一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的制作方法

本发明属于工矿废弃渣山治理及边坡生态修复领域，具体涉及一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料及其制备方法。

背景技术：

近年来，由于矿山渣石堆积量的增多，导致大量的渣山需进行治理和生态修复，建立植被覆盖。然而，传统的渣山护坡覆盖土工材料通常是利用砌石、混凝土等硬质材料进行覆盖护坡，阻止了植物的自然生长，透水性差，原始坡面与土工材料的相容性差，易造成沉陷、坍塌，不利于生态环境的恢复。因此，需要一种能够快速实现矿石渣山植被复绿，具有保持水土、调节气候作用的环保型生态护坡土工材料，这是实现渣山生态修复的关键。

技术实现要素：

本发明针对现有渣山护坡土工材料的不足，提供一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，以实现矿石渣山的水土保持、植被绿化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，按结构顺序由上而下依次包括上三维土工塑料网、上层植物纤维层、带有种子的营养层、下层植物纤维层和下三维土工塑料网；所述上层植物纤维层、带有种子的营养层和下层植物纤维层是通过可降解塑料线、上三维土工塑料网和下三维土工塑料网进行结织定型。

所述的一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，所述土工材料的规格为幅宽2.0m，厚度为20-25mm。

所述的一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，所述上/下三维土工塑料网是以玉米为原材料制成的pp聚丙烯可降解塑料网，所述可降解塑料线是以玉米为原材料制成的pp聚丙烯可降解塑料线。

所述的一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，所述上/下层植物纤维层为复合植物纤维层，所述复合植物纤维层包含有经破碎处理的麦秸、玉米秸秆和椰丝，所述麦秸、玉米秸秆和椰丝按质量比2:2:1的比例进行投料。

所述的一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，所述带有种子的营养层的厚度为5-10mm，包含有混合活性污泥、肥料、微生物菌剂和植物种子；所述混合活性污泥是由按质量百分比66％的活性污泥(含水率为65％)和34％的稻草混合而成；所述活性污泥和稻草需进行破碎处理；优选地，所述活性污泥来自污水处理厂，稻草来自农田；所述肥料选用的是13-6-21的硝态氮-硫酸钾型复合肥40％，其中各成分含量为钾65.5％、氮13.5％、硫14％、氧15％；所述微生物菌剂为粉剂，所述微生物菌剂包括固氮菌、放线菌、光合细菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌；所述植物种子取决于该土工材料应用的自然、地理条件和项目实施的目的，优先选择适应当地立地气候条件的本土植物品种。

一种所述的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将麦秸、玉米秸秆、椰丝三种植物纤维按质量比2:2:1的比例，经破碎混合机，进行破碎并混合均匀，得到复合植物纤维；

(2)将破碎混匀的复合植物纤维通过鼓风机进入布料器，通过布料器均匀撒布于传送带，形成下层植物纤维层；

(3)将活性污泥和稻草按比例用搅拌器混合均匀形成混合活性污泥，再将混合活性污泥、肥料、微生物菌剂、植物种子通过搅拌器混合均匀，并通过营养层布料器均匀撒布于下层植物纤维层上，形成带有种子的营养层；

(4)再次将破碎混匀的复合植物纤维通过鼓风机进入布料器，通过布料器均匀撒布于带有种子的营养层上，形成上层植物纤维层；

(5)将上述制成的下层植物纤维层、带有种子的营养层和上层植物纤维层进入缝纫机，进行可降解塑料线、上三维土工塑料网和下三维土工塑料网的缝合定型，形成指定规格的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料。

一种所述的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的施工方法，包括如下步骤：

(1)施工准备：根据施工要求，提前准备好施工所需的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料、铺设器械、固定钉、及人员分配。

(2)坡面清理：清除渣山坡面不稳定的石块或杂物；

(3)测量放样：明确环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的铺设范围，标记土工材料的铺设地点，并标记固定钉的位置。

(4)挖坡顶和坡脚锚固沟；优选地坡顶的宽和坡脚锚固沟的深一般不小于20cm；

(5)铺设覆盖环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料：优选地，铺设时，由边坡自上而下进行，上下左右要紧密贴合；更为优选地，相邻环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料搭接宽度为10cm，搭接处用固定钉固定紧实。

(6)铺设完毕在锚固沟底用固定钉固定，锚固沟回填原土压牢，并播种与环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料内相同的植物种子，最后把预留的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料折盖在土壤上，并用固定钉固定。

(7)养护：该快速建植土工材料的养护要根据一年四季不同季节的特点采取适当的养护措施，养护周期一般为45天，至成坪期间不允许随意揭开环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，以便确保植物的正常发育和生长。

本发明的有益效果是：

本发明所选材料都是农业、工业废弃物，制作工艺较简单，成本低廉，适应性强、工程操作简易，能够快速实现矿石渣山的水土保持、植被绿化。该快速建植土工材料中所填充的活性污泥中含有大量具有生物活性的微生物，有机质含量较高，能够促进植被的生长，具有透水性强、植生性优良的特点。本发明以三维土工塑料网、复合植物纤维、混合活性污泥、肥料、生物菌剂、植物种子等材料为主材，都是可降解的，具有环保性，从铺设完成到后期该土工材料腐烂，具有持续为动植物提供营养的功能。本发明用于覆盖渣山护坡，有保水、保墒、防雨水冲刷的作用，能够同时实现边坡安全、水土保持和景观效应。

附图说明

图1为实施例1环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料中上/下三维土工塑料网的示意图。

图2为实施例1环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的结构示意图。

图3为实施例1环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的铺设效果图。

其中1-上三维土工塑料网，2-上层植物纤维层，3-带有种子的营养层，4-下层植物纤维层，5-下三维土工塑料网。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于应用目的和自然地理条件不同，材料比例和种子种类也会产生相应变化，因此在不违背本发明的实质和保护范围的前提下，可对本发明中关键参数做适当调整。

实施例1一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料

(一)组成

一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料如图2所示，结构顺序由上而下依次为上三维土工塑料网1、上层植物纤维层2、带有种子的营养层3、下层植物纤维层4、下三维土工塑料网5；规格为幅宽2.0m，厚度为20-25mm。

其中上/下三维土工塑料网1/5的结构如图1所示，是以玉米为原材料制成的pp聚丙烯可降解塑料网。

上/下植物纤维层2/4均为复合植物纤维层，该复合植物纤维层包含有麦秸、玉米秸秆和椰丝，需进行破碎处理，优选地，所述麦秸、玉米秸秆和椰丝按质量比2:2:1的比例进行投料。

位于上/下植物纤维层2/4之间的是带有种子的营养层3，厚度优选为厚度为5-10mm，该带有种子的营养层3包含有混合活性污泥、肥料、微生物菌剂和植物种子，其中混合活性污泥是由按质量百分比66％的活性污泥(含水率为65％)和34％的稻草混合而成，活性污泥和稻草需进行破碎处理，活性污泥来自污水处理厂，稻草来自农田；肥料选用的是13-6-21的硝态氮-硫酸钾型复合肥40％，其中各成分含量为钾65.5％、氮13.5％、硫14％、氧15％；微生物菌剂为粉剂，所述微生物菌剂包括固氮菌、放线菌、光合细菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌等；植物种子取决于该材料应用的自然、地理条件和项目实施的目的，选择适应当地立地气候条件的本土植物品种。

上/下植物纤维层2/4和带有种子的营养层3是通过以玉米为原材料制成的pp聚丙烯可降解塑料线和上/下三维土工塑料网1/5缝纫进行定型。

(二)一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的制备方法

包括如下步骤：

(1)将成捆的麦秸、玉米秸秆、椰丝三种植物纤维按质量比2：2：1的比例，经人工进入破碎混合机，将三种植物纤维混合均匀并破碎。

(2)破碎混匀的植物纤维通过鼓风机进入布料器，通过布料器均匀撒布于传送带，形成下层植物纤维层4。

(3)将活性污泥和稻草按比例用搅拌器混合均匀形成混合活性污泥，再将混合活性污泥、肥料、微生物菌剂、植物种子通过搅拌器混合均匀，并通过营养层布料器均匀撒布于下层植物纤维层上，形成带有种子的营养层3。

(4)将破碎混匀的植物纤维通过鼓风机进入布料器，通过布料器均匀撒布于带有种子的营养层3上，形成上层植物纤维层2。

(5)将上述制成的下层植物纤维层4、带有种子的营养层3和上层植物纤维层2进入缝纫机，进行可降解塑料线、上三维土工塑料网1和下三维土工塑料网5的缝合定型，形成指定规格的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，结构如图2所示。

(三)一种环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的施工方法

(1)施工准备：根据施工要求，提前准备好施工所需的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料、铺设器械、固定钉、人员分配等。

(2)坡面清理：清除渣山坡面不稳定的石块或杂物，不得有松石、危石，坡面应顺直、平滑、平整且稳定，对于不稳定的坡面应采用特殊锚固的方法，基质内无工程垃圾和大的石块、杂草等突起物。

(3)测量放样：明确环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料的铺设范围，标记土工材料的铺设地点，并标记固定钉的位置。

(4)挖坡顶和坡脚锚固沟：坡顶的宽和坡脚锚固沟的深一般不小于20cm，原土放在远离坡面的一侧备用。

(5)铺设覆盖环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料：铺设时，由边坡自上而下进行，上下左右要紧密贴合，相邻环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料搭接宽度为10cm，搭接处用u型钉固定紧实(每平米固定物不少于一个)。

(6)铺设完毕在锚固沟底用u型钉固定，锚固沟回填原土压牢，并播种与环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料内相同的植物种子，最后把预留的环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料折盖在土壤上，并用u型钉固定。铺设示意图如图3所示。

(7)养护：该快速建植土工材料的养护要根据一年四季不同季节的特点采取适当的养护措施，养护周期一般为45天，至成坪期间不允许随意揭开环保型生物活性渣山护坡快速建植土工材料，以便确保植物的正常发育和生长。