一种煤炭开采后的生态修复方法与流程

1.本发明属于土壤生态修复领域，特别涉及一种煤炭开采后的生态修复方法。


背景技术：

2.矿山生态环境治理及修复则是地方环境可持续发展的关键。据此，综合利用恢复生态学、资源经济性原理及方法，对废弃矿山土地生产力修复及矿山生态系统维护进行探究分析具有非常重要的意义。
3.由于矿产资源开采是人类活动中最大规模改变地表景观、破坏地表生态系统的活动，其中露天采矿场采空区主要生态重建方式为天然植被恢复、人工促进植被恢复两种类型。配合蓄水重建、挖深垫浅技术、农林重建等措施，可促使植被加速恢复；而尾矿场生态重建主要利用人工绿化的方式，通过矸石生态重建、塌陷区生态重建，促使生态恢复；排土场生态重建主要用技术为排土场土壤植被恢复、排土场土壤稳定技术、植被物种筛选配置技术等；塌陷区生态重建主要依据矿区采矿塌陷区重建后发展方向，综合考虑农业、水产养殖、建筑等因素，制定对应的生态重建方案，传统的废弃矿山修复区生态安全屏障建设方法所能保持的时间不长，效率较差，经建设的矿山易再次荒废。


技术实现要素：

4.针对传统的废弃矿山修复区生态安全屏障建设方法所能保持的时间不长，效率较差，经建设的矿山易再次荒废的缺陷，本发明提供一种煤炭开采后的生态修复方法，能够提升开采后的稀土矿区土壤中的细菌数量和种类、改善土壤生态。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种煤炭开采后的生态修复方法，包括以下步骤：s1、在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，存放3-5天，并在0.5-0.8亩范围内取重量为3-5g土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、湿度和营养状况进行检测；s2、配置ph为7.5-9.5的生石灰和碳酸盐碱性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的碱性溶液，使之浸入酸性泥土中，进行中和；s3、配置ph为5.5-6.5的石膏和硫磺粉末酸性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的酸性溶液，使之浸入碱性泥土中，进行中和；s4、根据检测土壤的湿度，添加适量清水，使清水与土壤混合，保证所有土壤处于同一有效湿度；s5、根据检测土壤的营养状况，定期定量向土壤中添加动物粪便，保持土壤肥效，进行养护；s6、在养护完毕后的土壤播种草本植物种子，具体为：柱花草种子、山毛豆种子、木豆种子、紫花苜蓿种子、香根草种子、马唐草种子和两耳草种子；s7、以亩为单位向土壤内添加动物，观察情况，并在后续逐步添加其他复杂性动
物；s8、根据矿山规模以及边坡的稳定程度，建造石砌护坡，保证边坡的稳定性。
6.矿区开采后土壤环境受到破坏，细菌多样性和细菌种类下降，本发明利用动物粪便处理矿区，提高矿区土壤中细菌多样性和种类，同时在经过动物粪便处理后的矿区土壤中富含植被生长所需的碳磷钾以及有机质等营养物质，因此在动物粪便处理后的矿区土壤上种植植被，使开采后的稀土矿区植物覆盖度逐年增加，在修复第三年时覆盖了浓密的植被，并且通过植被吸引生态物种为矿区土壤进行生态修复，恢复矿区的生态特征。经过土壤改良和植被修复，土壤细菌遗传多样性和种类逐年增加，修复后第二、三年土壤细菌的大部分指标已经大于开采前和开采后土壤，植被修复不仅对稀土矿区土壤环境恢复的效果比较明显，而且保持了较高的细菌群落的遗传多样性。
7.优选的，步骤s5中添加的动物粪便为鸡粪，施加量为3kg/m2。
8.优选的，步骤s5中养护的时间为最少不少于3周，最多不高于6周。
9.优选的，步骤s7中单位范围内添加的动物具体为每亩添加3-5kg的蚯蚓。
10.优选的，步骤s6中柱花草种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；山毛豆种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；木豆种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；紫花苜蓿种子按照行距为20-30cm、列距为30-40cm进行施播；香根草种子按照行距为8-12cm、列距为8-12cm进行施播；马唐草种子按照行距为8-12cm、列距为10-15cm进行施播；两耳草种子按照行距为10-15cm、列距为10-15cm进行施播。
11.优选的，步骤s6中草本植物自然生长的时间为1-3年。
12.优选的，步骤s6中的草本植物种子的施播量分别为：柱花草种子0.05-0.08kg/m2、山毛豆种子0.05-0.1kg/m2、木豆种子0.03-0.04kg/m2、紫花苜蓿种 子0.02-0.04kg/m2、香根草种子0.01-0.03kg/m2、马唐草种子0.01-0.03kg/m2和两耳草种子0.01-0.03kg/m2。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、本发明对废弃矿山修复区生态安全屏障的建设的过程简单，效果明显，可从土壤的酸碱度、湿度以及营养状况多个层面进行处理，提高了土壤质量，利于加速改善、缩短修复建设的周期，同时播撒肥料为植被生长提供了良好的条件，动物改善了土壤的通气性和透水性，石砌护坡结构稳定，可高效达到防漏、阻拦的目的。
14.2、采用本发明的方案，经过土壤的改良，以及播种的草本植物种子自然生长，形成植被，完成土壤的生态修复；经过修复，开采后的稀土矿区土壤当中的细菌菌落和数量均得到了较大的提升，土壤生态得到了明显的改善和恢复。
实施方式
15.下面结合实施例对本发明作进一步说明，在实施例中，如无特殊说明，则所用的技术手段均为本领域的常规技术手段。
实施例
16.一种煤炭开采后的生态修复方法，包括以下步骤：s1、在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，存放3天，并在0.5亩范围内取重量为3g土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、
湿度和营养状况进行检测；s2、配置ph为7.5的生石灰和碳酸盐碱性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的碱性溶液，使之浸入酸性泥土中，进行中和；s3、配置ph为5.5的石膏和硫磺粉末酸性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的酸性溶液，使之浸入碱性泥土中，进行中和；s4、根据检测土壤的湿度，添加适量清水，使清水与土壤混合，保证所有土壤处于同一有效湿度；s5、根据检测土壤的营养状况，定期定量向土壤中添加鸡粪，施加量为3kg/m2，保持土壤肥效，进行养护，养护的时间为最少不少于3周，最多不高于6周。；s6、在养护完毕后的土壤播种柱花草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、马唐草和两耳草，柱花草种子施播量为0.05kg/m2，按照行距为15cm、列距为20cm进行施播；山毛豆种子施播量为0.05kg/m2，按照行距为15cm、列距为20cm进行施播；木豆种子施播量为0.03kg/m2，按照行距为15cm、列距为20cm进行施播；紫花苜蓿种子施播量为0.02kg/m2，按照行距为20cm、列距为30cm进行施播；香根草种子施播量为0.01kg/m2，按照行距为8cm、列距为8cm进行施播；马唐草种子施播量为0.01kg/m2，按照行距为8cm、列距为10cm进行施播；两耳草种子施播量为0.01kg/m2，按照行距为10cm、列距为10cm进行施播。自然生长的时间为3年。
17.s7、向土壤内添加3kg/亩的蚯蚓，观察情况，并在后续逐步添加其他复杂性动物；s8、根据矿山规模以及边坡的稳定程度，建造石砌护坡，保证边坡的稳定性。
实施例
18.一种煤炭开采后的生态修复方法，包括以下步骤：s1、在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，存放5天，并在0.8亩范围内取重量为5g土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、湿度和营养状况进行检测；s2、配置ph为9.5的生石灰和碳酸盐碱性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的碱性溶液，使之浸入酸性泥土中，进行中和；s3、配置ph为6.5的石膏和硫磺粉末酸性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的酸性溶液，使之浸入碱性泥土中，进行中和；s4、根据检测土壤的湿度，添加适量清水，使清水与土壤混合，保证所有土壤处于同一有效湿度；s5、根据检测土壤的营养状况，定期定量向土壤中添加鸡粪，施加量为3kg/m2，保持土壤肥效，进行养护，养护的时间为最少不少于3周，最多不高于6周。；s6、在养护完毕后的土壤播种柱花草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、马唐草和两耳草，柱花草种子施播量为0.08kg/m2，按照行距为20cm、列距为30cm进行施播；山毛豆种子施播量为0.1kg/m2，按照行距为20cm、列距为30cm进行施播；木豆种子施播量为0.04kg/m2，按照行距为20cm、列距为30cm进行施播；紫花苜蓿种子施播量为0.04kg/m2，按照行距为30cm、列距为40cm进行施播；香根草种子施播量为0.03kg/m2，按照行距为12cm、列距为12cm进行施播；马唐草种子施播量为0.03kg/m2，按照行距为12cm、列距为15cm进行施播；两耳草种子施播量为0.03kg/m2，按照行距为15cm、列距为15cm进行施播。自然生长的时间为3年。
19.s7、向土壤内添加5kg/亩的蚯蚓，观察情况，并在后续逐步添加其他复杂性动物；s8、根据矿山规模以及边坡的稳定程度，建造石砌护坡，保证边坡的稳定性。
实施例
20.一种煤炭开采后的生态修复方法，包括以下步骤：s1、在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，存放4天，并在0.6亩范围内取重量为4g土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、湿度和营养状况进行检测；s2、配置ph为8.0的生石灰和碳酸盐碱性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的碱性溶液，使之浸入酸性泥土中，进行中和；s3、配置ph为6.0的石膏和硫磺粉末酸性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的酸性溶液，使之浸入碱性泥土中，进行中和；s4、根据检测土壤的湿度，添加适量清水，使清水与土壤混合，保证所有土壤处于同一有效湿度；s5、根据检测土壤的营养状况，定期定量向土壤中添加鸡粪，施加量为3kg/m2，保持土壤肥效，进行养护，养护的时间为最少不少于3周，最多不高于6周。；s6、在养护完毕后的土壤播种柱花草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、马唐草和两耳草，柱花草种子施播量为0.06kg/m2，按照行距为18cm、列距为26cm进行施播；山毛豆种子施播量为0.08kg/m2，按照行距为18cm、列距为25cm进行施播；木豆种子施播量为0.04kg/m2，按照行距为18cm、列距为24cm进行施播；紫花苜蓿种子施播量为0.03kg/m2，按照行距为25cm、列距为25cm进行施播；香根草种子施播量为0.02kg/m2，按照行距为10cm、列距为10cm进行施播；马唐草种子施播量为0.02kg/m2，按照行距为10cm、列距为13cm进行施播；两耳草种子施播量为0.02kg/m2，按照行距为12cm、列距为12cm进行施播。自然生长的时间为3年。
21.s7、向土壤内添加4kg/亩的蚯蚓，观察情况，并在后续逐步添加其他复杂性动物；s8、根据矿山规模以及边坡的稳定程度，建造石砌护坡，保证边坡的稳定性。
22.应用例1以实施例1的方法对某煤炭开采后荒废的土地进行修复，修复面积为1亩。从步骤s6播种开始的3年内，每年的6月中旬采集进行修复处理后的土壤样品、以矿区附近未受到破坏的土壤为对照(代表开采前土壤)、以及修复处理前(代表开采后土壤)的土壤样各5个样品。修复后土壤样品取样区面积500m2，每50m2设1个取样点，用无菌铲在20cm的土层分别采集土壤样品，每一取样点取土500g，充分混匀后用无菌塑料袋分装，接着在实验室中进行细菌培养分离。
23.通过各年份的土壤细菌的遗传聚类分析，发现土壤细菌间的遗传距离在0.60-0.93之间，植被修复后土壤细菌类群数有一定程度的上升。说明经过人工植被修复后，土壤中出现了新的细菌类型，这些新的细菌类型可能是人工植被修复过程或者是从周围环境中转移进来的。并且经过3年的修复，土壤中的细菌属的种类明显增加，修复后第二、三年土壤细菌的大部分指标已经大于开采前和开采后土壤，说明植被修复对于保持土壤细菌群落多样性具有明显的效果。经过土壤改良和植被修复，土壤细菌遗传多样性和种类逐年增加，反映了植被修复不仅对稀土矿区土壤环境恢复的效果比较明显，而且保持了较高的细菌群落
的遗传多样性。
24.应用例2按照实施例3的方法，对某煤炭开采后荒废的土地进行修复，修复面积为1亩。从步骤s6播种后的第3年内，每隔3个月对土壤进行取样检测土壤中重金属含量，修复后土壤样品取样区面积500m2，每50m2设1个取样点，用无菌铲在20cm的土层分别采集土壤样品，每一取样点取土500g，充分混匀后用无菌塑料袋分装，接着在实验室中进行重金属含量测量。
25.在修复后的第3年内，土壤中各重金属含量相比于修复前已经有了大幅度的下降，并且在第三年中还有持续下降的趋势，可见实施例3的方法对土壤修复具有很好的效果。
26.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，存放3-5天，并在0.5-0.8亩范围内取重量为3-5g土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、湿度和营养状况进行检测；s2、配置ph为7.5-9.5的生石灰和碳酸盐碱性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的碱性溶液，使之浸入酸性泥土中，进行中和；s3、配置ph为5.5-6.5的石膏和硫磺粉末酸性水溶液，根据各个范围内土壤酸碱度，添加适量的酸性溶液，使之浸入碱性泥土中，进行中和；s4、根据检测土壤的湿度，添加适量清水，使清水与土壤混合，保证所有土壤处于同一有效湿度；s5、根据检测土壤的营养状况，定期定量向土壤中添加动物粪便，保持土壤肥效，进行养护；s6、在养护完毕后的土壤播种草本植物种子，具体为：柱花草种子、山毛豆种子、木豆种子、紫花苜蓿种子、香根草种子、马唐草种子和两耳草种子；s7、以亩为单位向土壤内添加动物，观察情况，并在后续逐步添加其他复杂性动物；s8、根据矿山规模以及边坡的稳定程度，建造石砌护坡，保证边坡的稳定性。2.根据权利要求1所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s5中添加的动物粪便为鸡粪，施加量为3kg/m2。3.根据权利要求1所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s5中养护的时间为最少不少于3周，最多不高于6周。4.根据权利要求1所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s6中柱花草种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；山毛豆种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；木豆种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进行施播；紫花苜蓿种子按照行距为20-30cm、列距为30-40cm进行施播；香根草种子按照行距为8-12cm、列距为8-12cm进行施播；马唐草种子按照行距为8-12cm、列距为10-15cm进行施播；两耳草种子按照行距为10-15cm、列距为10-15cm进行施播。5.根据权利要求1所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s7中单位范围内添加的动物具体为每亩添加3-5kg的蚯蚓。6.根据权利要求4所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s6中植物自然生长的时间为1-3年。7.根据权利要求4所述的煤炭开采后的生态修复方法，其特征在于：步骤s6中的草本植物种子的施播量分别为：柱花草种子0.05-0.08kg/m2、山毛豆种子0.05-0.1kg/m2、木豆种子0.03-0.04kg/m2、紫花苜蓿种子0.02-0.04kg/m2、香根草种子0.01-0.03kg/m2、马唐草种子0.01-0.03kg/m2和两耳草种子0.01-0.03kg/m2。

技术总结
本发明公开一种煤炭开采后的生态修复方法，在矿区开采前，将矿山表层和亚表层的土壤挖走，储存在适宜环境中，待矿山开采完毕后，将储存的土壤放回原处，并在单位范围内取一定数量土壤，进行化验，对土壤的酸碱度、湿度和营养状况进行检测，最后种植草本植进行生态修复。本发明对废弃矿山修复区生态安全屏障的建设的过程简单，效果明显，可从土壤的酸碱度、湿度以及营养状况多个层面进行处理，提高了土壤质量，利于加速改善、缩短修复建设的周期，同时播撒肥料为植被生长提供了良好的条件，动物改善了土壤的通气性和透水性，石砌护坡结构稳定，可高效达到防漏、阻拦的目的。阻拦的目的。


技术研发人员：廖炜明 涂桥桥 廖伟敏 曹水英
受保护的技术使用者：福建领航建设集团有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/8