一种高原高寒矿区的冻土层修复方法技术

本发明专利技术涉及一种高原高寒矿区的冻土层修复方法，包括以下步骤：S100：冻土层回填：对渣山或采坑进行冻土分层回填，分层压实，每个分层的底部铺设第一细粒渣土层；S200：活动层再造：在冻土层的上方铺设第二细粒渣土层，形成活动相对隔水层；活动相对隔水层的上方铺设透水层，所述透水层包括下部的第三细粒渣土层和上部的粗粒渣土层；S300：保护层重构：在所述透水层的上方铺设土壤基质层，将土壤改良剂与土壤基质层翻耕拌合，再施撒有机肥；S400：植被再生：在施撒过有机肥的土壤基质层上播种植物，并围栏封育。并围栏封育。并围栏封育。

【技术实现步骤摘要】
一种高原高寒矿区的冻土层修复方法


[0001]本专利技术属于高原高寒矿区修复
，具体涉及一种高原高寒矿区的冻土层修复方法。

技术介绍

[0002]煤炭工业发展过程中存在着不平衡、不协调、不可持续等问题，而高原高寒区域煤矿开采更存在自然环境本体脆弱及一旦破坏就难以修复的重大问题。高原高寒地区是重要的水源和生态涵养地，是高原生态屏障的重要组成部分，必须加强高寒矿区冻土保护修复及对生态环境的保护。
[0003]煤矿开采在地表形成了规模不等的采坑和渣山，严重影响了生态景观、生态安全屏障、水源涵养能力、土壤保持及生物多样性保护功能。高原高寒煤炭矿区主要生态环境问题具体表现为：地貌景观破坏、植被破坏、土地损毁、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、边坡失稳、煤炭资源破坏等。因此，为了加强高寒矿区冻土层保护、提升水源涵养能力并进一步修复植被，增强当地生态系统稳定性，必须通过自然恢复和人工恢复的方式对其进行保护修复。
[0004]冻土层重构、水源涵养能力提升和植被再生修复是高寒矿区生态系统修复的重要内容，获得的冻土保护层能够保障水源涵养、促进植被再生，对维持矿区冻土层结构稳定及保障保水能力与植被群落稳定起到重要作用。高寒山地多年冻土区的煤炭矿区，其冻融层和多年冻土层维持多年冻
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融平衡，才能保障地表水与地下水水文条件稳定，植被群落稳定，才能改善高寒区易出现的水土流失等问题，三者相辅相成，维持高原高寒矿区区域生态环境稳定。
[0005]而目前，缺少对冻土层重构、水源涵养和植被再生修复全方面的综合修复技术，多为直接在渣山上种植植被，将采坑变为人工湖泊的简单修复方案。直接针对高原高寒矿区土壤的修复问题亟待解决。

技术实现思路

[0006]针对高原高寒矿区，尤其是煤炭矿区修复中的冻土层保护、水源涵养和植被修复的综合技术问题，本专利技术提供了一种高原高寒矿区的冻土层修复方法，利用冻土土层、水源与植被之间的相互作用关系，通过冻土分层回填、活动层再造、隔水保护层重构和植被再生，达到了维护区域冻土层结构稳定、保水能力增强及植被群落稳定的目的。
[0007]所述的高原高寒矿区的冻土层修复方法，包括以下步骤：S100：冻土层回填：对渣山或采坑进行冻土分层回填，每层厚度为4
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5m，分层压实，每个分层的底部铺设第一细粒渣土层；S200：活动层再造：在冻土层的上方铺设第二细粒渣土层，形成活动相对隔水层；活动相对隔水层的上方铺设透水层，所述透水层包括下部的第三细粒渣土层和上部的粗粒渣土层；
S300：保护层重构：在所述透水层的上方铺设土壤基质层，将土壤改良剂与土壤基质层翻耕拌合，再施撒有机肥；S400：植被再生：在施撒过有机肥的土壤基质层上播种植物，并围栏封育。
[0008]可选的，步骤S100中，第一细粒渣土层的厚度与每层冻土分层的厚度之比为1:(5
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6)；第一细粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(1
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3)，细粒碎石的粒径小于10cm，其中粒径不大于5cm的碎石的量大于90%。
[0009]可选的，步骤S200中，所述第二细粒渣土层的厚度与第一细粒渣土层的厚度相同，第二细粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(10
‑
13)，细粒碎石的粒径小于5cm，其中粒径不大于2cm的泥质细粒碎石的量大于90%，第二细粒渣土层的压实系数为0.8
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0.85。
[0010]可选的，所述第三细粒渣土层与第二细粒渣土层的厚度之比为1:2，两者的砂岩泥岩比例、碎石粒径要求和压实系数相同。
[0011]可选的，所述粗粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(0.8
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1)，其中粒径不大于2cm的泥质细粒碎石的量小于10%，粒径在2
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5cm之间的砂、泥块石的量不小于50%，粒径在5
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10cm之间的砂质块石的量小于40%，且不含15cm以上的砂质块石。
[0012]进一步可选的，所述粗粒渣土层的厚度与第二细粒渣土层的厚度相同，粗粒渣土层与第三细粒渣土层交替回填，构成层状结构。
[0013]可选的，所述冻土层的厚度根据实际采坑深度或渣山高度的要求而定，保护层、活动层与冻土层的厚度之比为1:(8
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10):(40
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50)。
[0014]可选的，步骤S300具体包括以下步骤：（1）在所述透水层的最上层的粗粒渣土层的上方铺设土壤基质层，厚度不小于25cm；（2）将土壤基质层中的块石捡出，使得粒径大于5cm的块石的量不超过10%；（3）将土壤改良剂均匀摊铺在土壤基质层表面，然后与土壤基质层翻耕拌合；（4）施加坡地有机肥和平地有机肥，坡地有机肥和平地有机肥用量的一半与步骤（3）得到的施加过土壤改良剂的土壤基质层均匀拌和，另一半施撒在土壤基质层表面，并轻耱入土；（5）对步骤（4）得到的土壤基质层表面进行人工或机械爬犁，形成4
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5cm厚的波浪形表面微地形，从而有效消减降雨的地表径流流失量，增加壤中流，提升保护层的保水能力。
[0015]可选的，步骤S400具体包括以下步骤：（6）选择同德短芒披碱草、青海冷地早熟禾、青海中华羊茅和青海草地早熟禾四种植物形成冻土层植被；（7）将步骤（6）的四种植物种子进行晒种，杀死霉菌，提高发芽率；抹平所述保护层的表面；（8）按1:1:1:1的比例将四种植物种子混播，均匀撒在保护层表面，播种量为15kg/亩，播种期不得晚于每年的6月底；（9）播种后，铺设可降解的无纺布，并在前三年进行矿区整体封育、完全禁牧。
[0016]步骤（6）中的四种植物均具有优良的耐寒耐旱性能，属于宽叶类、根系发达的高原高寒区耐寒抗旱植物，越冬成活率较高。
[0017]优选的，当对渣山进行冻土层修复时，将冻土分层堆积，每层冻土分层水平铺设，即冻土分层堆积形成渣山，所述渣山由上至下设有若干个阶梯状的马道，所述马道包括平台和与平台连接的斜坡，马道平台和马道斜坡的地表由下至上依次设置所述活动层和保护层。
[0018]进一步优选的，在步骤S400之前，还可以包括以下步骤：（i）在马道平台的外侧边缘设置截水沟，截水沟围绕渣山呈环状布置；（ii）沿着马道斜坡设置排水沟，排水沟的顶端连接截水沟；（iii）在马道斜坡的底部设置跌水沟，跌水沟连接排水沟的底端。
[0019]可选的，所述截水沟的横截面为等腰梯形，一侧倾斜侧边连接马道平台，另一侧倾斜侧边位于马道平台的外侧边缘，截水沟的底面低于马道平台的平面；所述截水沟的底面沿着自身的环形方向设有若干级阶梯，最高级阶梯与最低级阶梯分别位于截水沟的首端和尾端，截水沟首尾衔接，形成环形；每个阶梯的中部的竖直侧边上设有排水接口，用于连接排水沟的顶端。
[0020]可选的，所述排水沟的横截面为等腰梯形，沿着马道斜坡竖直设置，每个排水沟对应截水沟的一个阶梯，若干个排水沟围绕马道斜坡布置；所述排水沟的底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高原高寒矿区的冻土层修复方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：冻土层回填：对渣山或采坑进行冻土分层回填，分层压实，每个分层的底部铺设第一细粒渣土层；S200：活动层再造：在冻土层的上方铺设第二细粒渣土层，形成活动相对隔水层；活动相对隔水层的上方铺设透水层，所述透水层包括下部的第三细粒渣土层和上部的粗粒渣土层；S300：保护层重构：在所述透水层的上方铺设土壤基质层，将土壤改良剂与土壤基质层翻耕拌合，再施撒有机肥；S400：植被再生：在施撒过有机肥的土壤基质层上播种植物，并围栏封育。2.根据权利要求1所述的冻土层修复方法，其特征在于，步骤S100中，第一细粒渣土层的厚度与每层冻土分层的厚度之比为1:(5
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6)；第一细粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(1
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3)，细粒碎石的粒径小于10cm，其中粒径不大于5cm的碎石的量大于90%。3.根据权利要求2所述的冻土层修复方法，其特征在于，步骤S200中，所述第二细粒渣土层的厚度与第一细粒渣土层的厚度相同，第二细粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(10
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13)，细粒碎石的粒径小于5cm，其中粒径不大于2cm的泥质细粒碎石的量大于90%，第二细粒渣土层的压实系数为0.8
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0.85。4.根据权利要求3所述的冻土层修复方法，其特征在于，所述粗粒渣土层中，砂岩与泥岩的质量比为1:(0.8
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1)，其中粒径不大于2cm的泥质细粒碎石的量小于10%，粒径在2
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5cm之间的砂、泥块石的量不小于50%，粒径在5
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10cm之间的砂质块石的量小于40%，且不含15cm以上的砂质块石。5.根据权利要求4所述的冻土层修复方法，其特征在于，所述粗粒渣土层的厚度与第二细粒渣土层的厚度相同，粗粒渣土层与第三细粒渣土层交替回填，构成层状结构。6.根据权利要求1所述的冻土层修复方法，其特征在于，步骤S300具体包括以下步骤：（1）在所述透水层的最上层的粗粒渣土层的上方铺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佟，曹银贵，周伟，孙杰，胡云霄，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：