煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术.pdf

本发明公开了一种煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，包括如下步骤：1)进行煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统；2)对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火；3)煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆；4)封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆；5)喷播灌草植物种子；6)铺设防护材料。本发明利用喷附植被恢复生态浆为植物的生长提供了土壤条件，同时利用喷浆技术降低了施工用土量、成本，并且能够克服一些施工运输困难的问题。由于使用的是灌草植被，避免乔木根系乔木主根深入内层引导水流渗透，诱发矸石氧化增温；并且当重新应用煤矸石作为能源物质进行应用时，不会产生对乔木林分的损坏。由于形成的土壤层适宜灌草植被生长，符合生态学原理，后期植被群落能够稳定持续，产生良好的生态效应。

1.  一种煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于包括如下步骤：
1)、进行煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统；
2)、对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火；
3)、煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆；
4)、封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆；
5)、喷播灌草植物种子；
6)、铺设防护材料。

2.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统步骤包括：对煤矸石山进行地形整理，设置分级马道、坡脚拦挡、适度平整坡面，保证坡体稳定；并根据坡面的径流汇流情况，布设截水、汇水、排水沟渠，对可能对坡面发生冲刷影响的径流进行拦截、分级有序排导。

3.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火步骤包括：通过对现有火源点位置根据着火点深度和面积布设灌注孔，灌注碱性灭火浆。

4.  根据权利要求3所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的碱性灭火浆包括：
膨润土         40～50    重量份
石灰           8～10     重量份
聚磷酸铵       0.1～0.12 重量份。

5.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆步骤包括：在煤矸石山灭火工程完工1天后，在其表面利用工程喷射机械喷灌碱性封闭调和浆，调配浆与水的调制重量比例为5∶3，在表层形成5-10cm的封闭层。

6.  根据权利要求5所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的碱性封闭浆包括：
膨润土        10～15    重量份
种植壤土      30～45    重量份
粉煤灰        5～8      重量份
聚磷酸铵      0.1～0.12 重量份。

7.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆步骤包括：在碱性封闭调和浆施工结束2-5天后，在其表层利用工程喷射机械喷射植被恢复生态浆，在喷射作业时植被恢复生态浆干物质与水的混合重量比为4∶3，喷射厚度为5-8cm，所述的恢复生态浆包括：
泥炭       60～65  重量份    保水剂1～2 重量份
粘合剂     1～1.5  重量份    膨胀蛭6～8 重量份
膨润土     18～20  重量份    有机肥6～8 重量份
长效缓释肥 1～2    重量份    沸石4～5   重量份
种植土     180～200重量份。

8.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的喷播灌草植物种子步骤包括：在植被恢复生态浆表层利用工程喷射机械喷附灌草植物种子，在喷射作业时将灌草植物种子、木纤维、保水剂利用水剂充分搅拌混合后喷射到植被恢复浆的外表面，在喷射作业时干物质与水的混合重量比为比例为1∶4，喷射厚度为1-2cm，配方为：
木纤维    10～12  重量份
粘合剂    1～1.2  重量份
植物种    2～3    重量份。

9.  根据权利要求1所述的煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，其特征在于所述的所述的铺设防护材料步骤包括：待灌草种子喷射层定型后在坡面铺设纤维毯或无纺布，自上而下铺设，相邻覆盖之间搭接5-10cm，与坡面充分接触并用Φ3毫米镀锌U形铁钉固定，铁钉间距1-1.5m，梅花形交错布设，施工后立即喷水，保持坡面湿润直至种子发芽。

煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术
技术领域
本发明涉及一种植被恢复技术，更特别的涉及一种煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术。
背景技术
由于社会发展对能源的迫切需求带动了煤矿的大量开采，煤矿的开采过程中会产生一定比例的煤矸石，煤矸石的排放和管理一直是煤矿企业面临的一项棘手的问题。大量煤矸石的堆放会占用土地资源、影响景观，形成水土流失和扬尘的物质源，对于一些含硫量高的煤矸石，大量堆积还会发生自燃现象、污染空气；并且含硫量高的煤矸石明显偏酸性，直接会对土壤和水体产生酸化污染等；同时能自燃的煤矸石自身具有较高的热量值，是一种劣质煤，是一种可利用能源物质，只是当前还没有充分利用，急需实施作为贮备能源植物进行保护、保存。面对煤矸石的这些问题和特点，迫切需要有效的技术手段实施煤矸石能源的保护和煤矸石山生态环境的恢复改善。
发明内容
本发明的目的之一是通过对煤矸石山自燃因子调控，将煤矸石作为低品位矿产资源以煤矸石山的形式进行封存，保存、保护好这一贮备能源材料。
本发明的第二个目的是克服煤矸石山生态恢复工程中因立地条件中植被生长限制性因子，营造适宜灌草植被群落生长的土壤条件，并结合喷播灌草植物种籽，遵循自然规律，通过人工促进植被自然恢复。
本发明的第三个目的是通过本项技术的实施改变以往在煤矸石山表面覆土1-2m进行造林绿化的传统做法，减少由于客土对其它区域表土和生态环境的破坏，并且能够有效实施生态型植被恢复，降低植被恢复成本。
本发明的这些和其它目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。
本发明的煤矸石山阻燃和生态植被恢复技术，包括如下步骤：
1)、进行煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统；
2)、对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火；
3)、煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆；
4)、封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆；
5)、喷播灌草植物种子；
6)、铺设防护材料。
在本发明的煤矸石山阻燃和生态植被恢复技术中，所述的煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统步骤包括：对煤矸石山进行地形整理，设置分级马道、坡脚拦挡、适度平整坡面，保证坡体稳定；并根据坡面的径流汇流情况，布设截水、汇水、排水沟渠，对可能对坡面发生冲刷影响的径流进行拦截、分级有序排导。
所述的对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火步骤包括：通过对现有火源点位置根据着火点深度和面积布设灌注孔，灌注以膨润土、生石灰碱性配浆材料、高分子有机物质煤矸石自燃抑制剂为主要调配材料的碱性灭火浆，阻止空气与煤矸石的接触，达到灭除矸石山现有火源的目的。所述的碱性灭火浆包括：
膨润土                40～50重量份
石灰                  8～10重量份
聚磷酸铵(APP)         0.1～0.12重量份。
所述的煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆步骤包括：在煤矸石山灭火工程完工1天后，在其表面利用工程喷射机械喷灌以膨润土、石灰碱性配浆材料、高分子有机物煤矸石自燃抑制剂为主要调配材料的碱性封闭调和浆，在表层形成5-10cm的封闭层，相对阻止空气、水与煤矸石的接触，起到抑制自燃的作用。按比例配制封闭调和浆，调配材料与水的调制重量比例为5∶3。所述的碱性封闭浆主要材料的配方为：
膨润土                10～15重量份
种植壤土              30～45重量份
粉煤灰                5～8重量份
聚磷酸铵(APP)         0.1～0.12重量份。
所述的封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆步骤包括：在碱性封闭调和浆施工结束2-5天后，在其表层利用工程喷射机械喷附由泥炭、黏合剂、保水剂、膨润土、有机肥等材料组成的植被恢复生态浆，喷射厚度为5-8cm。所述的恢复生态浆主要材料的配方为：
泥炭        60～65重量份    保水剂    1～2重量份
粘合剂      1～1.5重量份    膨胀蛭石  6～8重量份
膨润土      18～20重量份    有机肥    6～8重量份
长效缓释肥  1～2重量份      沸石      4～5重量份
种植土      180～200重量份
在喷射作业时植被恢复生态浆干物质与水的混合重量比为比例为4：3。
所述的喷播灌草植物种子步骤包括：在植被恢复生态浆表层利用工程喷射机械喷附灌草植物种子，为了灌草植物种子能够有效的附着在生态浆的表层并能够顺利发芽生长，在喷射作业时将灌草植物种子、木纤维、保水剂利用水剂充分搅拌混合后喷射到植被恢复浆的外表面，喷射厚度为1-2cm。主要材料的配方为：
木纤维            10～12重量份
粘合剂            1～1.2重量份
植物种            2～3重量份
在喷射作业时干物质与水的混合重量比为比例为1∶4。
所述的铺设防护材料步骤包括：待灌草种子喷射层定型后在坡面铺设纤维毯或无纺布，自上而下铺设，相邻覆盖之间搭接5-10cm，与坡面充分接触并用Φ3毫米镀锌U形铁钉固定，铁钉间距1-1.5m，梅花形交错布设，施工后立即喷水，保持坡面湿润直至种子发芽。
注浆灭火的基本配方科学、合理，浆料中含有大量的填充剂，使其能够有效地覆盖燃烧区域，并且能够有效地阻断空气流通通道。原材料选择既有覆盖作用，又要有防止复燃的作用。以膨润土配制原浆，膨润土具有造浆性好的特点，其内部形成立体的三维网架结构，可以有效地携带灭火添加剂，从而使得浆料能有效地到达并覆盖正在燃烧的煤矸石区域，而不形成浆料的局部淤积；膨润土易与煤矸石中的粘土矿物以及所添加的碱性材料等在燃烧区域的高温下发生一系列的类似于硅酸盐化的化学反应，其结果在矸石山煤矸石燃烧区域形成一层致密的覆盖层，从而阻止了空气与煤矸石的接触，从而有利于彻底熄灭矸石山煤矸石的自燃。碱性配浆材料的作用是它们可以与矸石山煤矸石燃烧区域发生一系列化学反应，其结果不仅形成了不溶于水的CaSO3 CaSO4和H2O，这些产物有利于进一步填充燃烧区域的通道使得治理更加彻底。这一中和反应有利于改善矸石山自燃释放出来的污染物和淋溶对环境造成的酸性污染，所生成的H2O又有利于降低矸石山温度。CaO添加到煤矸石中，煤矸石的挥发份析出温度、活化能明显增高。则矸石山煤矸石的自燃趋势则明显降低，所以CaO可以起到抑制矸石山煤矸石自燃的作用。所添加的煤矸石自燃抑制剂，其主要原理是应用有机大分子物质，由于有机高分子物质是一吸附性很强的基团，带有吸附基团的高聚物形成多点吸附阻止氧气与煤矸石接触，而表面活性剂由于其具有亲水和亲油两种基团，所以其亲油基团与煤矸石接触。而亲水基团则伸向空气，使得煤矸石获得亲水性，其乳液在煤矸石表面形成一层水膜，阻止了空气与煤矸石的接触，起到阻化的作用。并且非极性基团又与挥发份有机物相互作用，从而大大提高了矸石山煤矸石挥发份的析出温度，起到抑制自燃的作用，不仅对前期灭火有积极的意义，而其对后期防止矸石山煤矸石的自燃复发具有重要的意义。
表层喷灌碱性封闭调和浆是达到堵塞空气和水的通道，对阻止空气、水与煤矸石的接触，起到抑制自燃的作用。同时由于利用煤炭燃烧的碱性粉煤灰，实现对煤矸石酸性的中和利于营造植物生长的中性土壤环境还能实现废物综合利用。
利用喷附植被恢复生态浆为植物的生长提供了土壤条件，克服了煤矸石山植被恢复的另一个限制性因子。同时利用喷浆技术降低了施工用土量、成本，并且能够克服一些施工运输困难的问题。由于使用的是灌草植被，避免乔木根系乔木主根深入内层引导水流渗透，诱发矸石氧化增温；并且当重新应用煤矸石作为能源物质进行应用时，不会产生对乔木林分的损坏。由于形成的土壤层适宜灌草植被生长，符合生态学原理，后期植被群落能够稳定持续，产生良好的生态效应。
在本发明中使用的所有原材料等均是常规使用的，可以从市场购得。如保水剂可以采用商标为旱宝贝的产品，粘合剂可以采用商标为爱森的产品，生物有机肥可以采用商标为清华的产品，长效缓释肥可以采用商标为爱德浓的产品，以上产品可以从北京金元易生态研究中心购买；泥炭可以采用黑龙江富田肥料有限公司生产销售的肥料泥炭，膨胀蛭石可以采用规格为2～4的灵寿县佳信蛭石加工厂(天津)销售公司，膨润土可以采用京泰华膨润土科技发展有限公司生产销售的有机膨润土，沸石可以采用山西榆次昶力高科有限公司生产销售的4A合成沸石，木纤维由北京三丰大地生态科技有限公司购买。
在本发明中，如非特指，所有的量、百分比均为重量单位，以总重量为基础。
下面结合实施例对本发明进行具体的描述。由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包含。
实施例1
按照以下步骤进行：
1、进行煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统；
对煤矸石山进行地形整理，设置分级马道、坡脚拦挡、适度平整坡面，保证坡体稳定；并根据坡面的径流汇流情况，布设截水、汇水、排水沟渠，对可能对坡面发生冲刷影响的径流进行拦截、分级有序排导。
2、对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火；
通过对现有火源点位置根据着火点深度和面积布设灌注孔，灌注碱性灭火浆。所述的碱性灭火浆的配方为：
膨润土50公斤，石灰10公斤，高分子有机物0.12公斤。
3、煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆；
在煤矸石山灭火工程完工1天后，在其表面利用工程喷射机械喷灌碱性封闭调和浆，调配浆与水的调制重量比例为5∶3，在表层形成5-10cm的封闭层。所述的碱性封闭浆包括：
膨润土15公斤，种植壤土45公斤，粉煤灰8公斤
高分子有机物0.12公斤。
4、封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆；
在碱性封闭调和浆施工结束2-5天后，在其表层利用工程喷射机械喷射植被恢复生态浆，在喷射作业时植被恢复生态浆干物质与水的混合重量比为4∶3，喷射厚度为5-8cm，所述的恢复生态浆包括：
泥炭        65公斤     保水剂     2公斤
粘合剂      1.5公斤    膨胀蛭石   8公斤
膨润土      20公斤     有机肥     8公斤
长效缓释肥  2公斤      沸石       5公斤
种植土      200公斤。
5、喷播灌草植物种子；
在植被恢复生态浆表层利用工程喷射机械喷附灌草植物种子，在喷射作业时将灌草植物种子、木纤维、保水剂利用水剂充分搅拌混合后喷射到植被恢复浆的外表面，在喷射作业时干物质与水的混合重量比为比例为1∶4，喷射厚度为1-2cm，配方为：
木纤维12公斤，粘合剂1.2公斤，植物种子3公斤。
6、铺设防护材料；
待灌草种子喷射层定型后在坡面铺设纤维毯或无纺布，自上而下铺设，相邻覆盖之间搭接5-10cm，与坡面充分接触并用Φ3毫米镀锌U形铁钉固定，铁钉间距1-1.5m，梅花形交错布设，施工后立即喷水，保持坡面湿润直至种子发芽。