一种酸性煤矸石山的植被恢复方法

本发明属于环境修复领域，具体是一种酸性煤矸石山的植被恢复方法。

背景技术：

1、作为煤炭开采和洗选过程中的副产物，煤矸石热值较低，产量约占煤炭总产量的10％～15％，随着煤矿业的发展，煤矸石的产量也随之增加，煤矸石的长期堆积，容易带来周围生态环境的影响，因此，煤矸石的生态修复先得至关重要。

2、公告号为cn102251775b的发明为一种煤矸石山生态修复方法，该方法通过整理煤矸石山，整理山体的同时，自上而下设置环形植物沟渠和纵形排水沟，在矸石上添加粘土并夯实，在沟渠之间的粘土上添加脱水污泥和矸石混合物，并种植东南景天，在植物沟渠添加矸石山表层土、熟化猪粪和蛭石组成的混合基质，并在混合基质内依次重复种植地锦、紫薇、小亚腰葫芦。本方法能有效降低煤矸石自燃几率，缩短修复周期，同时利用脱水活性污泥，变废为宝，同时可获得一定的经济效益。

3、该方法虽然对煤矸石进行了生态修复，但是煤矸石中含有硫，它是以黄铁矿的形式存在，含硫量高的煤矸石与空气和水接触后，不仅容易自燃，经过氧化分解，容易产生重金属含量很高的酸性废矿水，造成土壤、地表水和地下水的污染，影响植物再植的成功。因此，我们提出了一种酸性煤矸石山的植被恢复方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，以解决酸性煤矸石与空气和水接触后，不仅容易自燃，经过氧化分解，容易产生重金属含量很高的酸性废矿水，造成土壤、地表水和地下水的污染，影响植物再植的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种酸性煤矸石山的植被恢复方法，包括如下步骤：

3、s1、筛分煤矸石，将其分为大、中和小三类粒径的煤矸石，其中大、中和小三类煤矸石的粒径分别为大于13mm、6-13mm和小于6mm，分别制备ca(oh)2-dbha阻燃液和隔氧材料；

4、s2、将大粒径和小粒径的煤矸石和隔氧材料逐层交替堆积呈煤矸石山，并对煤矸石山山体表面进行整形，使煤矸石山山体的表面坡度为30-35°；

5、s3、在山体表面覆盖50-70cm的土壤层，对土壤层浇水浸坡，待稍干后对土壤层的表土压实；

6、s4、钻孔机连接钻具在煤矸石山上逐层打孔锚固，所述钻具包括钻头和钻杆，钻头呈锥形，钻头外侧壁设有外螺纹，钻头远离尖端的一端沿轴线依次开有第一螺纹孔和第二螺纹孔，第一螺纹孔用于与锚固的钢筋螺纹连接，第二螺纹孔用于与钻杆螺纹连接，钢筋内开有存储有ca(oh)2-dbha阻燃液的储物腔，钢筋侧壁设有与储物腔连通的毛细管，毛细管内粘接有渗透膜，储物腔远离钻头的一端滑动连接有活塞，活塞的另一端固定连接有受热拉伸的弹性件，弹性件的另一端与储物腔可拆卸连接；

7、s5、在土壤层施加堆肥、有机污泥和肥料，将土壤层逐层交替划分为修复层和加固层，在修复层交替播种固氮植物、耐性植物和耐活植物，播种的种子用量为平均40g/㎡，播种后均匀覆土0.3-0.5cm，播种后两周内，每日浇水两次，每次浇水量为1kg/㎡，在加固层按1棵/㎡的密度种植东南景天；

8、s6、在土壤层表面铺设草网垫，采用连接件将草网垫与钢筋紧固连接，完成植被恢复。

9、进一步，所述s1中ca(oh)2-dbha阻化剂的制备包括：按0.05-0.15：8-12的比例取dbha和乙醇，在室温下搅拌30min，待完全溶解后加入质量分数为20％的ca(oh)2溶液中，室温下搅拌均匀，再加入活性稀释剂和催化剂，搅拌均匀得到ca(oh)2-dbha阻燃液。

10、进一步，所述s1中隔氧材料的制备包括：按3:1:2：1的比例称取中粒径的煤矸石、50-100目的粉煤灰、50-100目的水泥和100-160目的黄土在水泥搅拌机中干搅80-100s，再加入水搅拌140-160s得到隔氧材料。

11、进一步，所述s2中煤矸石和隔氧材料的交替堆积的厚度比为5：1。

12、进一步，所述s3中土壤层由细木屑、枯树皮、泥炭、客土混合石灰和粗粒状有机混合物所形成。

13、进一步，所述s4中钻具打孔和注浆加固具体为：钻头通过第二螺纹孔和第一螺纹孔依次与钢筋和钻杆紧固连接，根据打孔位置进行打孔，待钻头到达预定位置时，钻杆远离钻头的一端与水泥浆输送机连接，反向转动钻杆使钻杆退出土钉孔的同时注入水泥浆，水泥浆注入至土钉孔距离边坡斜面30～50mm时停止注浆，将ca(oh)2-dbha阻燃液注入钢筋的储物腔，再将弹性件和活塞密封钢筋。

14、进一步，所述s5中固氮植物为大豆系植物，耐性植物为胡子枝，耐活植物为马齿苋、紫花苜蓿、沙打旺和波斯菊中的任意一种或其组合。

15、进一步，所述s6中草网垫包括植物纤维网，植物纤维网上间隔设有紧固槽和蓄水垫，蓄水垫由pam材料所制，紧固槽设有内螺纹。

16、进一步，所述s6中连接件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件包括圆柱凸块，圆柱凸块上设有若干倒刺插块，圆柱凸块远离倒刺插块的一侧以圆心为中心依次开设有螺纹槽和通孔，第二连接件包括圆柱块，圆柱块以圆心为中心开有第三螺纹孔，圆柱块侧壁设有外螺纹，圆柱块能够通过外螺纹和螺纹槽螺纹连接。

17、进一步，所述s6中连接件将草网垫与钢筋紧固连接具体为：第一连接件的通孔套在钢筋上，第一连接件的倒刺插块插入土壤层，草网垫沿紧固槽贯穿钢筋，草网垫通过第二连接件与钢筋和第一连接件紧固连接。

18、本方案的原理及有益效果：

19、本方案以煤矸石为骨料，加入粉煤灰、水泥和黄土制备隔氧材料，将隔氧材料和煤矸石交替堆积呈煤矸石山，以此阻断煤矸石中活性物质与氧气的接触，在煤矸石山上覆盖土壤层种植植被，再将钢筋锚固于煤矸石山中，在弹性件受热时推动活塞挤压储物腔中的ca(oh)2-dbha阻燃液从毛细管喷洒向煤矸石，ca(oh)2-dbha阻燃液能够对煤矸石中的活性氧化物质进行钝化处理，抑制活性物质的氧化反应，从而降低煤矸石中活性物质氧化产生的热量，从热源上降低了酸性煤矸石的自燃几率，也减少了煤矸石的氧化，解决了现有技术中性煤矸石与空气和水接触后，不仅容易自燃，经过氧化分解，容易产生重金属含量很高的酸性废矿水，造成土壤、地表水和地下水的污染，影响植物再植的问题，并且，利用受热拉伸的弹性件实现ca(oh)2-dbha阻燃液的释放，一方面减少了人力维护的成本，另一方面在温度变化时才释放，避免了ca(oh)2-dbha阻燃液的浪费，提高了ca(oh)2-dbha阻燃液的利用率，降低了维护成本。

20、由于煤矸石的粒径较大或较小均不易引起煤矸石山体自燃。粒径较大，煤矸石山的渗透率大，蓄热现象难以发生，煤矸石山体温度不会升高。粒径较小，煤矸石山的渗透率小，o2无法进入矸石山体内部，煤矸石达不到着火温度，因此不会发生自燃。直径在6～13mm左右的煤矸石堆积而成的矸石山具有最好的供氧及蓄热条件，最容易发生自燃。因此，将煤矸石筛分，不易自燃的用于堆积煤矸石山，易自燃的用于制备隔氧材料，提高了煤矸石的利用率。

21、除此之外，钢筋锚固在钻杆退孔时进行注浆加固，一方面提高了预应力，减小了煤矸石对钢筋的压力，延长了钢筋的使用寿命，也提高了钢筋的稳定性，从而提高了煤矸石山的稳定性，另一方面由于钢筋属于金属材料，煤矸石滑动时因摩擦力容易产生热量，金属材料是导热的，在钢筋外注入水泥还能减小煤矸石与钢筋的摩擦，从热源上隔绝了煤矸石的自燃几率。

22、除此之外，东南景天属于根系较浅的植物，种植东南景天能够避免水分渗入煤矸石山体内部，降低了煤矸石自燃的几率，且铺设的草网垫一方面能够提高煤矸石山的稳定性，另一方面草网垫上的蓄水垫能够在雨天对雨水进行收集，避免雨水过多渗入煤矸石引发自燃，另一方面在温度较高时，蓄水垫中的水分能够受热释放，对植被补充水分，以提高植被的成活率。