一種采煤塌陷地充填復墾土壤剖面的重構方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于土壤重構技術領域，具體涉及一種采煤塌陷地充填復墾土壤剖面的重 構方法。
【背景技術】
[0002] 我國煤礦地下開采是主要采礦方法，占總產量的95%以上，然而，煤炭開采是導致 土地破壞的主要原因之一。據不完全統計，目前全國1500個各類礦區開發占用和損壞的土 地面積多達200萬公頃，其中采煤塌陷土地面積已達100萬公頃，并且每年仍以3. 3萬到 4. 7萬公頃的速度遞增，且大多數為優質糧田并集中在部分重點礦區，從而導致這些地區的 人地矛盾、工礦矛盾十分尖銳。因此采煤塌陷地復墾在我國具有特別重要的意義。
[0003] 所謂復墾土壤剖面的重構，就是采用合理的開采和復墾工藝，構造一個與自然土 壤相近或更加合理的土壤剖面來提高復墾土地的生產力水平。然而，提高復墾土壤生產力 水平和實現復墾土地持續利用的關鍵是復墾土壤重構過程能否為作物生長創造一個良好 的環境。過去大規模的復墾方法主要是利用挖深墊淺的方法復墾用作農用和固體廢棄物充 填的方法復墾用作建設利用。然而，在進行塌陷地充填復墾時，很少關注到復墾土壤的剖面 重構問題，而只是單純的把其作為一項工程進行，忽視了采煤塌陷地充填復墾土壤的性質、 污染和質量等問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種采煤塌陷地充填復墾土壤剖面的重構方法，該方法旨 在提高復墾土壤生產力水平、實現復墾土地持續利用。
[0005] 為實現上述目的，一種采煤塌陷地充填復墾土壤剖面的重構方法，包括以下步 驟：
[0006] (1)劃分自然土層序列：根據復墾區實際塌陷情況及治理目標，結合實際操作的 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：按照工程設計分層充填充填物料，并且根據設計進行壓 實；
[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，實現在污 染阻隔層上方覆蓋覆土層并保持土層順序不變。
[0011] 優選的，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] 優選的，所述步驟（4)中的污染阻隔層為化學材料、物理材料以及可降解的生物 材料中的一種。
[0013] 優選的，所述步驟（4)中的污染阻隔層的厚度為8~15cm。
[0014] 優選的，所述步驟（5)中的覆土層厚度為50~60cm。
[0015] 優選的，所述步驟（5)中的覆土層為粘土或者沙壤土。
[0016] 優選的，所述步驟（3)中的充填物料為煤矸石時，步驟（5)中所述的覆土層為粘 土。
[0017] 優選的，所述步驟（3)中的充填物料為粉煤灰時，步驟（5)中所述的覆土層為沙壤 土。
[0018] 與現有技術相比，本發明的優點為：
[0019] (1)本發明在常規方法的基礎上增加了 "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個月的時間內完全降解，既保證了土壤重構初期 對有毒有害元素的阻隔，又可以在降解后增加有機質，保持水分；
[0020] (2)本發明根據復墾土地的用途來考慮覆土層的厚度問題，若為農用耕地，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在土 層，為作物生長創造一個良好的環境；
[0021] (3)本發明中覆土層的質地與充填層相配合，從而滿足作物的蓄水要求，節省灌溉 工序，為作物提供良好生長環境的同時節省人力物力。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明的方法流程圖。
[0023] 圖2是充填復墾土壤剖面，其中：a、煤矸石充填復墾土壤，b、粉煤灰充填復墾土 壤。
[0024] 圖3是加阻隔層后采煤塌陷地充填復墾土壤剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合實施例和附圖對本發明作進一步描述。
[0026] 本實施例以江蘇省徐州市柳新鎮詫城礦南采煤塌陷區為例，該塌陷區積水深達 4~6m，在該積水坑東側有一塌陷區，并被詫城電廠用作為儲灰場。如圖1所示，根據試驗 區實際塌陷情況及治理目標，設計充填復墾土壤剖面重構的方法，該方法包括以下步驟：
[0027] (1)劃分自然土層序列：柳新鎮采煤塌陷地復墾后的土壤優先用于農業種植，因 此，在劃分自然土層序列時按照農田土壤剖面的基本情況，應該分成三個層次，但考慮到實 際操作的困難，劃分為兩個土壤剖面層次，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國家土地復墾示范中心工程設計要求及該試驗場地實際 情況，回填前對塌陷坑底部被造紙廠污染的底泥實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較好，顆粒細小而質輕，一般采用泥漿泵覆土， 粉煤灰不經過壓實，完全靠水分入滲的彎月面張力拉緊，緊實度很小。但由于全部是單粒， 粉煤灰不會像土壤一樣在水分的作用下塌陷，因此，此實施例中沒有采取壓實措施。但若是 在煤矸石充填的情況下，由于矸石在水分、溫度等的作用下會不斷破碎，如果沒有一定的壓 實度會形成塌陷。根據研究發現，矸石充填時要考慮大約1.6倍的壓實度才能保證充填沉 陷后的標高達到設計標準。
[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，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，不可避免地攜帶各種有毒有害 元素，這就使得在構建土壤剖面時要重視污染阻隔