[发明专利]一种无表土覆盖的煤矸石充填复垦技术

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及的是一种无表土覆盖煤矸石充填复垦技术。

背景技术

对于作物而言，土壤只是提供养分、水分的载体和作物根系伸展、固持的介质，因此，在传统观念中，我们夸大了土壤对作物起到的作用。所以在复垦土地时，只需保证复垦地能够给作物提供足够的养料和水分，同时保持植物根系的延展和固定即可。

在传统煤矸石填充复垦技术中，会在煤矸石填充复垦的垫层表层再覆盖50～70cm的土层，这不仅浪费了大量熟土资源、造成其它土地资源的破坏，而且增加了复垦成本。实际上，一般农作物根系主要集中在地表到地表以下30cm，因此只需将地表到地表以下30cm部分复垦适合作物根系固定即可。

不同矿区或同一矿区不同开采阶段所产生的煤矸石自然块度相差很大。煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较小吸附或持水能力；而煤矸石中自然块度较小者通常以含粘土矿物成分较多的泥岩为主。较多的粘土矿物不仅易于风化，对作物根系的固定亦较强。以这种类型的煤矸石作为充填复垦的基底可以有效的保证作物的正常生长。因此，基于煤矸石块度结构组分的无表土覆盖的煤矸石充填复垦技术的研究成为本领域技术人员的研究重点。

随着社会经济发展，煤炭的开采和利用总量逐年增加。同时，地下开采导致的大面积地表沉陷和产生大量的煤矸石。在地下水埋深较浅的平原矿区或降雨量较大且时间较均匀的地区，沉陷区的地势更加低洼而易积水，导致耕地无法耕作。长期以来，我国乃至国外的煤矸石只少量的用于建材或其它领域，煤矿区堆积如山的矸石山既压占土地资源有污染了环境。因此，多数煤矿企业选择煤矸石作为塌陷区充填复垦的材料。

煤矸石块度结构和煤矸石对水分的吸附或水分保持存在一定联系，同时，煤矸石块度结构的大小也影响对作物根系的固定效果。通常，岩石对水分的吸附能力和持水能力决定于岩石的矿物成分和它们的空间排列，煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较弱吸附或持水能力，同时大块度的煤矸石块与块之间间隔较大，不易固定作物根系。煤矸石中自然块度较小者通常以含粘土矿物成分较多的泥岩为主，较多的粘土矿物易于风化，不仅具有较强的吸附或持水能力，对作物根系的固定亦较强。在此理论基础上，本发明在研究了地下水埋深较浅的前提下，用于填充复垦材料的煤矸石块度结构对复垦地表层一定厚度的煤矸石土壤混合物混合比例的影响的前提下，给出以下方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种无表土覆盖的煤矸石充填复垦技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种无表土覆盖的煤矸石充填复垦技术，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一、使用水位管和钢尺水位计测量待修复塌陷区的地下水埋深，剔除地下水埋深年变化幅度大于50cm的地块和地下水埋深大于1.5m的地块；

步骤二、按块径大小将用于填充的煤矸石进行分类；

步骤三、使用分类后的煤矸石对沉陷区进行填充，并达到设计填充高度；

步骤四、针对填充煤矸石分类的不同，在填充后的地块上覆盖一定厚度的按比例混合的煤矸石与土壤的混合物。

作为对上述方案的进一步改进，步骤四为，针对填充煤矸石分类的不同，在填充后的地块上覆盖30cm厚的按比例混合的煤矸石与土壤的混合物。

作为对上述方案的进一步改进，步骤二为，将块径小于等于50mm的煤矸体石的积百分含量占煤矸石总量50％以上的煤矸石划分为I类煤矸石；步骤四为，使用I类煤矸石填充的地块，在填充后的地块上覆盖30cm厚度的煤矸石与土壤的混合物，混合物中土壤与煤矸石的体积比为3:7。

作为对上述方案的进一步改进，步骤二为，将块径大于50mm且小于等于100mm的煤矸体石的积百分含量占煤矸石总量50％以上的煤矸石划分为II类煤矸石；步骤四为，使用II类煤矸石填充的地块，在填充后的地块上覆盖30cm厚度的煤矸石与土壤的混合物，混合物中土壤与煤矸石的体积比为2:3。

作为对上述方案的进一步改进，其特征在于：步骤二为，将块径大于100mm的煤矸体石的积百分含量占煤矸石总量50％以上的煤矸石划分为III类煤矸石；步骤四为，使用III类煤矸石填充的地块，在填充后的地块上覆盖30cm厚度的煤矸石与土壤的混合物，混合物中土壤与煤矸石的体积比为1:1。

本发明相比现有技术具有以下优点：