复绿修复回填材料的制备方法
阅读说明：本技术 复绿修复回填材料的制备方法 (Preparation method of composite green repairing backfill material ) 是由 夏明强 李龙涛 戴家生 郭富强 江华泳 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复绿修复回填材料的制备方法,包括：获取原料,原料包括以重量份数计,客土100份,煤渣10-15份,干态的鼠茅草种0.5-2份,建筑固废10-20份,秸秆20-30份,熟石灰2-4份；预处理并破碎建筑固废：将建筑固废经过破碎机破碎后,过筛获得尺寸合格的建筑固废颗粒；预混秸秆和熟石灰：调整秸秆湿度,并将秸秆和熟石灰充分混合后,以适当压力压制熟化；鼠茅草种处理：将干态的鼠茅草种于室温状态下在混有适量吸附剂的水溶液中浸泡直至鼠茅草种适量增重；将客土、煤渣、干态的鼠茅草种、建筑固废、秸秆、熟石灰充分混合均匀即可。本方案操作方便简单,提供了一种高效复绿回填材料的制备方案,从而更高效地获得一种高质量的回填材料。(The invention discloses a preparation method of a re-greening restoration backfill material, which comprises the following steps: obtaining raw materials, wherein the raw materials comprise, by weight, 100 parts of extra soil, 10-15 parts of coal cinder, 0.5-2 parts of dry cymbopogon citratus seeds, 10-20 parts of building solid waste, 20-30 parts of straws and 2-4 parts of slaked lime; pretreating and crushing building solid waste: crushing the building solid waste by a crusher, and sieving to obtain building solid waste particles with qualified sizes; premixing straws and slaked lime: adjusting the humidity of the straws, fully mixing the straws with slaked lime, and pressing and slaking the mixture under proper pressure; and (3) treating the seeds of the common fescue: soaking the dry citionella seeds in the water solution mixed with a proper amount of the adsorbent at room temperature until the citionella seeds are properly weighted; mixing the soil, coal cinder, dry Cymbopogon citratus seed, solid waste of building, straw and slaked lime. The scheme is convenient and simple to operate, and provides a preparation scheme of the high-efficiency green-recovering backfill material, so that the high-quality backfill material can be obtained more efficiently.)
技术领域
本发明是关于矿坑边坡生态修复技术，特别是关于一种复绿修复回填材料的制备方法。
背景技术
煤炭等矿产资源的开发和利用，在促进经济和社会发展的同时，也带来了一系列生态环境灾害。在开采完成后遗留的矿坑等会对地表生态和安全产生极大的影响，包括开采过程中产生的大量剥离物堆积而成的排土场土壤瘠薄，加之排土过程中重型卡车碾压使地表严重压实，造成植物扎根困难，在降雨条件下形成大量地表径流，因排土场非均匀沉降产生沉降裂缝，降雨后径流汇集钻入裂缝，集中下渗，下渗水从下伏边坡间出露，诱发崩塌、滑坡和坡面泥石流，乃至整体榻陷。这些都会对周边区域的生产生活造成极大的影响。
针对矿坑等因生产作业而形成的地表或者地下遗留，目前一般采用填埋修复的方案对其进行恢复。在传统的回填材料中，大量地利用了矿渣、混凝土、工业固废、建筑固废等材料，虽然实现了废弃资源的回收再利用，但是这些材料在受到地下水的长时间浸泡时，易析出碱性物质而发生“返碱”，这就会影响回填材料的营养和种植能力，进而影响回填区域的复绿工作。另外回填材料由于比较松散，极易产生水土流失，故而在现有的方案中通常都是在地面覆盖防护网，增加施工时间的同时，也增加了作业成本。公开于该
背景技术
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复绿修复回填材料的制备方法，其通过采用选择和对原料进行处理，从而获得了一种针对性地设计矿坑等复绿修复材料，有效地改善了废弃资源的回收利用，同时通过采用特殊的辅助恢复植物，在增强水土固定能力的同时，也有利于改善回填土的生态恢复。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种复绿修复回填材料的制备方法，包括：获取原料，所述原料包括以重量份数计，客土100份，煤渣10-15份，干态的鼠茅草种0.5-2份，建筑固废10-20份，秸秆20-30份，熟石灰2-4份；预处理并破碎建筑固废：将建筑固废经过破碎机破碎后，过筛获得尺寸合格的建筑固废颗粒；预混秸秆和熟石灰：调整秸秆湿度，并将秸秆和熟石灰充分混合后，以适当压力压制熟化；鼠茅草种处理：将干态的鼠茅草种于室温状态下在混有适量吸附剂的水溶液中浸泡直至鼠茅草种适量增重；将客土、煤渣、干态的鼠茅草种、建筑固废、秸秆、熟石灰充分混合均匀即可。
在本发明的一个或多个实施方式中，建筑固废包括废砖或废混凝土预制块或泡沫混凝土砌块。
在本发明的一个或多个实施方式中，对建筑固废的破碎为以颚式破碎机或辊式破碎机将废砖或废混凝土预制块破碎至粒径1-2厘米或将泡沫混凝土砌块破碎至粒径0.5-1厘米。
在本发明的一个或多个实施方式中，建筑固废还在室温下采用酸性溶液进行喷淋处理，每立方米建筑固废的喷淋量为10-20Kg。
在本发明的一个或多个实施方式中，酸性溶液为饱和饱和磷酸二氢钙溶液或1M硫酸氢氨溶液。这里选择酸性较弱的溶液，可以有效避免形成短期的酸浓度过大的“酸冲击”，而对鼠茅草种或者修复区域的植物生长造成影响，从而在长期平衡土壤酸碱性的同时，更具有良好的环境友好性。
在本发明的一个或多个实施方式中，秸秆和熟石灰混合后压制熟化为将混合后的秸秆和熟石灰堆积3-4m高并覆盖塑料膜，以压块施加200-400kg/m2的压力下堆放6-8h。
在本发明的一个或多个实施方式中，秸秆的含水率为10-20v/v％。
在本发明的一个或多个实施方式中，鼠茅草种处理时将鼠茅草种浸泡至增重10-20％。
在本发明的一个或多个实施方式中，吸附剂为糊化淀粉或聚丙烯酸钠。优选的，吸附剂在水溶剂中的用量为0.1-0.3wt.％。
与现有技术相比，根据本发明实施方式具有操作方便，具有良好的操控便利性和环境友好性，该方法获得的复绿修复回填材料，在一方面充分利用了工业固废作为回填材料，在实现废弃资源回收再利用的同时，也利用了固体废弃物为回填材料区域提供微量元素，并且充分利用这些固体废弃物自身所有的微孔结构，而在地下提供适量的储水、微生物繁殖空间，并且有利于修复区域织物根系的固定和根系的发育生长，促进根系的生长发育。当然这些储水结构，也有利于增加碱析出物在固废内部的存储和与存储的磷酸二氢钙中和反应，起到缓释和消耗的作用，并固定磷钙等元素，同时有利于长期内有机物腐败产生的有机酸、营养元素的存储，而实现环境“返碱”和储肥的目的。同时充分利用了鼠茅草的特性，在不影响正常复绿种植作业的同时，有效增强了修复区域的土壤肥力修复，加快回填材料中固废微孔对营养物质的吸附储存，从而有效增强修复的效率和速度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
本实施例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣10份，干态的鼠茅草种0.5份，将废砖经颚式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物10份，并加入预先混合过的秸秆20份和熟石灰2份充分混合，混合后将含水率10v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在200kg/m2的压力下存放8h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过饱和磷酸二氢钙溶液喷淋处理，喷淋量为10kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.1wt.％的糊化淀粉的常温水浸泡至草种增重10％。
本实施例实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，同时监控鼠茅草生长状态。绿植一年成活率约98％，两年成活率约97％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常，自第2年开始至第5年，相较同一地区的林木长势对照以每年林木的距地1m距离的胸围计算，有5-10％的额外增长。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到70％以上，当年4-7月则实现了全部覆盖，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.8-1％，此后的第2-5年则逐渐增加至1.1-1.8％、2.2-2.5％、2.7-3.2％、3.5-4％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
实施例2
本实施例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣12份，干态的鼠茅草种2份，将废混凝土预制块经辊式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物15份，并加入预先混合过的秸秆22份和熟石灰3份充分混合，混合后将含水率15v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积4m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在400kg/m2的压力下存放7.5h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过饱和磷酸二氢钙溶液喷淋处理，喷淋量为20kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.15wt.％的糊化淀粉的常温水浸泡至草种增重20％。
本实施例实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，同时监控鼠茅草生长状态。绿植一年成活率约98％，两年成活率约97％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常，自第2年开始至第5年，相较同一地区的林木长势对照以每年林木的距地1m距离的胸围计算，有5-10％的额外增长。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到70％以上，当年4-7月则实现了全部覆盖，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.7-1％，此后的第2-5年则逐渐增加至1.1-1.5％、2.2-2.4％、2.6-3.0％、3.2-3.6％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
实施例3
本实施例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣13份，干态的鼠茅草种1.3份，将废混凝土预制块经颚式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物20份，并加入预先混合过的秸秆28份和熟石灰4份充分混合，混合后将含水率18v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3.4m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在300kg/m2的压力下存放6.5h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过饱和磷酸二氢钙溶液喷淋处理，喷淋量为12kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.23wt.％的聚丙烯酸钠的常温水浸泡至草种增重15％。
本实施例实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，同时监控鼠茅草生长状态。绿植一年成活率约98％，两年成活率约97％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常，自第2年开始至第5年，相较同一地区的林木长势对照以每年林木的距地1m距离的胸围计算，有5-10％的额外增长。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到70％以上，当年4-7月则实现了全部覆盖，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.6-0.9％，此后的第2-5年则逐渐增加至1.1-1.6％、2.1-2.3％、2.7-3.1％、3.4-3.8％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
实施例4
本实施例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣14份，干态的鼠茅草种1.8份，将废混凝土预制块经辊式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物10份，由泡沫混凝土砌块经破碎得到的粒径0.5-1厘米的碎块颗粒物5份，并加入预先混合过的秸秆23份和熟石灰2.4份充分混合，混合后将含水率13v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3.5m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在250kg/m2的压力下存放7h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过1M硫酸氢氨溶液喷淋处理，喷淋量为14kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.13wt.％的糊化淀粉的常温水浸泡至草种增重18％。
本实施例实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，同时监控鼠茅草生长状态。绿植一年成活率约98％，两年成活率约97％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常，自第2年开始至第5年，相较同一地区的林木长势对照以每年林木的距地1m距离的胸围计算，有7-12％的额外增长。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到70％以上，当年4-7月则实现了全部覆盖，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.9-1％，此后的第2-5年则逐渐增加至1.3-2.0％、2.4-2.6％、2.8-3.5％、3.7-4.3％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
实施例5
本实施例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣15份，干态的鼠茅草种0.8份，将废砖经辊式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物15份，由泡沫混凝土砌块经破碎得到的粒径0.5-1厘米的碎块颗粒物3份，并加入预先混合过的秸秆30份和熟石灰3.6份充分混合，混合后将含水率20v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3.2m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在350kg/m2的压力下存放6h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过1M硫酸氢氨溶液喷淋处理，喷淋量为16kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.3wt.％的聚丙烯酸钠的常温水浸泡至草种增重16％。
本实施例实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木，同时监控鼠茅草生长状态。绿植一年成活率约98％，两年成活率约97％，同时生长态势良好，无营养不良，生长状态正常，自第2年开始至第5年，相较同一地区的林木长势对照以每年林木的距地1m距离的胸围计算，有8-13％的额外增长。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到75％以上，当年4-7月则实现了全部覆盖，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.8-1.2％，此后的第2-5年则逐渐增加至1.5-1.8％、2.3-2.7％、2.8-3.4％、3.7-4.2％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
对比例1
本对比例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣10份，干态的鼠茅草种0.5份，将废混凝土预制块经颚式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物10份，并加入预先混合过的秸秆20份和熟石灰2份充分混合，混合后将含水率10v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在200kg/m2的压力下存放8h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过饱和磷酸二氢钙溶液喷淋处理，喷淋量为10kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.1wt.％的糊化淀粉的常温水浸泡至草种增重40％。
本方案实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木生长状态正常，同时监控鼠茅草生长状态。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到40-50％，播种区域有大片未发芽空缺，翻土发现有部分种子霉变，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.1-0.2％，此后的第2-5年则逐渐增加至0.2-0.3％、0.4-0.6％、0.7-0.9％、1-1.2％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
对比例2
本对比例的复绿修复回填材料，包括以重量份数计，客土100份，煤渣10份，干态的鼠茅草种0.5份，将废砖经辊式破碎机破碎得到的粒径1-2厘米的碎块颗粒物10份，并加入预先混合过的秸秆20份和熟石灰2份充分混合，混合后将含水率10v/v％的秸秆(以压实体积计量)和熟石灰的混合物堆积3m高并覆盖塑料膜，再用混凝土压块在200kg/m2的压力下存放8h，以实现秸秆的初步纤维化和熟化。建筑固废在混合前在室温下经过饱和磷酸二氢钙溶液喷淋处理，喷淋量为10kg/m3。鼠茅草种在混合前经添加有0.1wt.％的糊化淀粉的常温水浸泡至草种增重5％。
本方案实施时，在山西某地的露天煤矿坑进行应用性实施，回填材料厚度30cm，修复后，于春季修复地面种植松树、杉树、柳树等树木生长状态正常，同时监控鼠茅草生长状态。
同时，在矿坑修复区域鼠茅草生长状态良好，在第一年鼠茅草3月在地表覆盖率达到40-50％，播种区域有大片未发芽空缺，在鼠茅草完全腐败后，当年土壤中有机质含量增加0.1-0.3％，此后的第2-5年则逐渐增加至0.4-0.5％、0.5-0.7％、0.8-1％、1.1-1.3％。并在修复的5年内监控土壤pH值，发现修复区域pH稳定，没有明显的返碱现象。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
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