[发明专利]一种离子型稀土矿山生态护坡砌块及其生态护坡系统

说明书

技术领域

本发明涉及生态护坡技术，尤其是涉及一种离子型稀土矿山生态护坡砌块及其生态护坡系统。

背景技术

稀土是镧、铈和镨等17种稀有元素的总称，我国的稀土矿分为重稀土和轻稀土两类，重稀土以南方离子型稀土为主，轻稀土以北方稀土为主。稀土是一组同时具有电、磁、光以及生物等多种特性的新型功能材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高新技术领域和国防建设的重要基础材料。南方稀土矿富含钇、镝、铽等中重稀土元素而成为信息技术、能源技术、生物技术等现代高新技术和国防等尖端领域的重要基础材料，是我国的优势矿产资源和战略资源。

南方稀土矿床类型为“风化壳型”，南方离子型稀土矿山在风化过程中易形成形态各异的风化壳，薄则数厘米，厚则数十米，稀土元素主要以阳离子状态存在于稀土矿物中，并吸附在高岭土、蒙脱石等矿物上。南方离子型稀土矿的开采工艺有池浸工艺、堆浸工艺和原地浸矿工艺，目前主要采用原地浸矿工艺对稀土矿进行开采。池浸工艺和堆浸工艺原理相同，池浸工艺用水泥池作浸取槽，使用浸矿剂把浸取槽中的稀土置换出来，收集稀土富集液后在沉淀池用草酸沉淀稀土。堆浸工艺和池浸工艺不同之处是稀土在堆浸场中被置换出来，相对效率更高。原地浸矿工艺将浸矿溶液通过网格布置的注液井直接注入天然埋藏条件下的风化矿体，在静压渗浸条件下，浸矿剂溶液中的阳离子将吸附在粘土表面的稀土离子交换下来形成母液，母液从收液工程系统流出，用草酸沉淀母液中的稀土。

堆浸和池浸工艺对地表植被直接破坏，开采后的山头植被和有效土层基本全部剥离，基岩裸露，开采中产生大量尾砂占压土地，对堆置场地原有生态系统造成破坏。“原地浸矿”工艺方法虽然克服了池侵、堆浸工艺的许多缺点，但因需开挖大量的注液井、水封井和集液沟，对矿山植被与地貌造成了一定程度的破坏，大量酸性侵矿剂和顶水通过注液井注入地下矿层，对山体原有的岩土应力平衡状态造成破坏，地层扰动明显，易诱发滑坡。传统池、堆浸工艺“搬山运动”式开采对矿区植被破坏严重，直接损毁大量山地、林地，产生大面积失去植被和表土保护的裸露采场，同时产出大量堆存于采场附近的尾砂、废土。矿体的赋存条件亦决定了其可能引发和加剧滑坡地质灾害的可能性，离子型稀土矿的矿体均赋存于风化壳内，从含矿地层的富水性分析，含矿体的全风化层以及上部的残坡积层，自然状态下均可赋存较为丰富的潜水，其富水性、透水性均较好，为含水层，而作为矿体底板的是半风化—未风化的基岩， 其岩层的富水性、透水性均差，可视为隔水层。

据调查，南方某市共有废弃稀土矿区500多个，因稀土开采直接损毁的山地、林地面积达122.24平方公里，尾砂累计积存量达19117万吨，这个地区所有稀土矿区的地质灾害防治、生态环境的恢复预计费用高达380亿元。因此，对离子型稀土矿山进行生态防护，避免地质灾害的发生，实现区域社会经济可持续发展，具有重要意义。

目前，离子型稀土矿山边坡生态护坡的方法主要有由抗滑挡土墙、锚杆锚固、格构梁、锚钉墙、削方减载等岩土工程措施和生物措施联合防护的方式。其中挡土墙作为支承路基填土、自然边坡及山坡土体等的支挡构筑物，可以防止填土或土体变形失稳，我国目前常用的挡土墙形式为重力式挡土墙结构形式。重力式挡土墙依靠结构自重和挡土墙底面与基础之间摩擦力来抗倾覆和抵抗土压力作用以保持工程结构和边坡土体的稳定性，因其体积、重量较大，施工开挖土方量大，施工费用较高，重力式挡土墙的施工高度及在软弱地基的应用受到了一定限制。护坡互嵌式砌块挡土墙对地基承载力要求较低；与重力式挡土墙相比，墙身体积更小，施工时可减小土方工作量，具有生态和景观功能且组合方式灵活，因此，互嵌式砌块挡土墙在这几年发展很快，但是目前我国还没有适合离子型稀土矿山护坡的生态砌块及其生态护坡系统。