一种废弃采石场边坡快速生态修复的装置及方法与流程

本发明属于生态修复技术领域，尤其涉及一种废弃采石场边坡快速生态修复的装置及一种废弃采石场边坡快速生态修复的方法。

背景技术：

废弃采石场边坡是由石料开采过程中对山体破坏而形成的，由于边坡表面土壤、水分以及有机质缺乏，水土流失程度严重，自然条件下植被极难恢复。废弃采石场边坡的大面积裸露将影响局部生态环境的健康发展，影响区域植被间的信息及能量等流通。因此，废弃采石场边坡生态修复技术正受到越来越多的重视。废弃采石场边坡生态修复是一项系统的、综合的过程，是一项集岩土工程学、植物学、土壤学、恢复生态学、水土保持学和景观生态学等诸学科于一体的综合性的科学技术，它既要求保证采石场边坡的稳定性、安全性，又要求能逐步建立起一个健康、稳定、可持续的生态系统。

目前，喷混凝土技术已被广泛应用于岩石边坡治理。喷混凝土技术通过高压喷射混凝土，使喷混凝土侵入边坡岩体裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高边坡岩体的整体性和自承载能力，抑制边坡变形的发展，避免边坡岩体松动和坍塌，从而加强边坡岩体的稳定性和安全性。另一方面，客土喷播技术已被广泛应用于边坡植被恢复。客土喷播技术将植物生长的基础——土壤与有机基材、粘结剂、保水剂、肥料、酸碱调节剂和种子等按一定比例混合，经过机械充分搅拌均匀后，利用客土喷播机提供的动力喷射到坡面上形成植物生长的土壤层，种子发芽、生长成坪后，可以达到重建植被生态系统和生物护坡的目的。就废弃采石场边坡生态修复而言，采用传统的喷混凝土技术和客土喷播技术存在以下问题。一是废弃采石场边坡一般较陡较高，喷混凝土和客土喷播施工需要首先搭设脚手架，工人站在脚手架上手持喷头进行喷射施工作业。由于废弃采石场边坡整体稳定性较差，同时局部存在落石可能，导致喷射过程中的施工安全问题十分突出。二是，在喷混凝土和客土喷播施工过程中，需要依靠工人的人工操作来移动喷头，存在工作效率低下、人工成本高的缺点。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种施工安全、工作效率高的废弃采石场边坡快速生态修复的装置。

本发明的另一目的是提供一种施工安全、工作效率高的废弃采石场边坡快速生态修复的方法。

一种废弃采石场边坡快速生态修复的装置，包括喷混凝土施工系统和客土喷播施工系统；喷混凝土施工系统包括无人机、固定支架、混凝土喷头、混凝土输送组件，混凝土输送组件和混凝土喷头连接，混凝土喷头经固定支架和无人机连接；客土喷播施工系统包括无人机、固定支架、泥浆喷头、泥浆输送组件，泥浆输送组件和泥浆喷头连接，泥浆喷头通过固定支架和无人机连接。

作为一种优选，固定支架和混凝土喷头、泥浆喷头之间均为可拆卸式连接。

作为一种优选，无人机利用无线电遥控设备控制无人机携带混凝土喷头、泥浆喷头实现超低空飞行和按预设航线飞行。

作为一种优选，混凝土输送组件包括混凝土喷射机、混凝土输送管，混凝土输送管一端和混凝土喷射机相连接，混凝土输送管另一端安装有混凝土喷头。

作为一种优选，客土输送组件包括客土喷播机、泥浆输送管，泥浆输送管一端和客土喷播机相连接，泥浆输送管另一端安装泥浆喷头。

一种废弃采石场边坡快速生态修复的方法，采用上述一种废弃采石场边坡快速生态修复的装置，包括如下步骤：

(一)用高压风水喷射采石场边坡；

(二)对边坡坡面进行喷混凝土施工，包括(1)采用喷混凝土施工系统在边坡坡面上喷射喷洒混凝土，(2)喷洒混凝土终凝2小时后，应用喷湿机进行雾化洒水养护，养护14天；

(三)对边坡坡面进行客土喷播施工，包括(1)先充分洒水1～2次保持湿润边坡坡面的混凝土层，(2)采用客土喷播施工系统在边坡坡面上的混凝土层上喷播客土。

作为一种优选，在步骤(三)中实施完毕后，对边坡坡面进行喷水养护，保证草种出苗前及小苗生长阶段始终保持坡面湿润。

作为一种优选，混凝土包括水泥、砂石、水灰、速凝剂：其中，水泥与砂石的重量比为1.0：3.0，水灰重量比为0.45，速凝剂掺量为水泥用量的3％；采用搅拌机搅拌混凝土的各物料不少于3分钟。

作为一种优选，客土包括草籽、土壤、保水剂、粘合剂、有机肥、速效肥、长效肥，土壤选用松散的、具有透水性并含有有机物质的土壤，将客土的各物料搅拌混合不少于3分钟。

本发明的有益效果：喷混凝土和客土喷播施工过程中，借助无人机来移动喷头，避免了搭设脚手架和依靠人工的喷射操作，从而大幅提高了施工安全性；并且无人机喷播的工作效率高，且降低了人工成本，施工较为方便、成本较低；固定支架和喷头之间采用可拆卸连接，因此在不同的施工阶段可以利用同一无人机，方便喷头和无人机之间的连接、拆卸；通过无线电遥控控制无人机的飞行轨迹，从而控制喷播速度及方位，因此更有利于控制喷播，使得喷播边坡坡面更均匀、更快；在混凝土和客土喷播后，对边坡坡面进行喷水养护，因此使得修复后的坡面长出小草，使得边坡修复的效果更好。

附图说明

图1是喷混凝土施工系统的示意图。

图2是客土喷播施工系统的示意图。

其中，1.无人机，2.固定支架，3.混凝土喷头，4.混凝土输送管，5.混凝土喷射机，6.泥浆喷头，7.泥浆输送管，8.客土喷播机，9.卡车，10.采石场边坡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

本实施例中以某废弃采石场边坡为例来进行说明，该采石场边坡最大边坡高度约35m，边坡为岩质边坡，基岩大面积裸露。

采用本发明对该采石场边坡进行边坡快速生态修复。

首先，用高压风水冲洗废弃采石场边坡。使得高压风水冲击、冲洗边坡的受喷面。本实施例边坡岩面不存在遇水潮解、泥化问题。可借助无人机、高压水车以及喷头对采石场边坡进行高压风水进行冲洗，清洗浮尘、岩屑，不需要搭设脚手架。

其次，对坡面进行喷混凝土施工。施工装置采用本发明的喷混凝土施工系统。如图1所示，喷混凝土施工系统包括无人机1、固定支架2、混凝土喷射机5、混凝土喷头3、混凝土输送管4。混凝土输送管一端和混凝土喷射机相连接，混凝土输送管另一端安装有混凝土喷头。混凝土喷头通过固定支架和无人机相连接。固定支架2用于将混凝土输送管4与混凝土喷头3固定在无人机1上。无人机1利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵控制操纵，具有超低空飞行和按预设航线飞行的功能，实现无人机携带混凝土喷头、泥浆喷头超低空飞行和按预设航线飞行。混凝土喷射机5在施工过程中将混凝土经混凝土输送管4与混凝土喷头3喷出。在无人机的飞行下，带动混凝土输送管、混凝土喷头在坡面上喷洒混凝土。

对坡面进行喷混凝土施工时具体包括以下步骤：

第一步，混凝土准备。选定合适的混凝土配合比，进行混合物料拌置与运输。喷混凝土施工方法包括干法和湿法，本实施例采用湿法。混凝土配合比：水泥与砂石的重量比为1.0：3.0，水灰重量比为0.45，速凝剂掺量为水泥用量的3％。喷混凝土混合料采用滚筒式搅拌机搅拌不少于3分钟，然后运输并装入混凝土喷射机5的料斗中。

第二步，混凝土喷射作业。首先，安置喷混凝土施工系统。然后，无人机1搭载混凝土喷头3就位。打开混凝土喷射机5，操作程序为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器。最后，借助无人机1移动混凝土喷头3连续喷射，无人机1的移动利用无线电遥控设备操纵。在混凝土喷射作业过程中，当混凝土混合料不足时，将拌合好的混凝土混合料装入混凝土喷射机5的料斗中。

第三步，喷混凝土养护。喷射混凝土终凝2小时后，借助无人机移动喷头，应用喷湿机进行雾化洒水养护，养护时间14天。

第三，喷混凝土养护结束后，对坡面进行客土喷播施工。施工装置采用本发明的客土喷播施工系统。如图2所示，客土喷播施工系统包括无人机1、固定支架2、客土喷播机8、泥浆喷头6、泥浆输送管7、卡车9。无人机1及固定支架2与喷混凝土施工系统采用同一套设备。卡车9用于搭载客土喷播机8。泥浆输送管一段和客土喷播机相连接，泥浆输送管另一端安装泥浆喷头。泥浆喷头通过固定支架和无人机连接。客土喷播机8在施工过程中将泥浆混合物经泥浆输送管7与泥浆喷头6喷出。

对坡面进行客土喷播施工包括以下步骤：

第一步，泥浆(也即客土)准备。选定合适的泥浆混合物料配比，主要材料包括草籽、土壤、保水剂、粘合剂、有机肥、速效肥、长效肥等。本实施例草籽选用狗牙根。土壤选用松散的、具有透水性并含有有机物质的土壤，以利于植物生长。将混合物料使用搅拌机搅拌不少于三分钟，

第二步，客土喷播喷射作业。首先，安置客土喷播施工系统。在客土喷播作业前，先充分洒水1～2次保持喷混凝土坡面湿润。然后，无人机1搭载泥浆喷头6就位。然后，打开客土喷播机8进行客土喷播施工，操作程序为：启动空压机和水泵→启动搅拌机将泥浆混合料卸入客土喷播机8的料斗→启动喷播机。最后，借助无人机1移动混凝土喷头6连续喷射，无人机1的移动利用无线电遥控设备操纵，以将客土喷播覆盖于坡面。在客土喷播作业过程中，当泥浆混合物料不足时，将搅拌均匀的泥浆混合物料卸入客土喷播机8的料斗中。

第三步，客土喷播养护。客土喷播喷射作业完成后，根据天气情况及时对坡面进行喷水养护，保证草种出苗前及小苗生长阶段始终保持坡面湿润。喷水养护采用喷湿机进行雾化洒水，借助无人机移动喷头。

本发明的核心在于借助无人机替代人工来移动混凝土喷头和泥浆喷头，和传统技术相比具有施工安全性高、施工效率高、人工成本低的优点，应用前景广阔。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。