一种采煤塌陷地充填复垦土壤剖面的重构方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土壤重构技术领域，具体涉及一种采煤塌陷地充填复垦土壤剖面的重 构方法。
【背景技术】
[0002] 我国煤矿地下开采是主要采矿方法，占总产量的95%以上，然而，煤炭开采是导致 土地破坏的主要原因之一。据不完全统计，目前全国1500个各类矿区开发占用和损坏的土 地面积多达200万公顷，其中采煤塌陷土地面积已达100万公顷，并且每年仍以3. 3万到 4. 7万公顷的速度递增，且大多数为优质粮田并集中在部分重点矿区，从而导致这些地区的 人地矛盾、工矿矛盾十分尖锐。因此采煤塌陷地复垦在我国具有特别重要的意义。
[0003] 所谓复垦土壤剖面的重构，就是采用合理的开采和复垦工艺，构造一个与自然土 壤相近或更加合理的土壤剖面来提高复垦土地的生产力水平。然而，提高复垦土壤生产力 水平和实现复垦土地持续利用的关键是复垦土壤重构过程能否为作物生长创造一个良好 的环境。过去大规模的复垦方法主要是利用挖深垫浅的方法复垦用作农用和固体废弃物充 填的方法复垦用作建设利用。然而，在进行塌陷地充填复垦时，很少关注到复垦土壤的剖面 重构问题，而只是单纯的把其作为一项工程进行，忽视了采煤塌陷地充填复垦土壤的性质、 污染和质量等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种采煤塌陷地充填复垦土壤剖面的重构方法，该方法旨 在提高复垦土壤生产力水平、实现复垦土地持续利用。
[0005] 为实现上述目的，一种采煤塌陷地充填复垦土壤剖面的重构方法，包括以下步 骤：
[0006] (1)划分自然土层序列：根据复垦区实际塌陷情况及治理目标，结合实际操作的 难易程度，划分土壤剖面层次；
[0007] (2)分层剥离堆放自然土壤：按照划分的土壤剖面层次，先剥离塌陷区作为耕作 表土层的上层土壤，堆存于开采通道上，该上层土壤将作为新土壤的表土层用于回填复垦 土地，然后剥离其余土层分开堆存；
[0008] (3)充填物充填塌陷地：按照工程设计分层充填充填物料，并且根据设计进行压 实；
[0009] (4)充填层上方覆盖污染阻隔层；
[0010] (5)按原土层序列回填自然土层：分层剥离的土层按原土层顺序回填，实现在污 染阻隔层上方覆盖覆土层并保持土层顺序不变。
[0011] 优选的，所述步骤（3)中的充填物料为煤矸石、粉煤灰、生活建筑垃圾、生物材料 中的一种或几种，所述的生物材料为生物灰分。
[0012] 优选的，所述步骤（4)中的污染阻隔层为化学材料、物理材料以及可降解的生物 材料中的一种。
[0013] 优选的，所述步骤（4)中的污染阻隔层的厚度为8~15cm。
[0014] 优选的，所述步骤（5)中的覆土层厚度为50~60cm。
[0015] 优选的，所述步骤（5)中的覆土层为粘土或者沙壤土。
[0016] 优选的，所述步骤（3)中的充填物料为煤矸石时，步骤（5)中所述的覆土层为粘 土。
[0017] 优选的，所述步骤（3)中的充填物料为粉煤灰时，步骤（5)中所述的覆土层为沙壤 土。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点为：
[0019] (1)本发明在常规方法的基础上增加了 "在充填层上方覆盖污染阻隔层"这一步 骤，该污染阻隔层可以阻隔填充物料携带的各种有毒有害元素，本发明中主要涉及的是生 物降解阻隔层，该阻隔层一般可在6~24个月的时间内完全降解，既保证了土壤重构初期 对有毒有害元素的阻隔，又可以在降解后增加有机质，保持水分；
[0020] (2)本发明根据复垦土地的用途来考虑覆土层的厚度问题，若为农用耕地，则考虑 每种作物的根系分布情况来选择性的填充覆土层，从而保证作物的有效根系全部生长在土 层，为作物生长创造一个良好的环境；
[0021] (3)本发明中覆土层的质地与充填层相配合，从而满足作物的蓄水要求，节省灌溉 工序，为作物提供良好生长环境的同时节省人力物力。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的方法流程图。
[0023] 图2是充填复垦土壤剖面，其中：a、煤矸石充填复垦土壤，b、粉煤灰充填复垦土 壤。
[0024] 图3是加阻隔层后采煤塌陷地充填复垦土壤剖面示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述。
[0026] 本实施例以江苏省徐州市柳新镇诧城矿南采煤塌陷区为例，该塌陷区积水深达 4~6m，在该积水坑东侧有一塌陷区，并被诧城电厂用作为储灰场。如图1所示，根据试验 区实际塌陷情况及治理目标，设计充填复垦土壤剖面重构的方法，该方法包括以下步骤：
[0027] (1)划分自然土层序列：柳新镇采煤塌陷地复垦后的土壤优先用于农业种植，因 此，在划分自然土层序列时按照农田土壤剖面的基本情况，应该分成三个层次，但考虑到实 际操作的困难，划分为两个土壤剖面层次，即30cm以上的耕作土层和30cm以下的心土层。
[0028] (2)分层剥离堆放自然土壤：按照划分的土壤剖面层次，剥离塌陷区30cm以上的 耕作表土层，堆存于开采通道上，该土层将作为新土壤的表土层用于回填复垦土地，然后剥 离30cm以下土层分开堆存。
[0029] (3)按照江苏徐州柳新镇国家土地复垦示范中心工程设计要求及该试验场地实际 情况，回填前对塌陷坑底部被造纸厂污染的底泥实施清淤和粘土垫底处理，再利用泥浆泵 抽吸粉煤灰回填塌陷积水坑。粉煤灰充填一般是通过管道将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对较好，颗粒细小而质轻，一般采用泥浆泵覆土， 粉煤灰不经过压实，完全靠水分入渗的弯月面张力拉紧，紧实度很小。但由于全部是单粒， 粉煤灰不会像土壤一样在水分的作用下塌陷，因此，此实施例中没有采取压实措施。但若是 在煤矸石充填的情况下，由于矸石在水分、温度等的作用下会不断破碎，如果没有一定的压 实度会形成塌陷。根据研究发现，矸石充填时要考虑大约1.6倍的压实度才能保证充填沉 陷后的标高达到设计标准。
[0030] (4)如图3所示，增加污染阻隔层。采煤塌陷地由于地处煤矿区，往往可能遭受 到采矿过程中所带来的污染，并且由于填充物料来源广泛，不可避免地携带各种有毒有害 元素，这就使得在构建土壤剖面时要重视污染阻隔