基于建筑渣土充填工程的废弃矿坑复垦方法与流程

文档序号:18469822发布日期:2019-08-20 20:09阅读:1565来源:国知局

本发明涉及矿坑修复再生领域,尤其涉及一种基于建筑渣土充填工程的废弃矿坑复垦方法。



背景技术:

近些年来随着矿石开采量的剧增留下大量露天的废弃矿坑,随着时间的推移,废弃矿坑内会充满水,这些充满水的废弃矿坑一般用来开展渔业养殖,但是我国耕地资源紧张,这些废弃的矿坑用来进行渔业养殖是一种巨大的浪费。

每年的城建工程都会产生大量的建筑渣土,建筑渣土主要成分是砖块、混凝土块、泥土以及少量的钢筋,其中最主要的还是砖块跟混凝土块,目前对于建筑渣土的主要用途还是将其用作修路的道渣,但是修路消耗的建筑渣土十分有限,更多的建筑渣土还是被当作建筑垃圾倾倒到了城郊。将建筑渣土倾倒到城郊即浪费了大量资源,更占用了大量的耕地。

基于上述思路,本发明提供一种基于建筑渣土进行土壤重塑的矿坑修复的方法。



技术实现要素:

本发明针对上述问题,提出了一种基于建筑渣土充填工程的废弃矿坑复垦方法。

本发明采取的技术方案如下:

一种基于建筑渣土充填工程的废弃矿坑复垦方法,包括如下步骤:

s1:将硬质管子伸入矿坑的坑底处,并通过所述管子不断地向矿坑内鼓气;

s2:在通过管子一边向矿坑内鼓气的同时,一边向矿坑内倾倒建筑渣土,当矿坑中的污泥的含水率降至60%时停止倾倒建筑渣土;

s3:进一步向污泥中鼓气直至污泥的含水率降至30%后停止鼓气;

s4:向污泥中倒入秸秆碎沫、果蔬残渣及畜禽粪便,并使维持三者温度为25℃~40℃下发酵240h~280h;

s5:将泥土倾覆在发酵渣的上方。

因为矿坑中是充满水的,一边向矿坑中鼓气一边倾倒建筑渣土有如下益效果:

1、气体会从矿坑的坑底处不断地向上方冒,气体就会不断地从矿坑内离开,而气体从矿坑中离开会带走一定的水分,这样就可以加快水的蒸发速度,加快矿坑的干涸速度;

2、因为建筑渣土的成分主要砖块、混凝土块、泥土及少量钢筋,在建筑渣土倾倒进矿坑内的过程中,四者的密度泥土是最轻且是唯一能够溶解在水中的,当四者被一起被倒进水中时,砖块、混凝土块及钢筋由于自身密度较大,气流无法将其吹浮向水面处,所以砖块、混凝土块及钢筋会自己沉降到矿坑底部,而泥土由于溶解在水中,在气流在吹浮作用下,不会在矿坑底部堆积;

3、一边通气一边倾倒建筑渣土可以使矿坑内的泥浆是均匀稳定,不会出现沉降差异的现象。

当泥浆的含水量降至60%时停止倾倒建筑渣土是因为这个时候泥浆已经浓度较高,粘性较大,一边通气一边倾倒建筑渣土,一些体积较小且密度较小的小砖块及小混凝土块并不会向矿坑底下沉,而会由于泥浆的粘性以及气流的上吹作用,悬浮在泥浆的表面,为了避免这种复垦得到的农田或耕地表土下方不含这些小混凝土块及小砖块,在泥浆的含水量降至60%停止倾倒建筑渣土。

在泥浆含水量由60%降至30%的过程中进一步鼓气是为了加快泥浆干涸,当泥浆的含水量降至30%,其实际上已经是淤泥了,不再是泥浆了。这个过程中会出现沉降,相对于自然状态下的沉降,气流在从矿坑底部向泥浆水面运动的过程中,会带走下层泥浆中的水分,这样可以加快下层泥浆的干涸与沉降。

当泥浆含水量降至30%时,此时放入入秸秆碎沫、果蔬残渣及畜禽粪便进行发酵制备有机肥,提高了土壤的费力,为耕作农作物提高肥力。因为实际上已经是淤泥了,倾倒淤泥上的秸秆碎沫、果蔬残渣及畜禽粪便基本都会留在淤泥的表面,维持发酵温度为10℃~40℃一则是为了能够较快地发酵降解有机物,二则是为了加快淤泥中的水分的挥发。

在发酵完成后,再在泥浆的表面倾覆一层泥土,这种倾覆的泥土的含水量有多少,泥土的后成有多厚,完全取决于修复复垦后的矿坑的用途,如修复复垦后用作水田或农地,这两个用途所需倾覆的泥土含水量以及泥土用量是不一样的。

在本方案中,利用建筑渣土结合鼓气的方法来修复矿坑,修复复垦后的矿坑可以用作水田或者农地,且经由矿坑修复复垦得到的水田或者农地土壤肥力含量高。

可选的,所述管子鼓入的气体的温度为30℃~40℃。

采取这个温度有以下两个有益效果:

1、因为矿坑的水中是含有较多的鱼、虾等水生动物,而鱼虾等动物在倾倒建筑渣土的过程中全部死亡,通入30℃~40℃温度的气体可以加快水中微生物的活性,可以加快鱼虾的尸体分解,鱼虾尸体分解得到肥料会溶解在泥浆中,提高泥浆的肥力;

2、上述温度可以加快泥浆干涸速度。

可选的,所述秸秆碎沫、果蔬残渣及畜禽粪便三者的质量比为3:3:1。

上述配比只有较优配比。

本发明的有益效果是:利用建筑渣土结合鼓气的方法来修复矿坑,修复复垦后的矿坑可以用作水田或者农地,且经由矿坑修复复垦得到的水田或者农地土壤肥力含量高。

具体实施方式:

下面结合各实施案例,对本发明做详细描述。

实施案例1

实施地:浙江德清县某废弃矿坑;矿坑状况:露天,最深处45m深,最浅处距离地面2m,矿坑底部大部分距离地表约20m~30m,地表处的面积为2.27公顷,实施开始时间2011年5月,修复复垦时间2013年6月,矿坑周围全是水田。

修复准备阶段,在矿坑上方搭建人行道、铺设管道搭建输送带。

修复第一阶段,利用鼓风机以及换热器将气体加热至30℃~40℃通过管子(共计1007根管子,管子为钢管,管子的管径为50cm~60cm)将气体鼓进矿坑的底部,气体从矿坑底部不断地冒上来,通过输送带将矿坑内倾倒建筑渣土,一边倾倒建筑渣土一边鼓气,并不断检测泥浆的含水量,当矿坑内基本全是水时,控制每根管子的出气速度为3m2/s,当开始倾倒建筑渣土时,逐渐降低每根管子的出气速度,并且适当调整建筑渣土投放速度。

修复第二阶段,矿坑内的水逐渐变成泥浆,泥浆的液面贴近地表,泥浆的的含水量为60%左右,此时停止投放建筑渣土,调整每根管子的出气速度为1m2/s,并以这个气体速度吹至泥浆的含水量降至30%,此时泥浆已经变成淤泥,此时停止鼓气,利用吊车将管子从泥浆中拔出,令淤泥在自然状态下干燥沉降一段时间,当淤泥的沉降至距离地表约1m时开始下一步修复作业,完成第二阶段的时间为2012年3月。

修复第三阶段,将稻草碎渣、青菜叶以及鸡鸭粪便按3:3:1的比例混合后倾倒泥浆表面,发酵物的厚度为10cm,露天环境下发酵,白天日照状态下,发酵物的温度可高达40℃,夜晚温度较低可在发酵物表面加盖草垫对发酵物进行保温,第二天日出时分再拿掉草垫,这个过程维持20天,若碰到有较多的阴雨天气天数较多时,适当延长发酵时间。发酵这个过程中矿坑中的淤泥会自己进一步沉降干涸。

修复第四阶段,因为此矿坑附近是水田,所以此矿坑修复后用作水田来种植水稻,所以此阶段将湿润的土壤倾倒矿坑中,并且撤去人行道及输送带等设备,利用耕田机将湿润的土壤与肥料充分混合,并且在用耕田机混合土壤与肥料时,不断补充土壤,使得矿坑的表面与地表平齐。完成此轮修复已经12年6月。此时矿坑修复完成,但此时矿坑还无法进行农作物耕种,因为此时砖块与混凝土块之间依然有空隙,泥土依然会渗进去,矿坑表面的土壤依然会出现较大的沉降,此时若直接用来种植水稻,会出现因排水不畅而导致水稻死亡欠收。所以完成修复后的第一年不种植水稻,让其再自然沉降一年。

自然沉降一年之后,矿坑中砖块与混凝土块内基本已经充满泥土,矿坑表面的泥土已经基本不会再沉降,在表面再垫一层湿润的土壤后,使得矿坑的土壤面与地表接近平齐,即可种植水稻。

实施案例2

实施地:浙江长兴县某废弃矿坑;矿坑状况:露天,最深处42m深,最浅处距离地面2m,矿坑底部大部分距离地表约25m左右,地表处的面积为3.27公顷,实施开始时间2012年7月,修复复垦时间2013年10月,矿坑周围全是苗木基地。

修复准备阶段,在矿坑上方搭建人行道、铺设管道搭建输送带。

修复第一阶段,利用鼓风机以及换热器将气体加热至30℃~40℃通过管子(共计2000根管子,管子为钢管,管子的管径为50cm~60cm)将气体鼓进矿坑的底部,气体从矿坑底部不断地冒上来,通过输送带将矿坑内倾倒建筑渣土,一边倾倒建筑渣土一边鼓气,并不断检测泥浆的含水量,当矿坑内基本全是水时,控制每根管子的出气速度为3m2/s,当开始倾倒建筑渣土时,逐渐降低每根管子的出气速度,并且适当调整建筑渣土投放速度。

修复第二阶段,矿坑内的水逐渐变成泥浆,泥浆的液面贴近地表,泥浆的的含水量为60%左右,此时停止投放建筑渣土,调整每根管子的出气速度为1m2/s,并以这个气体速度吹至泥浆的含水量降至30%,此时泥浆已经变成淤泥,此时停止鼓气,利用吊车将管子从泥浆中拔出,完成第二阶段的时间为2013年1月。

修复第三阶段,因为1月份温度太低,发酵速度慢,所以在完成第二阶段修复后,先在淤泥表面再堆放一层干燥的土壤,将矿坑表面垫高之距离地表0.4m处,待其自然沉降干燥4个月后再进行发酵。进入5月后,将稻草碎渣、青菜叶以及鸡鸭粪便按3:3:1的比例混合后倾倒泥浆表面,发酵物的厚度为10cm,露天环境下发酵,白天日照状态下,发酵物的温度可高达50℃,为避免过高温度导致微生物死亡,白天日照下每隔3~4个小时对发酵物洒一次冷水,这个过程维持20天,5月份即使阴雨天气温度也依然高于10度,所以无需进行保温处理或者延长发酵时间。

修复第四阶段,因为5月过后的6月与7月是江南传统的梅雨季节,降雨会有助于矿坑内土壤的进一步沉降,所以6月与7月让矿坑内的土壤自然沉降2个月。

修复第五阶段,因为此矿坑附近是苗木基地,所以此矿坑修复后用作农地来种植蔬菜,所以此阶段将湿润的土壤倾倒矿坑中,并且撤去人行道及输送带等设备,利用耕田机将湿润的土壤与肥料充分混合,并且在用耕田机混合土壤与肥料时,不断补充土壤,使得矿坑的表面与地表平齐。利用8月与9月干热少雨的特点,让土壤变干,此时即完成了对土壤的修复,因为此时已经经过接近5个月的自然沉降,矿坑表面的土壤会进一步出现大幅度沉降,且进入10月以后至次年6月都是降水较少的季节,矿坑内不会出现内涝现象,所以该年10月即用来种植蔬菜。

基于季节特点以及各种蔬菜的生长特性,在当年10月在矿坑内播种下土豆、芹菜以及萝卜。

进入14年9月后,因为土壤会出现少量的沉降,为了能种植更多种类的农作物,因此再向矿坑中填一层土壤,即彻底完成修复。

以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此即限制本发明的专利保护范围,凡是运用本发明说明书内容所作的结构变换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的保护范围内。

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