[发明专利]一种露天矿排土场生态再造海绵结构及其应用

说明书

本发明公开了一种露天矿排土场生态再造海绵结构及其应用。所述露天矿排土场生态再造结构为布置于排土场基质层上的三层型海绵生态结构；由下至上，三层型海绵生态结构包括隔水层、涵水层和表土生态层；隔水层的厚度为100～200cm，隔水层的渗透系数为0.35～0.7m/d，压实度为1200～1400KPa；涵水层的厚度为150～250cm，涵水层的渗透系数为10～20m/d，压实度为800～900KPa；表土生态层的厚度为40～60cm；可以通过探地雷达监测土层厚度与含水率。本发明生态再造海绵结构对于植被的生长和物种繁衍具有较好的长期效应，促进了物种的生长与生态系统的稳定，使排土场植被多样性、丰富度及生物量均达到较好的水平；与排土场的汇流工程设计相结合，使排土场的水分得到充分的保存和有效利用，大幅度地提高了露天煤矿的生态重构效果。

技术领域

本发明涉及一种露天矿排土场生态再造海绵结构及其应用，属于土地复垦与生态重建技术领域。

背景技术

大型露天矿排土场是一个人工巨型松散岩土堆积体，“平台-边坡”为基本地貌单元，平台岩土由大型机械分层压实，而边坡自然堆倒岩土松散(图1)。新建排土场非均匀沉降明显，多裂缝和陷穴，植被覆盖度低，其水蚀特征与原地貌相比差别显著，具体体现在3个方面：①表层坚硬的覆土碾压平台和陡坡松散岩土为剧烈水蚀创造了条件；②50～80m的坡长引起坡面密集的细沟状侵蚀；③不均匀沉陷和裂缝造成径流汇集路径具有较大的时空变化特性。另一方面，露天开采中为了高效和容纳更多的岩土排弃物，多采用机械搬运、压实增大排土场容量，往往忽视覆土层次结构、物理性状对生态布局模式的影响，因此，有效可行地构建出涵水率高的海绵型土层结构是半干旱黄土区大型排土场土地复垦和植被恢复的基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种露天矿排土场生态再造海绵结构，本发明生态再造海绵结构与排土场的汇流工程设计相结合，能够使排土场的水分得到充分的保存和有效利用，大幅度地提高露天煤矿的生态重构效果。

本发明所提供的露天矿排土场生态再造海绵结构，为布置于排土场基质层上的三层型海绵生态结构；

由下至上，所述三层型海绵生态结构包括隔水层、涵水层和表土生态层。

上述的生态再造海绵结构中，所述隔水层的厚度可为100～200cm；

所述隔水层由砂石、泥土和粉煤灰经压实形成；

所述隔水层的渗透系数可为0.35～0.7m/d，压实度可为1200～1400KPa。

所述粉煤灰可由燃煤火电厂得到；

所述粉煤灰呈球形，直径在17～40μm范围内的含量为85％以上，平均粒径为30μm左右)，其中主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁和氧化钙。

上述的生态再造海绵结构中，所述涵水层的厚度可为150～250cm，优选2m左右；

所述涵水层可由砂、泥土和粉煤灰经压实形成；

所述涵水层的渗透系数可为10～20m/d，压实度可为800～900KPa。

所述砂石、所述砂和所述泥土皆来自露天煤矿开采分层剥离基质。

上述的生态再造海绵结构中，所述表土生态层的厚度可为40～60cm；

所述表土生态层指的是矿区开采前剥离表土层或人工添加一定有机质的表土层，适合于植被生长。

本发明生态再造海绵结构中的涵水层，是水的动态蓄积并保持水分含量的一个层次，当地表水多时水分会下渗并保持在该层次，地表水少时根系下扎到该层吸收调用水，本发明中表土生态层的厚度为40～60cm，便于根系下扎到涵水层取用水，所以本发明生态再造结构中的涵水层具有缓冲保水的功能与特点，不仅仅是含水的作用，还有生态水涵养功能。