5)中所述的覆土層為粘 土。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中的充填物料為粉煤灰時(shí)，步驟（5)中所述的覆土層為沙壤 土。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：
[0019] (1)本發(fā)明在常規(guī)方法的基礎(chǔ)上增加了 "在充填層上方覆蓋污染阻隔層"這一步 驟，該污染阻隔層可以阻隔填充物料攜帶的各種有毒有害元素，本發(fā)明中主要涉及的是生 物降解阻隔層，該阻隔層一般可在6~24個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完全降解，既保證了土壤重構(gòu)初期 對(duì)有毒有害元素的阻隔，又可以在降解后增加有機(jī)質(zhì)，保持水分；
[0020] (2)本發(fā)明根據(jù)復(fù)墾土地的用途來考慮覆土層的厚度問題，若為農(nóng)用耕地，則考慮 每種作物的根系分布情況來選擇性的填充覆土層，從而保證作物的有效根系全部生長(zhǎng)在土 層，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境；
[0021] (3)本發(fā)明中覆土層的質(zhì)地與充填層相配合，從而滿足作物的蓄水要求，節(jié)省灌溉 工序，為作物提供良好生長(zhǎng)環(huán)境的同時(shí)節(jié)省人力物力。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的方法流程圖。
[0023] 圖2是充填復(fù)墾土壤剖面，其中：a、煤矸石充填復(fù)墾土壤，b、粉煤灰充填復(fù)墾土 壤。
[0024] 圖3是加阻隔層后采煤塌陷地充填復(fù)墾土壤剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0026] 本實(shí)施例以江蘇省徐州市柳新鎮(zhèn)詫城礦南采煤塌陷區(qū)為例，該塌陷區(qū)積水深達(dá) 4~6m，在該積水坑?xùn)|側(cè)有一塌陷區(qū)，并被詫城電廠用作為儲(chǔ)灰場(chǎng)。如圖1所示，根據(jù)試驗(yàn) 區(qū)實(shí)際塌陷情況及治理目標(biāo)，設(shè)計(jì)充填復(fù)墾土壤剖面重構(gòu)的方法，該方法包括以下步驟：
[0027] (1)劃分自然土層序列：柳新鎮(zhèn)采煤塌陷地復(fù)墾后的土壤優(yōu)先用于農(nóng)業(yè)種植，因 此，在劃分自然土層序列時(shí)按照農(nóng)田土壤剖面的基本情況，應(yīng)該分成三個(gè)層次，但考慮到實(shí) 際操作的困難，劃分為兩個(gè)土壤剖面層次，即30cm以上的耕作土層和30cm以下的心土層。
[0028] (2)分層剝離堆放自然土壤：按照劃分的土壤剖面層次，剝離塌陷區(qū)30cm以上的 耕作表土層，堆存于開采通道上，該土層將作為新土壤的表土層用于回填復(fù)墾土地，然后剝 離30cm以下土層分開堆存。
[0029] (3)按照江蘇徐州柳新鎮(zhèn)國(guó)家土地復(fù)墾示范中心工程設(shè)計(jì)要求及該試驗(yàn)場(chǎng)地實(shí)際 情況，回填前對(duì)塌陷坑底部被造紙廠污染的底泥實(shí)施清淤和粘土墊底處理，再利用泥漿泵 抽吸粉煤灰回填塌陷積水坑。粉煤灰充填一般是通過管道將灰水直接投放到塌陷地，水分 自然排除后覆土；由于粉煤灰的持水性相對(duì)較好，顆粒細(xì)小而質(zhì)輕，一般采用泥漿泵覆土， 粉煤灰不經(jīng)過壓實(shí)，完全靠水分入滲的彎月面張力拉緊，緊實(shí)度很小。但由于全部是單粒， 粉煤灰不會(huì)像土壤一樣在水分的作用下塌陷，因此，此實(shí)施例中沒有采取壓實(shí)措施。但若是 在煤矸石充填的情況下，由于矸石在水分、溫度等的作用下會(huì)不斷破碎，如果沒有一定的壓 實(shí)度會(huì)形成塌陷。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，矸石充填時(shí)要考慮大約1.6倍的壓實(shí)度才能保證充填沉 陷后的標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0030] (4)如圖3所示，增加污染阻隔層。采煤塌陷地由于地處煤礦區(qū)，往往可能遭受 到采礦過程中所帶來的污染，并且由于填充物料來源廣泛，不可避免地?cái)y帶各種有毒有害 元素，這就使得在構(gòu)建土壤剖面時(shí)要重視污染阻隔